人工湖夜景工程畢業(yè)設計

1、<p>　　2013 屆畢業(yè)設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文從大學校園夜景照明的特點出發(fā)，據(jù)大學校園夜景照明目前的實際狀況，分別從光源的選擇，光源的位置及供電與控制系統(tǒng)提出了對大學校園人工湖夜景設計方案。同時講述校內人工湖噴泉控制系統(tǒng)總體方案進行了一個設計，在分析景觀控制系統(tǒng)具體工作過程的基礎上，采用PLC為核心

2、部件，設計畫出了流程圖；編制了具體程序；設計了硬件電路。</p><p>　　關鍵詞：夜景照明，人工噴泉，PLC控制技術，可編程控制器的運用</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　一、 光源的選擇及位置1</p>

3、<p>　?。ㄒ唬┕庠葱吞?、參數(shù)、功能及特點1</p><p>　　（二）產品功能及特點：2</p><p>　?。ㄈ艟叩奈恢么_定3</p><p><b>　　二、噴泉的設計3</b></p><p><b>　　(一)噴泉設備3</b></p><p&

4、gt;　　(二)各設備的功能3</p><p>　　三、供電與控制系統(tǒng)4</p><p>　?。ㄒ唬﹪娙刂葡到y(tǒng)總體方案的設計4</p><p>　?。ǘ﹪娙刂葡到y(tǒng)的軟件設計7</p><p>　　（三）噴泉控制系統(tǒng)的硬件設計8</p><p>　?。ㄋ模﹪娙刂葡到y(tǒng)的調試10</p>&

5、lt;p><b>　　四、結束語11</b></p><p><b>　　五、參考文獻11</b></p><p><b>　　六、致謝12</b></p><p><b>　　七、附表1：13</b></p><p>　　校園人工湖夜景工程

6、的設計</p><p><b>　　林曉彬、林峰</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　大學是培養(yǎng)高等人才、從事科學研究、進行國內外學術交流的特殊場所。為適應教學、科研、交流等專門要求，應該力求在大學校園內營造出既具有莊重穩(wěn)定氣氛、又富 有和諧悅目色彩的夜景照明環(huán)境。本論文即從大學校園夜景照

7、明的特點出發(fā)，據(jù)大學校園夜景照明目前的實際狀況，而提出了對大學校園人工湖夜景設計方案及以PLC控制為核心的噴泉控制系統(tǒng)的設計。這個噴泉控制系統(tǒng)主要是一個人工噴泉。在PLC的控制之下，噴出各種各樣的水柱，給人以一種視覺上美的享受。</p><p>　　一、 光源的選擇及位置</p><p>　　（一）光源型號、參數(shù)、功能及特點</p><p><b>　　1

8、．產品型號</b></p><p>　　燈光采用YGSY-30LED夜景燈，電源采用太陽能發(fā)電系統(tǒng)?提供，由于太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC，為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。</p><p><b>　　2．產品參數(shù)</b></p>

9、<p><b>　?。?）光源</b></p><p>　　采用30WLED光源，其亮度為50—60LM/W，防水等級為IP65，采用鋁合金+鋼化玻璃。</p><p>　?。?）太陽能發(fā)電系統(tǒng)</p><p>　　太陽能發(fā)電系統(tǒng)?由太陽能板、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或 110V，還需要配置逆變器。各

10、部分功能：</p><p>　?、偬柲馨逄柲馨迨翘柲馨l(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能板的質量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質量和成本。</p><p>　?、谔柲芸刂破?的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應

11、具備溫度補償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項。</p><p>　　③蓄電池為鉛酸電池，其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。</p><p>　?、苣孀兤鲗⑻柲艿闹苯虞?2VDC、24VDC、48VDC轉換成交流電能提供220VAC、110VAC的交流電。</p><p><b>　

12、?。?）蓄電池容量</b></p><p>　　蓄電池容量為50~120AH/24V。</p><p><b>　?。?）垂直地面照度</b></p><p>　　YGSY-30LED夜景燈垂直地面照度為34 lux-100LUX（加燈罩）。環(huán)境標準光照條件為5260MJ/sq.m.y</p><p><

