基于plc的花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　　(201 屆)</b></p><p>　　論文題目 基于PLC的花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　(英文) The Design of Figure Fountain </p><p>　　Control System based on

2、 PLC </p><p>　　所在學(xué)院 電子信息學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱(chēng) </p&

3、gt;<p>　　完成日期 年 月 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　噴泉作為一種景觀設(shè)施，在國(guó)內(nèi)外都具有較為久遠(yuǎn)歷史。改革開(kāi)放以前，噴泉的主要運(yùn)用范圍是在園林、公園等地方，隨著時(shí)間的推移，噴泉的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大到各個(gè)社會(huì)活動(dòng)場(chǎng)所，譬如廣場(chǎng)，水上音樂(lè)劇場(chǎng)，高層景觀等。控制方式從花

4、樣單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的繼電器控制到程序復(fù)雜的單片機(jī)控制，然后再到現(xiàn)在逐步興起的編程簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)合理的PLC控制。然而現(xiàn)在國(guó)內(nèi)這方面的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)并不完善。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，開(kāi)發(fā)一個(gè)基于PLC的噴泉控制系統(tǒng)是非常有必要的。可編程邏輯控制器集中了諸如體積小、適用性強(qiáng)、擴(kuò)展方便等硬件方面優(yōu)勢(shì)；編程界面友好、編程簡(jiǎn)單，語(yǔ)句完善的軟件方面優(yōu)勢(shì)。隨著各種技術(shù)工藝的發(fā)展，PLC的未來(lái)應(yīng)用前景將會(huì)更加的廣闊。</p><p>　　該控制系

5、統(tǒng)以三菱公司的FX2N-80MR-001 PLC作為控制器，水泵電機(jī)提供噴泉工作所需要的壓力，每個(gè)噴頭接一個(gè)控制用的電磁閥磁芯，通過(guò)控制電磁閥磁芯的得電與失電來(lái)控制噴頭的噴水和關(guān)閉。硬件部分完成硬件圖的繪制，PLC等電氣元件的選用。軟件部分主要是完成程序的編寫(xiě)、完善和仿真，畫(huà)出每個(gè)花樣的流程圖,最后完成觸摸屏設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC）；控制方式；觸摸屏</p><

6、;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As a landscape facility, fountains have a relatively long history both at home and abroad. Before reforming and opening, the main application areas are in the fou

7、ntain gardens, parks and other places, With the time goes by, fountain application scope expanded to all social activities gradually, such as Square, Water Music Theater, Senior Landscape. The control mode develop from P

8、atterns of single、complex structure of the Relay control to the Complex procedures SCM control. Then comes to the PLC </p><p>　　This control system select the Mitsubishi Company's FX2N-80MR-001 PLC as a

9、controller, Pump motor provide the pressure to the fountain, each nozzle is connected with a control Electromagnetic Valve, By controlling the Electromagnetic Valve to open and close the nozzle to control the water on an

10、d off, Each electromagnetic valve are connected in parallel with a lantern to achieve The unified action of the spray and tube. Complete the drawing of the hardware diagram, selection of the PLC, and other</p><

11、;p>　　Key Words: Programmable Logical Controller (PLC); Control Mode; Touch Panel</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1　引言1</b></p><p><b>　　2　方案論證2<

12、;/b></p><p>　　2.1 樣噴泉控制方案論證與比較2</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案2</p><p><b>　　3　硬件設(shè)計(jì)4</b></p><p>　　3.1 PLC選型4</p><p>　　3.2 輸入輸出口配置4</p><p

13、>　　3.3 電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.4 PLC控制電路設(shè)計(jì)6</p><p><b>　　4　軟件設(shè)計(jì)8</b></p><p>　　4.1 發(fā)工具和編程語(yǔ)言8</p><p>　　4.2 統(tǒng)總體程序流程圖8</p><p>　　4.3 程序總匯9</p>

14、;<p>　　4.3.1 程序9</p><p>　　4.3.2 花樣子程序111</p><p>　　4.3.3 花樣子程序212</p><p>　　4.3.4 花樣子程序315</p><p>　　4.3.5 花樣子程序417</p><p>　　4.4 人機(jī)界面設(shè)計(jì)18</p&g

15、t;<p>　　4.4.1 觸摸屏工作原理19</p><p>　　4.4.2 三菱觸觸摸屏編輯及其仿真軟件19</p><p>　　4.4.3 開(kāi)機(jī)界面設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.4.4 用戶(hù)界面及模擬界面20</p><p>　　5　模擬及調(diào)試22</p><p>　　5.1 梯形圖仿

16、真及調(diào)試22</p><p>　　5.2 人機(jī)界面的仿真及調(diào)試22</p><p><b>　　6　結(jié)論26</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p>　　附錄一

17、 梯形圖29</p><p>　　附錄二 語(yǔ)句表36</p><p>　　附錄三 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)43</p><p><b>　　1　引言</b></p><p>　　噴泉原來(lái)是一種自然景觀，是承壓水的地面露頭。園林中的噴泉，一般是為了造景的需要，人工建造的具有裝飾性的噴水裝置。噴泉可以濕潤(rùn)周?chē)諝?，減少塵埃，降低

