毕业论文基于PLC的花样喷泉控制系别电气工程系专业班级姓名学号2011 ～ 2012 学年第 1 学期摘要在游人和居民经常光顾的场所,如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前,经常会修剪喷泉供人们休闲欣赏。

这些喷泉按一定规律变换喷水样式,如果再与五颜六色的灯光相配合,在和谐优雅的音乐中更使人心旷神怡,流连忘返。

针对传统的喷泉控制系统一旦设计好控制电路，就不能随意改变喷水花样及喷水时间等问题，本设计结合西门子S7-200可编程控制器设计能适应不同季节、不同场合的喷水要求目的的花样喷泉系统。

该花样喷泉控制系统不但实现了自动转换花样喷泉的喷水样式，而且提高了系统的可靠性和安全性，具有一定的工程应用和推广价值。

关键词：PLC；花样喷泉；控制系统目录引言 (4)第1章喷泉的设计要求及目的 (5)1.1概述 (4)1.2设计目的 (5)1.3研究思路及方法 (5)第2章 PLC简介 (7)2.1 可编程序控制器简介 (7)2.2 PLC的结构 (7)2.3 PLC的特点 (8)2.4 PLC的主要功能 (9)2.5 PLC的经济性分析 (10)2.6 PLC发展状况及趋势 (11)第3章喷泉的设计要求 (12)3.1 喷泉规模的设计 (12)3.2 喷泉水柱的分布 (12)第4章 PLC控制系统总设计 (14)4.1 PLC控制花样喷泉运行要求 (14)4.2喷泉的运行流程图 (14)4.3喷泉的运行过程 (14)4.4喷泉控制原理 (15)4.5花样喷泉PLC控制接线图 (15)4.6花样喷泉PLC控制输入输出点分配 (15)4.7花样喷泉PLC控制梯形图 (16)第5章程序调试 (24)第6章结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)引言喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净化空气美化环境的作用。

现代高科技把美妙的音乐、多姿的喷泉造型、五彩缤纷的水下灯光、神奇的激光图文，通过电脑有机的结合在一起，给人以音乐声响、视觉形象、色彩变换三位一体的超自然享受。

随着我国人民物质生活水平的不断提高，对于精神生活的要求也在不断提高，为进一步改造环境景观，建设一个喷泉是很有必要的。

随着科学技术的不断发展和生活水平的不断提高，尤其是喷泉在城市和社区环境建设中起着尤其重要的作用。

当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然趋势，由于喷泉工程中采用了大量的高新技术，从而使喷泉效果更加绚丽多彩，婀娜多姿，令人赏心悦目、流连忘返。

本次的毕业设计是一个以S7-200PLC控制为核心的花样喷泉控制系统的设计。

花样喷泉在PLC的控制之下，喷出各种各样的水柱，给人以一种视觉上美的享受。

第1章喷泉的设计要求及目的1.1 概述随着人们的生活日趋小康，一些必要的美化设施逐渐兴起，各式各样的广场花园越来越多，喷泉作为一项建筑艺术，在国内外均有较悠久的历史。

人们随着生活水平的提高，对美化住宅小区以及别墅环境的要求也越来越高，小型音乐喷泉成为一个发展方向。

目前的水景喷泉一般包括：固定水景、时控喷泉、程控喷泉、声控喷泉、音乐喷泉５类，控制方式的复杂程度由低到高。

使用ＰＬＣ控制花式喷泉，具有使用方便、运行可靠、控制程序设计简单等优点，若需要改变喷水花样和喷水时间，不必做很大调整，只要相应修改控制程序，即可实现控制目的。

这样的地方又怎能少了喷泉呢? 多花样喷泉形式多样，常常能吸引人们的眼球，同时水又增加了环境的灵动性，多花样喷泉已经成为人们建造各类娱乐广场的必需设施。

那些控制简便，花样较多，价格低廉的喷泉慢慢成为建设者的首选。

现今，多花样喷泉的制造，延袭传统，结合现代，正日益成为人们或出于对环境的追求，或为了居室的美化，等等，而得到众多品位人士的追求。

本设计的多花样喷泉采用西门子编程软件进行PLC编程，利用PLC的工作原理，结合按钮、开关、电源电路进行设计，将软件和硬件有机地结合起来，使得系统能够实现多花样喷泉各种模式的变化以及控制。

1.2 设计目的通过对实例工程的模拟，熟悉掌握了PLC编程和程序调试方法。

进一步了解PLC的I/O 连接。

进一步熟悉定时移位的编程指令的应用，用PLC构成喷泉系，学习电气可编程中的基本实验器件及PLC编程等的综合应用。

巩固和加深对PLC编程控制器的理解和应用。

掌握硬件实验装置的方法。

1.3研究思路及方法本次设计的题目是花样喷泉系统，本设计基于西门子 S7-200 PLC编程，设计了花样喷泉系统。

花样喷泉控制系统的主要任务就是改变喷泉的喷水样式，以达到有规律的改变喷泉喷水样式的目的。

按下启动按钮，喷泉装置开始工作，按下停止按钮，喷泉控制装置停止工作。

喷泉工作方式由花样选择开关和单步∕连续开关决定。

当单步∕连续开关选择单步时，喷泉只能按照花样选择开关设定的方式，运行一个循环；当单步∕连续开关选择连续时，喷泉按照花样选择开关设定的方式，运行多个循环，直至按下停止按钮。