13、;b>　?。?）燈桿高度</b></p><p>　　燈桿高度設為4米，燈桿壁厚3mm，上口直徑60mm，下口直徑140mm</p><p><b>　?。?）控制器</b></p><p>　　控制器采用“陸之星”系列太陽能防水型路燈控制器。該控制器采用最先進的數(shù)控技術設計，全自動運行。它的脈寬調制（PWM）式的蓄電池充電方

14、式將大大提高蓄電池的壽命。獨特功能：12/24V自動識別，高效的串聯(lián)式PWM充電方式，延長了蓄電池壽命，提高了系統(tǒng)性能使用功率MOSFET 作為電子開關，沒有任何機械開關，具有廣泛的適用性，自動識別白天/黑夜。LED數(shù)字化功能菜單設置及顯示簡明、易用，路燈的定時時段1~15小時可調，獨特的雙時段控制，增強了路燈系統(tǒng)的靈活性。采用溫度補償，自動調整充放電參數(shù)，提高蓄電池使用壽命，控制器具有過溫、過充、過放、過載、短路自動保護功能。<

15、/p><p>　?。ǘ┊a品功能及特點：</p><p>　?。?）采用太陽能驅動，不需要電力</p><p>　?。?）采用LED為光源，不需要更換燈泡</p><p>　?。?）電池在充足電之后可以維持發(fā)光</p><p>　?。?）燈可以自動啟動和關閉</p><p>　?。?）具備良好的防水

16、和耐環(huán)境侵蝕的性能</p><p>　?。?）LED太陽能燈具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長免維護等優(yōu)點</p><p>　　（7）太陽能LED燈不需要外接220V電源提高安全性。采用太陽能作為驅動。每個LED燈組都配置一個單獨的太陽能電池板，該電池板能夠使電池在陽光充足的條件下充電。</p><p>　　（三）燈具的位置確定</p><p>　　定位

17、的設計應根據(jù)道路和場所的特點及照明要求，路燈的布置包括路燈間距、路燈安裝高度及燈具亮度。路燈的合理布置對提高照明效果起著關鍵作用。在綜合考慮路況、路面反射特征的同時，應充分發(fā)揮照明器具的配光特性，是布局盡量合理。路燈的布置方式有單側布燈，兩側布燈、兩側相對布燈、丁字路口布燈、十字路口布燈和彎道布燈等多種。路燈的布置方式根據(jù)學校人工湖邊上道路寬度，宜采用單側布燈；根據(jù)垂直地面照度、照明要求及亮化效果，燈定位于10m/盞。設計體現(xiàn)了一個莊嚴

18、壯觀、明亮優(yōu)美的校園夜景效果。</p><p><b>　　二、噴泉的設計</b></p><p><b>　　(一)噴泉設備</b></p><p>　　數(shù)控搖擺噴頭、水下燈可調直流噴頭、加氣涌泉噴頭、可調花柱、噴泉潛水泵、噴泉控制系統(tǒng)、人工制霧、波光泉。</p><p><b>　　(

19、二)各設備的功能</b></p><p><b>　　1.數(shù)控搖擺噴頭</b></p><p>　　數(shù)控搖擺噴頭包括動力系統(tǒng)、擺動系統(tǒng)和轉動系統(tǒng)。動力系統(tǒng)由搖擺電機和安裝在搖擺電機軸兩端的推桿接頭組成，擺動系統(tǒng)由推桿頭、彎推桿、撥動軸和撥動軸套組成，轉動系統(tǒng)由轉動座、軸套襯、軸承和連接套組成。控制信號可使搖擺電機轉動，通過推桿接頭、彎推桿、轉動座帶動呈一定

20、角度安裝的二條供水管在水平面內以二個特定的支點為圓心順時針或逆時針各15°范圍內的擺動。這樣的擺動使供水管上的噴頭所噴出的水柱同步搖曳，其水柱軌跡就像在水面上飛舞的蝴蝶。該部件可由計算機控制，可隨音樂的節(jié)拍、旋律、強度、音樂而變化。</p><p><b>　　2.噴泉潛水泵</b></p><p>　　噴泉潛水泵采用獨特的單片或雙葉片葉輪結構，大大提高了污