18、氣溫。噴泉的細(xì)小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子。因此，噴泉有益于改善城市面貌和增進(jìn)居民身心健康[1]。</p><p>　　伴隨社會(huì)的進(jìn)步，人們?cè)跐M(mǎn)足物質(zhì)需求之后，對(duì)精神方面的需求也越來(lái)重視。噴泉作為一種很好的人文景觀和一個(gè)大眾的娛樂(lè)休閑項(xiàng)目自然也大受人們的歡迎，發(fā)展也越來(lái)越迅速。從適用于節(jié)日、大型集會(huì)的廣場(chǎng)噴泉到造型簡(jiǎn)潔明快，大方莊重的城市主題噴泉，再到廣場(chǎng)，購(gòu)物中心歡快，跳躍，豐富多變的大型激光彩色

19、音樂(lè)噴泉，配上水幕電影，給人帶來(lái)了前所未有視聽(tīng)享受。近年來(lái)，隨著房地產(chǎn)市場(chǎng)的逐漸升溫，一些住宅小區(qū)在景觀設(shè)計(jì)中，融入了噴泉，使其與小區(qū)園林景觀遙相呼應(yīng)。商場(chǎng)、酒樓內(nèi)的噴泉小巧、別致，可以調(diào)節(jié)室內(nèi)氣溫[2]。</p><p>　　噴泉設(shè)計(jì)的發(fā)展離不開(kāi)的是設(shè)計(jì)者的巧奪天工，更離不開(kāi)技術(shù)的支持。傳統(tǒng)的控制技術(shù)主要是基于單一的元件的控制，多為控制繼電器來(lái)控制電機(jī)運(yùn)行來(lái)大道噴水的目的。這種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度高，而且資源

20、和能源浪費(fèi)嚴(yán)重，最大的缺點(diǎn)的就是噴泉花樣呆板沒(méi)有新意。單片機(jī)的引入，給噴泉控制技術(shù)帶來(lái)了發(fā)展，但是其編程復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)者的要求高，而且其運(yùn)算和接口帶動(dòng)能力有限[3]。隨著PLC迅速發(fā)展，人們可以有能力和條件設(shè)計(jì)出更加復(fù)雜多變的花樣噴泉，這使得噴泉技術(shù)得到了前所唯有的發(fā)展。這些控制部分大都需要PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)是基于PLC作為控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)給每一個(gè)噴頭都配置一個(gè)電磁閥，再由PLC輸

21、出口統(tǒng)一控制，能夠很容易實(shí)現(xiàn)噴泉的水型變化。</p><p><b>　　2　方案論證</b></p><p>　　2.1花樣噴泉控制方案論證與比較</p><p>　　通過(guò)查閱相關(guān)資料，目前流行的控制方式主要有兩種：（1）PLC控制，（2）單片機(jī)控制。</p><p>　　方案一：以單片機(jī)作為主要控制器[4]。優(yōu)點(diǎn)：體

22、積小，應(yīng)用靈活多變，語(yǔ)言豐富，同樣產(chǎn)品由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)成本低。缺點(diǎn)：編程語(yǔ)言豐富但是復(fù)雜，格式僵硬，入手難；抗干擾能力差，穩(wěn)定不高；當(dāng)與復(fù)雜的系統(tǒng)相連接時(shí)，需要考慮到現(xiàn)場(chǎng)和單片機(jī)的連接，接口的擴(kuò)展，輸入輸出信號(hào)的處理等，對(duì)開(kāi)發(fā)者的軟件和硬件能力要求高。因此，單片機(jī)的控制適用于重復(fù)生產(chǎn)的民用消費(fèi)品以及小型控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。</p><p>　　方案二：以PLC作為主要控制器：優(yōu)點(diǎn)：PLC是因工業(yè)需要而產(chǎn)生，抗干擾能力強(qiáng)，

23、穩(wěn)定性高；以梯形圖作為第一開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，形象且簡(jiǎn)單易學(xué)，人機(jī)界面友好；帶動(dòng)能力和擴(kuò)展能力強(qiáng)并且具有聯(lián)網(wǎng)能力，適合于設(shè)計(jì)大型的工業(yè)控制系統(tǒng)[5]。缺點(diǎn)：價(jià)格高，體積大等。</p><p>　　結(jié)合相關(guān)因素，本設(shè)計(jì)方案選用PLC作為控制器。</p><p>　　2.2 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)任務(wù)書(shū)要求的功能和技術(shù)指標(biāo)，本論文將硬件的設(shè)計(jì)分為了一下幾個(gè)模塊

