自动喷泉的PLC控制
设计报告
姓名：
学号：
班级：
指导教师：
课程名称：电气控制与PLC
基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师：
说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

摘要
花式喷水池是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物。

随着可编程控制器在我国的迅速发展，对花式喷泉的控制要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。

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。

用SFC方法编程，可以使设计思路清晰，编程简便.若需要改变喷水花样和喷水时间，设计方案不必作很大调整，只要把控制程序作相应的修改，即可实现控制目的。

本设计以4环花式喷泉为研究对象，采用了三菱FX1N系列可编程序控制器作为喷泉的控制器。

对花式喷水池的控制系统的总体功能进行了分析，阐述了可编程控制器的组成和工作原理。

并提出了喷水池硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案。

本设计改善了喷泉系统的控制品质，并达到了实时控制的要求。

关键词：喷泉、PLC、设计
目录
一、设计要求 (4)
1.1设计的基本要求 (4)
1.2设计任务 (4)
二、方案的总体思路 (5)
三、硬件系统的设计 (6)
3.1 PLC的选型 (6)
3.2 I/O分配 (8)
四、软件系统的设计 (8)
4.1四种花样的设计 (8)
4.2程序的设计 (10)
五、设计心得 (10)
六、参考文献 (12)
附录 (13)
一、设计要求
1、1、设计的基本要求
如上图所示，有16个彩灯代表16个喷头，有4个选择喷泉花样按钮。

采用FX2N-48MR进行控制，实现四种以上的自动喷泉花样。

1.2 设计任务
根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行自动喷泉的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。

主要内容包括：
1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；
2. 系统有启动/停止，单步/连续功能按钮；
3. 运用跳转、移位等功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；实现四种以上的自动喷泉花样控制；
5. 程序结构与控制功能自行创新设计；
6. 进行系统调试，实现自动喷泉的控制要求。

二、方案的总体思路
PLC是由模仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。

它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。

用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。

运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。

一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点。

对于喷泉控制系统这样，被控对象是设备连锁、回路很少，采用PLC 较为合适。

PLC由于采用通用监控软件，在组态软件设计方面要容易一些。

且PLC通常都支持现场总线，会使得系统通
信得到有利保障，更适合实现上位机的远程监控。

目前适用于喷泉控制的中小型PLC种类繁多，价格低廉。

使设计者会有更多的选择余地。

系统整体造价会比工控机低，而且不会降低系统的稳定性。

下面为本次设计的原理图：
三、硬件系统的设计
3.1 PLC选型
在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。

工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。

因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，控制任务和范围确定所需
的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。

我们通常选用合适的PLC型号时一般考虑如下几个方面：
（1）输入输出（I/O）点数的估算
（2）存储器容量的估算
（3）控制功能的选择
通过对上述几个方面的考虑该控制系统选用三菱公司FX2N系列的PLC。

它体积小，重量轻，使用寿命长，编程和维护方便，故障率低，通过扩展模块的链接，可以增加输入/输出点数。

我设计的花式喷泉模型共有6个输入，16个输出，因此，选用型号为FX2N-48MR的PLC。

3.2 I/O分配
四、软件系统设计
4.1 四种花样的设计
花样一：
① 按下启动按钮X0，再按X2按钮选择花样1模式
② 6号喷头先喷，1s后11号喷
③ 1s后7号喷，1s后10号喷喷
④ 同时喷5s后，6、7、10、11都停
⑤ 重复循环②--④步骤
花样二：
① 按下X3选择花样2模式
② 3号喷头先喷，2s后12号喷
③ 2s后14号喷头喷，2s后5号喷
④ 3、12、14、5同时喷10s
⑤ 重复循环②--④步骤
花样三：
① 按下X4选择花样3模式
② 2、8、15、9同时先喷10s
③ 再1s后一次间隔1s停
④ 重复循环②--③步骤
花样四：
① 按下X5选择花样4模式
② 1、4、16、13同时喷
③ 1分钟后同时停
④ 重复循环②--③步骤
4.2 程序设计
总体的设计流程图：
根据要求完成设计的梯形图并得到相应的指令表，相关梯形图见附录。

五、设计心得
通过这一周的课程设计，我掌握了更多关于自动控制系统的知识，明白了自动喷泉控制系统的组成，三菱系列PLC的功能及特点。

使我更深入的学习了电气控制系统与可编程控制器这门课程，熟练掌握了PLC的使用。

并且由于希望更好的完成此次设计使我搜索了很多这方面的资料，使我对自动喷泉控制系统的设计制作过程有了很深的认识。

对一个系统的设计步骤有了清楚的了解，并且掌握了一个系统的设计过程。

学会了如何发现问题、解决问题。

并在查阅资料的过程中对问题的认识和问题的解决提出了新的见解，分析问题出现的原因，使得对问题的理解更加深刻。

同时在老师的指导的过程中想老师学习到了解决问题的新方法、新思路。

总之，经过这段时间的课程设计，使我在可编程控制这方面受益匪浅。

六、参考文献
[1] 陈贵银.单片机原理及接口技术 .北京：电子工业出版社， 2004.1
[2] 王雅芳.驱动电路设计与应用.北京：机械工业版社，2004.7
[3] 俞国亮.PLC原理与应用（三菱FX系列）.北京：清华大学出版社，2005.6
[4] 谢克明、夏路易.可编程控制器原理与程序设计. 北京：电子工业出版社
[5] 张兴国.可编程控制器技术及应用.北京：中国电力出版社，2006
附录：。