21、物通過能力，能有效的通過泵口徑的5倍纖維物質與直徑為泵口徑約50％的固體顆粒。機械密封采用新型硬質耐腐的鈦化鎢材料，可使泵安全連續(xù)運行8000小時以上。整體結構緊湊、體積小、噪聲小、節(jié)能效果顯著，檢修方便，無需建泵房，潛入水中即可工作，大大減少工程造價。需要配備全自動控制柜，對泵的漏水、漏電過載及超溫等進行自動保護，提高了產品的安全性與可靠性，浮球開關可以根據(jù)所需液位變化，自動控制泵的起動與停止，不需專人看管，使用極為方便。</p

22、><p><b>　　三、供電與控制系統(tǒng)</b></p><p>　?。ㄒ唬﹪娙刂葡到y(tǒng)總體方案的設計</p><p>　　1.可編程控制器的系統(tǒng)設計</p><p>　　圖1 可編程控制器的系統(tǒng)設計的流程圖</p><p>　　2.噴泉控制系統(tǒng)的平面布置圖</p><p>

23、　　圖2 噴水系統(tǒng)的平面布置圖</p><p>　　人工噴泉的外觀圓形，噴水的系統(tǒng)一共有四層。從內到外它們分別是：第一層、第二層、第三層、第四層。</p><p>　　控制系統(tǒng)采用PLC作為中心控制環(huán)節(jié),利用PLC的定時控制，計數(shù)控制以及步進控制來實現(xiàn)第一層、第二層、第三層、第四層的不同時序,不同圖案的交替變換的噴水過程。</p><p>　　3.噴泉控制系統(tǒng)的工

24、作流程圖</p><p>　　如圖3先按下啟動按鈕，旁邊的兩個小噴頭就開始噴水,同時第一層的噴頭也開始噴水，延時3s后，第二層的噴頭開始噴水，延時3s后，第三層的噴頭開始噴水，延時3s后，第四層的噴頭開始噴水，延時3s后，第一層和第二層的噴頭開始噴水，延時5s后，第三層和第四層的噴頭開始噴水，延時5s后，第一層、第二層、第三層、第四層的噴頭都開始噴水,延時4s后,第一層的噴頭停噴,延時5s后,第二層的噴頭停噴,

25、延時5s后,第三層的噴頭停噴,延時5s后,由此進行一個小循環(huán)系統(tǒng):第一層和第三層的噴頭開始噴水,延時8s后,第一層和第三層的噴頭開始噴水,如此循環(huán)3次。再重新開始重復上述動作,直至撥下啟動按鈕,結束完一個程序,所有的噴頭都停止工作。</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p&

26、gt;　　圖3 噴泉控制系統(tǒng)流程圖</p><p>　?。ǘ﹪娙刂葡到y(tǒng)的軟件設計</p><p>　　1.噴泉控制系統(tǒng)的運行方式</p><p>　　噴水花樣具體的設計步驟:</p><p>　　(1)按下啟動按鈕:旁邊的兩個小噴泉開始噴水，如圖4所示。</p><p>　　圖4 控制噴水流程圖</p&g

27、t;<p>　　(2)第一層的噴頭開始噴水,依次實現(xiàn)第一層，第二層，第三層，第四層的噴水，間隔3s。其如圖5所示。</p><p>　　3s 3s 3s 3s </p><p>　　圖5 控制噴水流程圖</p><p>　　(3)第一、二層的噴頭開始噴水

28、，間隔5s后，第三、四層開始噴水，如圖6所示。</p><p><b>　　5s5s</b></p><p>　　圖6 控制噴水流程圖</p><p>　　(4)四層都噴水，持續(xù)4s，如圖7所示。</p><p><b>　　4s</b></p><p>　　圖7 控制

29、噴水流程圖</p><p>　　(5)四層逐次停噴，間隔5s，如圖8所示。</p><p>　　5s 5s 5s 5s </p><p>　　圖8 控制停水流程圖</p><p>　　(6)第一、三層噴水，間隔8s，第二、四層開始噴水，循環(huán)3次

30、，如圖9所示。</p><p><b>　　8s8s</b></p><p><b>　　3次</b></p><p>　　圖9 控制噴水流程圖</p><p>　　(7)當PLC的計數(shù)器達到3次后，系統(tǒng)自動返回，重新開始循環(huán)工作，直至再次按下啟動按鈕，完成一次循環(huán)，系統(tǒng)自動關閉。</p