24、：PLC控制模塊、輸入開(kāi)關(guān)及電源模塊、人機(jī)交互模塊、輸出電磁閥及彩燈等，其總體框圖如下圖2-1所示。</p><p>　　為了能更加形象的表示出本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初衷，根據(jù)其要求將其畫(huà)出如下的平面圖形，如圖2-2所示，圖中每一個(gè)圓圈代表一個(gè)噴頭，其邊上繪制了它在程序上是有哪個(gè)輔助繼電器控制的，三個(gè)大圓代表每個(gè)噴頭在第幾圈。當(dāng)接通交流電源，電機(jī)啟動(dòng)，給管道提供恒定的水壓，選擇花樣運(yùn)行的方式（單/連續(xù)）、彩燈是否開(kāi)啟以及以

25、哪個(gè)花樣進(jìn)行運(yùn)行。系統(tǒng)就能夠根據(jù)原先設(shè)計(jì)好的程序控制25個(gè)電磁閥的通斷及其定時(shí)時(shí)間以噴出不同的水型供欣賞。</p><p>　　圖2-1 噴泉控制系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　圖2-2 噴泉噴頭及其分布3　硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的硬件：PLC、觸摸屏、自藕變壓器、低壓電器、控制柜、提供管道恒壓所需的模組（本設(shè)計(jì)中作了簡(jiǎn)化只用水泵電機(jī)代替

26、）、電磁閥及彩燈等。</p><p><b>　　3.1 PLC選型</b></p><p>　　PLC型號(hào)的確定主要根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)合、系統(tǒng)所需要的輸入輸出口的個(gè)數(shù)、所需的內(nèi)存容量等方面進(jìn)行確定。由于PLC是因?yàn)楣I(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此其能滿(mǎn)足大部分的場(chǎng)合，這點(diǎn)不給予考慮；內(nèi)存容量方面，三菱公司的FX系列PLC都滿(mǎn)足要求。本系統(tǒng)主要從輸入輸出的端口個(gè)數(shù)和后期升級(jí)兩個(gè)方面對(duì)

27、其進(jìn)行考慮的。</p><p>　　本系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)：系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止需要2個(gè)輸入口，單次和循環(huán)運(yùn)行需要1個(gè)輸入口，彩燈的選擇需要1個(gè)輸入口，主電機(jī)啟動(dòng)按鈕1個(gè)，備用電機(jī)啟動(dòng)1個(gè)，花樣的選擇需要四個(gè)輸入口，共計(jì)10個(gè)輸入口。輸出點(diǎn)數(shù)：每個(gè)電磁閥由各自的輸出口進(jìn)行控制，一共25個(gè)，兩個(gè)水泵電機(jī)接觸器2個(gè)輸出，四個(gè)接彩燈用中間繼電器，共需要31個(gè)輸出口，考慮到之后系統(tǒng)升級(jí)需要，保留10%-20%的設(shè)備余量[6]，

28、選擇三菱公司的FX2N-80MR-001作為本次控制系統(tǒng)的控制器。</p><p>　　3.2 輸入輸出口配置</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)編程和設(shè)備維護(hù)的需要，將PLC的輸入輸出口做了分配，只成表格，如表3-2和和表3-3所示。</p><p>　　表3-1 輸入端口分配表</p><p>　　表3-2 輸出端口分配表</p>

29、;<p><b>　　3.3主電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主電路的設(shè)計(jì)遵循一般設(shè)計(jì)的規(guī)范，設(shè)置了刀開(kāi)關(guān)QS，帶過(guò)流和過(guò)載保護(hù)的繼電器，用于整體設(shè)備的電氣保護(hù)。電機(jī)支路主要用于提供系統(tǒng)運(yùn)行所需的水壓，由電機(jī)和閥門(mén)共同控制，本設(shè)計(jì)有兩臺(tái)電機(jī)，主電機(jī)為正常運(yùn)行時(shí)使用的電機(jī)，備用電機(jī)是主電機(jī)發(fā)生故障時(shí)作為短暫代替使用設(shè)置的。每個(gè)支路都設(shè)計(jì)了需要的過(guò)載保護(hù)[5]，過(guò)流保護(hù)以及用

30、于電機(jī)通斷的接觸器，如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 主電路圖</p><p>　　3.4 PLC控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　控制電路的PLC采用的是FX2N-80MR-001型號(hào)的PLC，該P(yáng)LC工作電壓為24DC，輸入口接開(kāi)關(guān)并統(tǒng)一接到相應(yīng)的COM口，輸出口Y0～Y30接電磁閥磁芯。Y40、Y41接接觸器線圈，Y42～Y45接彩燈組的中間繼

31、電器項(xiàng)圈，其基本控制圖如下圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 控制電路原理圖</p><p><b>　　4　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1開(kāi)發(fā)工具和編程語(yǔ)言</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是所用的軟件為三菱公司的GX Developer 編程軟件，該軟件適用于Q、QNU、QS 、QNA 、AN