花样循环方式选择开关用于选择喷泉的喷水花样，本文设计四种喷水花样循环。

PLC控制系统体积小、功能强、可靠性高,且具有较大的灵活性和可扩展性的特点。

用 PLC花样喷泉控制系统，不但实现了自动转换花样喷泉的喷水样式，提高了系统的可靠性和安全性，而且，美化了我们的生活环境，使我们的生活环境更加安逸、舒适。

因此PLC控制系统具有一定的工程应用和推广价值。

第2章 PLC简介2.1 可编程序控制器简介可编程序控制器PC（Programmable Controller）又称可编程序控制器PLC（Programmable Logic Controller），是微机技术与继电器常规控制技术相接合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。

它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电器操作维护人员的技能和习惯，摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。

PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易于与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备告诉计数与位控等高性能模块等优异性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电－接触控制系统在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通、等行业得到广泛应用。

PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。

2.2 PLC的结构PLC和一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。

PLC 的硬件系统由微处理器(CPU)、存储器(EPROM，ROM)、输入输出(I/O)部件、电源部件、编程器、I/O扩展单元和其他外围设备组成。

各部分通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成。

其结构简图如下:图2-1 PLC硬件结构图PLC的软件系统是指PLC所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程序和用户程序两大部分。

系统程序是每一个PLC成品必须包括的部分，由PLC厂家提供，用于控制PLC本身的运行，系统程序固化在EPROM中。

用户程序是由用户根据控制需要而编写的程序。

硬件系统和软件系统组成了一个完整的PLC 系统，他们是相辅相成，缺一不可的。

2.3 PLC的特点可编程序控制器是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。

国内外现有的机械手系统，它们的控制形式大都采用可编程序控制器控制，特别是在智能化要求程度高容量大的现代化工业机械手系统中应用更为普遍。

其主要原因是因为PLC具有以下优点：1）、灵活、通用在继电器控制系统中，使用的控制器件是大量的继电器，整个系统是根据设计好的电器控制图，由人工布线、焊接、固定等手段组装完成的，其过程费时费力。

如果因为工艺上的稍许变化，需要改变电器控制系统的话，那么原先的整个电器控制系统将被全部拆除，而重新进行布线、焊接、固定等工作，浪费了大量的人力、物力和时间。

而可编程控制器是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以及改动极少量的接线即可。

而且，同一台可编程控制器还可以用于不同的控制对象，只要改变软件就可以实现不同的控制要求，因此具有很大的灵活性、通用性。

2）、可靠性高、抗干扰能力强对于机械手系统来说，可靠性、抗干扰能力是非常重要的指标，如何能在各种工作环境和条件(如电磁干扰、低温潮湿、灰尘超高温等)下，平稳可靠的工作，将故障率降至最低，是研制每一种控制系统必须考虑的问题。

现代PLC采用了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠性程度是使用机械触点的继电器所无法比拟的。

为了保证PLC能在恶劣的工业环境可靠的工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰措施，使其可以适应恶劣的工业应用环境。

3）、操作方便、维修容易PLC采用电气操作人员熟悉的梯形图和功能助记符编程，使用户十分方便的读懂程序和编写、修改程序。

对于使用者来说，几乎不需要专门的计算机知识。

工程师编好的程序十分清晰直观，只要写好操作说明书，操作人员经短期的学习就可以使用。

4）、功能强现代PLC不仅具有条件控制、计时、计数和步进等控制功能，而且还能完成A/D、D/A转换、数字运算和数据处理以及通信联网和生产过程监控等。

因此，它既可控制开关量，又可控制模拟量；既可控制一个机械手，又可控制一个机械手群；既可控制简单系统，又可控制复杂系统；既可现场控制，又可远程控制。

5）、体积小、重量轻和易于实现机电一体化由于PLC采用了半导体集成电路。

因此具有体积小、重量轻、功耗低的特点。

且PLC是为工业控制设计的专用计算机，其结构紧凑、坚固耐用、体积小巧，并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力，使之易于装入机械设备内部，因而成为实现机电一体化十分理想的控制设备。

同样，可编程序控制器控制也有其不足的地方，在性价比上要高于继电器控制和单片机控制，其开发潜力要差于单片机，并且通用性不好，不同厂家的可编程序控制器以及其附属单元都是固定专用等等。

2.4 PLC的主要功能PLC是一种应用面很广、发展非常迅速的工业自动化装置，在工厂自动化(FA)和计算机集成制造系统(CIMS)内占重要地位。

PLC系统主要有以下功能：1)多种控制功能；2)数据采集、存储与处理功能；3)通信联网功能；4)输入、输出接口调理功能；5)人机界面功能；6)编程、调试功能。

PLC的重量、体积、功耗和硬件价格一直在降低，虽然软件价格占的比重有所增加，但是各厂商为了竞争也相应地降低了价格。