31、><p>　　2.噴泉控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉換圖及噴泉控制系統(tǒng)的梯形圖</p><p>　　運用步進指令，其噴泉控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉換圖及梯形圖，見附表1、2圖10、11</p><p>　　3.噴泉控制系統(tǒng)的I/O分配</p><p>　　噴泉控制系統(tǒng)的I/O分配見附表4圖13。</p><p>　　4.噴泉控制系統(tǒng)的設計程序&l

32、t;/p><p>　　噴泉控制系統(tǒng)的程序見附表3圖12。</p><p>　　（三）噴泉控制系統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　1.噴泉控制系統(tǒng)的主電路</p><p>　　主電路采用交流接觸器來控制各層的潛水泵,外層噴水由一臺7.5kW潛水泵拖動;第一層至第三層用5.5kw的潛水泵,旁邊的小噴泉用3kw的潛水泵。潛水泵的技術參數(shù)見附表4。<

33、;/p><p>　　2.噴泉控制系統(tǒng)的控制電路</p><p>　　輸入部分：系統(tǒng)的啟動按鈕接在PLC的X1上。</p><p>　　輸出部分：Y0~~Y5，分別接交流接觸器的線圈，用線圈的得電與失電，去控制交流接觸器觸頭的動作；再用交流接觸器觸頭的閉合和斷開，去控制各個噴水泵的工作。如圖12所示。</p><p>　　圖12 PLC接口的輸

34、入、輸出</p><p>　　由于學校里的實驗設備和實驗器材有限，所以本次的畢業(yè)設計借用學校里的一個PLC來控制一塊電子模版，用一塊裝有發(fā)光二極管的電子模版來模擬一下人工噴泉的工作過程，用3mm的發(fā)光二極管的亮滅來代替噴泉噴出的水柱。具體的控制電路，見圖13在3mm的發(fā)光二極管旁串接了一個2K的電阻。</p><p>　　圖13 模擬噴泉控制系統(tǒng)</p><p>

35、　　（四）噴泉控制系統(tǒng)的調試</p><p>　　1.噴泉控制系統(tǒng)的軟件調試</p><p>　　在整個系統(tǒng)的軟件調試過程中,出現(xiàn)了一些問題。一開始設計是四層的燈依次亮起，可是在運行時，所有的燈都亮了，不會滅，認為用了常閉的T計時，等時間一到的時候，應該滅了。仔細翻閱書本后，才得知，原來在一開始的時候用了SET（置位），就必須用RST（復位）才能使原來的燈熄滅。還有，為了簡化程序，在有些地

36、方能避免出現(xiàn)使用進棧，出棧的就盡量避開。還有就是在循環(huán)過程控制中也出現(xiàn)了一個問題。第一遍執(zhí)行程序時，通過計數(shù)器C0能夠循環(huán)三次；當?shù)诙閳?zhí)行程序時，只循環(huán)一次就轉換到下一個狀態(tài)去了。經過我仔細地觀察，發(fā)現(xiàn)在第二遍執(zhí)行程序時，計數(shù)器C0中的數(shù)據(jù)還是3，并沒有復位。原來忘了對計數(shù)器C0進行復位，才造成上面這一種情況的。對計數(shù)器C0添上復位語句之后，軟件就能按照預先編制好的程序順。</p><p>　　2.噴泉控制系統(tǒng)

37、的硬件調試</p><p>　　在焊接發(fā)光二極管時，一定要把管腳的正負極分清楚，還有就是外加5V直流電源給發(fā)光二極管，一定要串接一個合適的電阻為限流保護和限壓保護，以免燒壞發(fā)光二極管。在選擇電阻時，不僅要考慮它的阻值，而且還要考慮它的功率。因此，這次在3mm的發(fā)光二極管旁串接了一個2K的電阻。把全部的發(fā)光二極管都焊接好之后，用萬用表對電路板仔細檢查了一遍，看看電路有沒有接錯。然后，用5V直流電源接上去，看看發(fā)光二