32、S 、ANA 、FX等全系列可編程控制器，它支持梯形圖、指令表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、ST和FB、LABEL 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)定，可可以方便的在PC機(jī)上對(duì)程序進(jìn)行修改、轉(zhuǎn)換、監(jiān)控及調(diào)試，具有網(wǎng)絡(luò)電話功能。PLC的編程可以是可以用步進(jìn)順控指令，也可以用簡(jiǎn)單的邏輯指令，還可以適用功能指令，給編程者帶來(lái)了很多的實(shí)現(xiàn)可能性，步進(jìn)順控指令將程序的實(shí)現(xiàn)分成了不同的狀態(tài)和條件，當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)，能從初始狀態(tài)跳到下一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，因此具有直觀的特點(diǎn)，它的應(yīng)用

33、主要是順序控制。本程序的開(kāi)發(fā)沒(méi)有應(yīng)用該方法進(jìn)行編寫(xiě)，而是結(jié)合基本邏輯指令和功能指令，將程序分成了主程序和子程序的模式，這樣邏輯性更加地強(qiáng)，同時(shí)便于程序的編寫(xiě)和后續(xù)系統(tǒng)的升級(jí)。該系統(tǒng)程序在軟件上的開(kāi)發(fā)主要分為了以下的幾個(gè)步驟：</p><p>　?。?）新建工程：新建工程時(shí)選擇所需要的PLC的系類(lèi)和類(lèi)型、程序的類(lèi)型、工程名稱(chēng)等相關(guān)參數(shù)。在編程之前，還需要對(duì)通信接口進(jìn)行設(shè)置。</p><p>

34、　?。?）程序編寫(xiě)：可以直接在梯形圖界面進(jìn)行寫(xiě)入語(yǔ)句，也可以在指令表窗口輸入指令。編寫(xiě)和更改程序完成后，將程序進(jìn)行變換，去掉灰色界面，具體操作為在梯形圖界面下按F4即可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　（3）仿真和下載：仿真時(shí)可以檢查基本的內(nèi)容，如指令檢查、軟元件檢查、一致性檢查、雙線圈檢查等，可以查出基本的邏輯錯(cuò)誤。軟元件檢查可以測(cè)試程序是否按照預(yù)期的目標(biāo)運(yùn)行。下載程序是，設(shè)置好PC和PLC之間的通信協(xié)議，將P

35、LC打到STOP位置，通過(guò)專(zhuān)用下載線（SC-09）將程序下載到PLC的RAM中。</p><p><b>　　（4）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。</b></p><p>　　4.2系統(tǒng)總體程序流程圖</p><p>　　噴泉控制系統(tǒng)主要包括程序的啟動(dòng)與停止、花樣的單步與連續(xù)選擇、噴泉花</p><p>　　樣的選擇。如圖4-1所示，當(dāng)PL

36、C上電之后，首先對(duì)各狀態(tài)進(jìn)行復(fù)位，按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，電機(jī)啟動(dòng)，給管道提供壓力。選取花樣，按下方式選擇按鈕——連續(xù)或者單步，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)按照所選模式和花樣運(yùn)行。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)總體流程圖</p><p><b>　　4.3 程序總匯</b></p><p>　　系統(tǒng)由發(fā)展的眼觀設(shè)計(jì)，硬件與軟件設(shè)計(jì)都體現(xiàn)了這一點(diǎn)。程序

37、方面，主要分為兩個(gè)部分：主程序和子程序。主程序由用于對(duì)子程序進(jìn)行調(diào)用；子程序負(fù)責(zé)對(duì)輸出進(jìn)行控制以達(dá)到水型和彩燈的變化，可以隨時(shí)設(shè)置更多的水型和彩燈。</p><p><b>　　4.3.1主程序</b></p><p>　　按下花樣選擇按鈕，同時(shí)啟動(dòng)程序，主程序跳到對(duì)應(yīng)的子程序節(jié)點(diǎn)執(zhí)行程序，如圖4-2所示。</p><p>　　主程序的梯形圖如

38、圖4-3所示，系統(tǒng)的運(yùn)行必須有水泵電機(jī)給管道提供恒定的壓力。按下電機(jī)啟動(dòng)按鈕，此時(shí)系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。按下花樣選擇開(kāi)關(guān)并啟動(dòng)，主程序跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序入口執(zhí)行，梯形圖運(yùn)用關(guān)鍵是采用跳轉(zhuǎn)指令,該指令可以大大簡(jiǎn)化程序的結(jié)構(gòu)，使程序便于理解。需要特別注意的，在系統(tǒng)執(zhí)行一個(gè)花樣子程序時(shí)，其它子程序必須是在停止運(yùn)行狀態(tài)，否者會(huì)引起程序出錯(cuò)，照常硬件損傷?？紤]到這一點(diǎn)，在程序中添加了互鎖，避免在沒(méi)有硬件互鎖或者人員的誤操作時(shí)發(fā)生硬件的破壞。</

39、p><p>　　圖4-2 主程序流程圖</p><p>　　圖4-3 系統(tǒng)主程序梯形圖</p><p>　　4.3.2 花樣子程序1</p><p>　　選擇程序的運(yùn)行方式及花樣后，按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，程序跳到P0執(zhí)行。以下說(shuō)明單步模式下，程序的運(yùn)行效果，連續(xù)方式運(yùn)行為重復(fù)單步狀態(tài)下的運(yùn)行效果。按下單步開(kāi)關(guān)按鈕，子程序開(kāi)始執(zhí)行，YV1得電，涌泉噴頭

40、開(kāi)始噴水，定時(shí)運(yùn)行3S時(shí)間后，第二圈電磁閥YV2～YV7同時(shí)得電，同時(shí)YV0保持運(yùn)行狀態(tài)。3S之后，外圈電磁閥YV8～YV19得電，內(nèi)圈電磁閥依然得電。運(yùn)行3秒后，YV20～YV25得電，內(nèi)圈電磁閥依然得電，至此，全部碰頭都工作，3秒后，電磁閥依次由外圈到內(nèi)圈間隔1秒失電，全部失電后，程序回到的初始狀態(tài)。至此，子程序運(yùn)行完成。另外，若按下彩燈按鈕，燈光將配合程序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)同步的效果。程序流程圖和部分梯形圖如圖4-4和圖4-5所示。<

41、;/p><p>　　圖4-4 花樣1程序流程圖</p><p>　　圖4-5 花樣1梯形圖</p><p>　　4.3.3 花樣子程序2</p><p>　　花樣選擇開(kāi)關(guān)打到2號(hào)位置，全部電磁閥都處于失電狀態(tài)。按下方式選擇開(kāi)關(guān)并啟動(dòng)程序，程序按照預(yù)定流程單步或者循環(huán)運(yùn)行。單步運(yùn)行效果：電磁閥YV1得電，間隔1S,電磁閥YV2得電，電磁閥YV1

42、狀態(tài)保持，間隔1S后，電磁閥YV3得電，同時(shí)YV1、YV2保持，依次類(lèi)推，電磁閥YV1～YV25依次通電至全部通電。電磁閥全部得電之后，電磁閥依次由YV25～YV1失電，直到全部失電。此效果的實(shí)現(xiàn)主要是由秒脈沖M8013、加一、減一指令及變址寄存器完成。另外，若按下彩燈按鈕，彩燈將配合噴泉運(yùn)行，效果為：只要對(duì)應(yīng)的圈上的碰頭有工作，該圈的彩燈工作。</p><p>　　子程序的流程圖和部分梯形圖如下圖4-6、圖4-

43、7所示。</p><p>　　圖4-6 花樣2程序流程圖</p><p>　　圖4-7花樣2梯形圖</p><p>　　4.3.4 花樣子程序3</p><p>　　花樣選擇開(kāi)關(guān)打到3號(hào)位置，噴泉處于待噴發(fā)狀態(tài)。按下方式選擇開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)程序，程序單步或連續(xù)運(yùn)行。其效果為噴頭1一直噴水直到循環(huán)結(jié)束；第二圈噴頭YV4/YV7每隔2秒將起初的運(yùn)行的

44、狀態(tài)逆時(shí)針傳給YV3/YV6而后YV2/YV5。外圈噴頭YV8/YV14開(kāi)始時(shí)運(yùn)行，每隔一秒順時(shí)針將狀態(tài)傳給下一組噴頭，原來(lái)的噴頭復(fù)位，共依次循環(huán)6次。程序的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于6秒脈沖的實(shí)現(xiàn)，每隔6秒，把預(yù)先準(zhǔn)備的啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳給K8M507，秒脈沖和循環(huán)左移的命令將數(shù)據(jù)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)噴頭的順時(shí)針相對(duì)噴發(fā)，待下一個(gè)6秒脈沖到來(lái)，程序繼續(xù)重復(fù)之前的過(guò)程。若按下燈光選擇按鈕，燈光將隨噴泉噴發(fā)由內(nèi)圈到外圈隔一秒開(kāi)啟直到全開(kāi)，并保持到程序運(yùn)行結(jié)束。</p

45、><p>　　程序流程圖和部分梯形圖如下圖4-8、圖4-9所示。</p><p>　　圖4-8 花樣3流程圖</p><p>　　4-9 花樣3梯形圖</p><p>　　4.3.5 花樣子程序4</p><p>　　該子程序?qū)崿F(xiàn)的效果：系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，所有噴頭噴水，定時(shí)5秒之后，涌泉噴頭和第三圈噴頭噴水。2秒過(guò)后，涌泉噴頭和

46、第三圈噴頭保持運(yùn)行，第一和第二圈碰頭單雙數(shù)交替運(yùn)行，共計(jì)15次。次數(shù)到達(dá)之后，所有碰頭都噴水，間隔2秒，噴泉噴頭依次由外圈到內(nèi)圈每層間隔2秒停止，直到主噴頭也關(guān)閉，一個(gè)運(yùn)行周期結(jié)束。</p><p>　　該子程序的流程圖和梯形圖如下圖4-10、圖4-11所示。</p><p>　　圖4-10花樣4流程圖</p><p>　　圖4-11 花樣4梯形圖</p>