38、極管能否亮。其中有兩只發(fā)光二極管沒亮，檢查了之后，才發(fā)現(xiàn)：有兩只發(fā)光二極管的管腳，焊點松動了。就用電烙鐵再焊了一遍，再接5V直流電源去試時，全部的發(fā)光二極管都亮了。</p><p>　　3.噴泉控制系統(tǒng)的軟件、硬件聯(lián)合調試</p><p>　　把程序輸入PLC后,再把做好的硬件模塊接到PLC上。按下啟動按鈕，發(fā)現(xiàn)程序執(zhí)行了一段之后，不能執(zhí)行了，對軟件檢查了之后，才知道：由于自己的粗心，把程

39、序輸錯了。修改之后，再次按下啟動按鈕，看見在硬件電路中有幾只發(fā)光二極管一直沒有亮，去檢查了之后，才發(fā)現(xiàn)：是由于焊接的不牢固或在以前的焊接過程中發(fā)生了虛焊，焊點松動了。就再次用電烙鐵把它們焊接牢固。等到焊完之后，又對整塊硬件電路板仔細檢查了一遍，看看還有沒有焊的不牢靠的點。等到檢查完之后，又重新接上電源，按下啟動按鈕，發(fā)現(xiàn)硬件電路能夠按照程序的變化而正常工作了。</p><p><b>　　四、結束語&l

40、t;/b></p><p>　　大學校園夜景照明的設計方興未艾，有許多問題需要我們去研究解決。目前我國還沒有明確大學校園夜景照明的相關照度標準。大學校園夜景照明是與校園環(huán)境相結合的多學科性綜合藝術。</p><p>　　夜景環(huán)境照明在我國雖起步較晚，但發(fā)展很快，尤其是改革開放以來呈現(xiàn)出一派蓬勃發(fā)展的局面，前景十分廣闊。夜景環(huán)境照明已經成夜晚不可缺少的組成部分。這對我們學習應用電子技術

41、專業(yè)的學生來說，既是機遇，更是挑戰(zhàn)。</p><p><b>　　五、參考文獻</b></p><p>　　[1]周志敏.《LED照明與工程設計》.人民郵電出版社.紀愛華.2010. 第132頁.</p><p>　　[2]王兆義編.《可編程控制器使用技術》.機械工業(yè)出版社.2004.第70頁.</p><p>　　[3

42、] 張偉林等.《電氣控制與PLC應用》.人民郵電出版社.2005.第15頁.</p><p>　　[4] 陳建明等.《電氣控制與PLC應用》.電子工業(yè)出版社.2006.第65頁.</p><p>　　[5] 王兆明等.《電氣控制與PLC技術》.清華大學出版社.2005.第43頁.</p><p>　　[6] 張延燦等.《噴泉工程發(fā)展及其設計問題(上)》.華中理工大學

43、出版社.1998.第230頁.</p><p><b>　　六、致謝</b></p><p>　　三年歲月，彈指揮間。在論文完成之際,我們深深感到,經過三年的大學學習，不僅在專業(yè)知識領域，而且在個人能力和素質方面,都較從前有了很大的提高。三年的成長離不開師長和同學們的關愛和支持,在這里向所有與我共同生活、學習的人們致以衷心的感謝！</p><p&g

44、t;　　在本文的寫作和制作畢業(yè)設計期間，得到了指導老師xx的諸多幫助和指導。從開始制作畢業(yè)設計到順利完成，林老師給予了我們各方面的指導和關心。盡管林老師工作繁忙，但是從選題到寫作完稿，產品模型從初步設計到順利調試完成，我們都經常得到他的幫助，對我們在論文方向、進度、深度上進行把握，最終順利完成了論文。導師勤勉忘我的工作態(tài)度和諄諄教導的師者風范，嚴謹治學的態(tài)度，獨到精辟的思維方式和嚴謹扎實的理論功底，不僅使我們在學習上受益匪淺，也使我們深

45、深體會到了如何做人，如何在今后的人生道路上堅持自己的努力方向，才能真正成為優(yōu)秀的設計人才。在此，謹向xx老師致以衷心的感謝和深深的敬意!</p><p><b>　　七、附表1：</b></p><p>　　圖10 狀態(tài)轉換圖及梯形圖</p><p><b>　　附表2：</b></p><p>