47、;<p>　　4.4 人機(jī)界面設(shè)計(jì)</p><p>　　為便于對(duì)噴泉的控制，可以另外添加人機(jī)界面控制用于控制系統(tǒng)的運(yùn)行、監(jiān)視、參數(shù)修改等操作[7]，本系統(tǒng)采用三菱GT15系列的觸摸屏作為人機(jī)界面。</p><p>　　4.4.1 觸摸屏工作原理</p><p>　　人機(jī)界面主要有文本顯示器、操作員面板和觸摸屏，具有發(fā)命令和監(jiān)控及顯示的功能。操作人員可在

48、觸摸屏上組合文字、按鈕、指示燈、儀表、圖形、表格、測(cè)量數(shù)字等，來(lái)監(jiān)控管理或顯示機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　人機(jī)界面由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等。不同的編程軟件可適用不通的觸摸屏，軟件不同其編程的方法也同。鑒于需要，選擇三菱電機(jī)的人機(jī)界面GT1585-STBA，基本性能介紹如下：</p><p>　　電源電壓：100~

49、240VAC(+10% , -15%)</p><p>　　功耗：41W以下(背光開(kāi))、28以下（背光開(kāi)）</p><p>　　顯示尺寸：12.1英寸高亮度、寬視角TFT彩色液晶屏幕</p><p>　　分辨率：SVGA 800*600[點(diǎn)]</p><p>　　顯示彩色：65536色</p><p>　　視角：左右各

50、65°上45°下55°</p><p>　　液晶亮度：400cd/m²，8級(jí)可調(diào)</p><p>　　內(nèi)存：11MB內(nèi)置容量</p><p>　　內(nèi)置接口：RS-232（與PC、PLC等通信）一個(gè)、USB接口一個(gè)、一個(gè)CF卡接口(擴(kuò)展內(nèi)存)、擴(kuò)展單元、選購(gòu)功能板</p><p>　　其他接口：打印機(jī)接口

51、、CF卡接口、多媒體接口、外部輸入輸出接口</p><p>　　綜合考慮電氣性能、功能、費(fèi)用及升級(jí)性能等的需要，選擇了此型號(hào)人機(jī)界面[8]。</p><p>　　4.4.2 三菱觸觸摸屏編輯及其仿真軟件</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的軟件為三菱的GT Desianer3,該軟件是用于三菱電機(jī)自動(dòng)化GOT1000系列圖形操作終端的畫(huà)面設(shè)計(jì)軟件，并且集成有GT Sim

52、ulator3仿真軟件，具有仿真模擬的功能。最新版本的GT Desinger3軟件已經(jīng)支持了從GT1000系列的觸摸屏到三菱最新的GT16**-X觸摸屏。用GT Designer3可以進(jìn)行工程和畫(huà)面創(chuàng)建、圖形繪制、對(duì)象配置和設(shè)置、公共設(shè)置以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)取Ｒ虼嗽撥浖梢赃m合幾乎所有的三菱的人界界面的設(shè)計(jì)、編程及仿真。</p><p>　　4.4.3 開(kāi)機(jī)界面設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）開(kāi)

53、啟GT Desinger3軟件，按照提示對(duì)觸摸屏機(jī)種進(jìn)行選擇（本設(shè)計(jì)選擇GT15**-S(800*600)）,制造商及PLC型號(hào)，通信方式等進(jìn)行設(shè)置。新建完成后也可以在后期對(duì)設(shè)備屬性進(jìn)行修改。</p><p>　?。?）在觸摸屏上設(shè)計(jì)文本：點(diǎn)擊圖形-文本，在軟件操作界面繪圖區(qū)域點(diǎn)擊，彈出文本編輯窗口。可以在窗口對(duì)字符串輸入，調(diào)整字體、字體尺寸、顏色等性能，并可以將平面字體轉(zhuǎn)換成藝術(shù)字等等。</p>

54、<p>　?。?）畫(huà)面切換開(kāi)關(guān)：開(kāi)關(guān)屬于操作對(duì)象，點(diǎn)擊對(duì)象-按鈕-畫(huà)面切換開(kāi)關(guān)，在繪圖區(qū)域繪制按鈕。雙擊彈出按鈕屬性對(duì)話框，可以在對(duì)話框中對(duì)文本、按鈕的樣式、目標(biāo)界面、動(dòng)作條件進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　本設(shè)計(jì)繪制的開(kāi)機(jī)界面如下圖4-16所示。</p><p>　　圖4-16 開(kāi)機(jī)界面</p><p>　　4.4.4 用戶(hù)界面及模擬界面</p&g

55、t;<p><b>　　對(duì)文本的設(shè)計(jì)同上</b></p><p>　　位開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)：位開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與畫(huà)面切換開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)不同。點(diǎn)擊對(duì)象-開(kāi)關(guān)-位開(kāi)關(guān)并在繪圖區(qū)域繪制出開(kāi)關(guān)的圖形。雙擊彈出屬性對(duì)話框，在對(duì)話框中設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的物理開(kāi)關(guān)的軟元件，開(kāi)關(guān)的動(dòng)作進(jìn)行設(shè)置（點(diǎn)動(dòng)、置位、位反轉(zhuǎn)、為復(fù)位）、開(kāi)關(guān)圖形樣式、文本（功能）、動(dòng)作條件等。</p><p>　　位指示燈

56、的設(shè)計(jì)：順序同上。在彈出的對(duì)話框中可以設(shè)置指示燈的種類(lèi)、軟元件、文本、樣式等。圖中的位開(kāi)關(guān)用于模擬此次設(shè)計(jì)中噴頭的開(kāi)關(guān)。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的需要也可以添加上定時(shí)器的時(shí)間進(jìn)行修改，方法和位開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)基本類(lèi)似，本設(shè)計(jì)中并未對(duì)此功能進(jìn)行添加。設(shè)計(jì)完控制所需要的文本、開(kāi)關(guān)、指示燈、窗口之后，可以進(jìn)一步對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真。</p><p><b>　　5　模擬及調(diào)試</b&g

57、t;</p><p>　　5.1 梯形圖仿真及調(diào)試</p><p>　　按照要求設(shè)計(jì)好梯形圖，對(duì)程序程序進(jìn)行檢查，包括指令檢查、雙線圈的檢查、梯形圖檢查、軟元件檢查、一致性檢查等確認(rèn)無(wú)誤后，對(duì)程序進(jìn)行仿真。GXWIN軟件可以在仿真情況下對(duì)軟元件進(jìn)行基本的邏輯的測(cè)試，可以是單個(gè)軟元件也可以是批量。測(cè)試并確保沒(méi)有邏輯且功能完善的情況下，可以將梯形圖通過(guò)專(zhuān)用下載線下載到對(duì)應(yīng)的PLC中，通過(guò)實(shí)際的

58、驗(yàn)證對(duì)程序的功能及邏輯進(jìn)行進(jìn)一步的改善。</p><p>　　5.2 人機(jī)界面的仿真及調(diào)試</p><p>　　對(duì)編好的程序進(jìn)行離線模擬，模擬通過(guò)后進(jìn)行在線調(diào)試。</p><p>　　打開(kāi)GPPWIN軟件，打開(kāi)編寫(xiě)好的程序，進(jìn)行通信端口和PLC型號(hào)設(shè)置，進(jìn)行程序?qū)懭耄ㄏ螺d程序是必須在STOP狀態(tài)）。運(yùn)行或程序監(jiān)控時(shí)，要將控制器開(kāi)關(guān)撥到RUN位置。</p>

59、<p>　　PC編寫(xiě)好的觸摸屏程序要通過(guò)RS-232通信電纜下載到觸摸屏（COM*），下載前要對(duì)環(huán)境和模組參數(shù)進(jìn)行設(shè)定[10]，然后對(duì)畫(huà)面進(jìn)行編譯。觸摸屏通過(guò)RS-422來(lái)監(jiān)控PLC運(yùn)行狀況。以下是一個(gè)子程序的運(yùn)行過(guò)程，效果和實(shí)際的設(shè)計(jì)效果完全相同。操作步驟:開(kāi)機(jī)進(jìn)入開(kāi)機(jī)界面圖4-16，點(diǎn)擊“進(jìn)入系統(tǒng)”按鈕，畫(huà)面跳轉(zhuǎn)到用戶(hù)界面，選擇運(yùn)行模式、花樣樣式、彩燈，啟動(dòng)電機(jī)之后，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)（圖5-1）。啟動(dòng)系統(tǒng)之后，按

60、下噴泉頁(yè)面或者彩燈頁(yè)面按鈕，界面跳轉(zhuǎn)到運(yùn)行模擬界面，在畫(huà)面上可以形象的看到各個(gè)噴頭以及每一圈彩燈的運(yùn)行情況，圖5-1至圖5-9為運(yùn)行的部分畫(huà)面（順序排列）。</p><p>　　圖5-1 花樣2用戶(hù)操作圖</p><p>　　圖5-2 開(kāi)始畫(huà)面</p><p>　　圖5-3 模擬畫(huà)面1</p><p>　　圖5-4 模擬畫(huà)面2<

61、/p><p>　　圖5-5 模擬畫(huà)面3</p><p>　　圖5-6 模擬畫(huà)面4</p><p>　　圖5-7 模擬畫(huà)面5</p><p>　　圖5-8 模擬畫(huà)面6</p><p>　　圖5-9 模擬畫(huà)面7</p><p><b>　　6　結(jié)論</b></p&g

62、t;<p>　　本設(shè)計(jì)嚴(yán)格任務(wù)書(shū)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完全符合了任務(wù)書(shū)的要求，由于個(gè)人能力有限，設(shè)計(jì)的花樣盡量簡(jiǎn)單，并沒(méi)有設(shè)計(jì)出復(fù)雜和多變的畫(huà)面。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。這次設(shè)計(jì)使我明白自己的知識(shí)面太過(guò)狹窄，自己所要學(xué)習(xí)的東西還有很多。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我對(duì)PLC的設(shè)計(jì)流程及相關(guān)知識(shí)有了進(jìn)一步的了解，PLC的編程能力也得到了提高，同時(shí)學(xué)會(huì)了AC

63、E、GX Designer3的基本操作，這對(duì)我以后的工作將會(huì)帶來(lái)幫助。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)，我了解到學(xué)會(huì)查找資料、閱讀資料的重要性，一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并不是閉門(mén)造車(chē)，而是需要虛心借鑒前人的知識(shí)并不斷推陳出新，不斷進(jìn)行思考、嘗試、修改和實(shí)際測(cè)試，這樣才能設(shè)計(jì)出預(yù)期的效果，達(dá)到預(yù)想的目標(biāo)。本次設(shè)計(jì)，系統(tǒng)看是簡(jiǎn)單，但是要設(shè)計(jì)出預(yù)想的效果還是遇見(jiàn)了不少的問(wèn)題，需要統(tǒng)籌應(yīng)用各方面的知識(shí)，經(jīng)過(guò)一一解決，基本達(dá)到預(yù)想的效

64、果。</p><p>　　當(dāng)然，此系統(tǒng)設(shè)計(jì)還有很大的地方需要修改，比如可以添加更加復(fù)雜的花樣，梯形圖還需要進(jìn)一步的修改和簡(jiǎn)化，外圍還可以添加更加復(fù)雜的燈光效果同時(shí)還可以添加現(xiàn)在各大廣場(chǎng)都可以看到的音樂(lè)控制模塊[11]等等。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師樊老師的精心指導(dǎo)下完成的。她在我的畢

65、業(yè)設(shè)計(jì)的選題、開(kāi)題以及撰寫(xiě)過(guò)程中始終嚴(yán)格要求，及時(shí)地給我指導(dǎo)和指正。從大二開(kāi)始，她在學(xué)習(xí)、生活上給了我很大的幫助和支持，至此論文完成之際，本人向樊老師致以最誠(chéng)摯的感謝和深深的敬意！</p><p>　　同時(shí)，我還要感謝一起過(guò)大學(xué)生活的每個(gè)同學(xué)和老師，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成！</p><p>　　鑒于本人所學(xué)知識(shí)有限，經(jīng)驗(yàn)不足，在此過(guò)程中

66、難免存在一些錯(cuò)誤和不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)和指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]劉為平，王明泉.PLC的發(fā)展及其應(yīng)用前景[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2009,10，24（5）：78～80</p><p>　　[2]殷培峰.基于PLC噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006,3

67、,6(1):20～22.</p><p>　　[3]陳洪清．基于PLC的噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011,3，24(2)：42～45．</p><p>　　[4]董 藝.單片機(jī)與PLC的區(qū)別及其對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇的影響[J].巢湖學(xué)院學(xué)報(bào)，2007,9,3：65～69.</p><p>　　[5]李可成.PLC在花樣噴泉上的應(yīng)用[J]

68、.廣西輕工業(yè)，2011,8,8：110～111.</p><p>　　[6]基于plc的花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院機(jī)電傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，1～4.</p><p>　　[7]唐紅蓮，郭艷萍等.一種觸摸屏監(jiān)控的噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電工技術(shù)，2006，5：56～57.</p><p>　　[8]薛迎成. PLC與觸摸屏控制技術(shù)[M]. 北京

69、：中國(guó)電力出版社，2008，2.</p><p>　　[9]Michelle Clifford. Water Level Monitoring[J].Free scale Semiconductor Application Note，2006，11,11 (4) :1～24. </p><p>　　[10]陸建國(guó).基于PLC的花式噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010,38（31

70、）17776～17778</p><p>　　[11]梁廣瑞.基于工業(yè)PC的音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的研究[D];廣西大學(xué);2006,6</p><p><b>　　附錄一 梯形圖</b></p><p><b>　　附錄二 語(yǔ)句表</b></p><p>　　附錄三 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p>

71、<p><b>　　作品名稱(chēng)</b></p><p>　　基于PLC的花樣噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　作品功能</b></p><p>　　通過(guò)PLC控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止、程序的啟動(dòng)和停止、運(yùn)行方式、花樣選擇、彩燈選擇等，實(shí)現(xiàn)噴泉按照不同的花樣以及方式運(yùn)行。</p><p&g

72、t;<b>　　三、運(yùn)行環(huán)境</b></p><p>　　軟件環(huán)境：GX developer軟件GT designer3軟件</p><p><b>　　四、操作步驟</b></p><p><b>　　1、主電機(jī)啟動(dòng)</b></p><p><b>　　2、花樣選擇

73、</b></p><p>　　3、單步/連續(xù)運(yùn)行方式選擇</p><p><b>　　4、啟動(dòng)</b></p><p><b>　　注意事項(xiàng)</b></p><p>　　操作過(guò)程中如遇情況停止了之后，若需要噴泉按照停止時(shí)的樣子繼續(xù)運(yùn)行，只需要按啟動(dòng)即可；若要從頭開(kāi)始運(yùn)行，需要關(guān)閉系統(tǒng)并重