基于PLC的花样喷泉设计

论文总字数：13939字

摘 要

随着当今时代科学和技术手段的不断发展与进步，人们身边到处都能看到奇特的喷泉。由于喷泉工程中运用了大量的高新科技，喷泉的效果更加多彩、优美、赏心悦目。喷泉在这个时代当中扮演着角色也越来越重要了。现实中很多的喷泉都是按照一定的规律来回洒水，通过改变各种图案，使其赏心悦目。本文是对花样喷泉控制系统进行研究，选择S7-200系列的PLC（Programmable Logic Controller），然后在设计界面上选用的是MCGS（Monitor and Control Generated System）监控软件。本文设计出了四套不同的喷射方案与两种不同的模式选择，并最终完成了喷泉控制系统的软件设计与调试仿真，验证了喷泉控制系统的可行性，并在一定程度上提升了喷泉控制系统的稳定性。

关键词：花样喷泉；PLC；MCGS；梯形图

Design of Fountain Based on PLC

Abstract

Along with present era science and technical method unceasing development and progress, the people side everywhere all can see the unusual eruptive fountain.Because in the eruptive fountain project has utilized the massive high new technologies, eruptive fountain effect more colors, are exquisite, are pleasant.The eruptive fountain acted the role middle this time more and more to be also important.In the reality very many eruptive fountains all defer to certain rule back and forth water spray, through changes each kind of design, causes its pleasant.This article is conducts the research to the pattern eruptive fountain control system, chooses S7-200 series PLC (Programmable Logic Controller), then selects on the design contact surface is MCGS (Monitor and Control Generated System) monitors the software.This article designed four set of different spraying plans with two kind of different pattern choices, finally and has completed the eruptive fountain control system software design and the debugging simulation, has confirmed the eruptive fountain control system feasibility, and has to a certain extent promoted the eruptive fountain control system stability.

Key words: Fountain; PLC; MCGS; Ladder Maps

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 可编程控制器（PLC）简介 1

1.1.1 PLC的结构 1

1.1.2 PLC的分类 1

1.1.3 PLC的模块介绍 1

1.1.4 PLC的优点 1

1.1.5 PLC的发展 2

1.2 花样喷泉的发展现状 2

1.3 本设计的主要内容 2

1.4 本设计的研究方法 3

第二章 硬件设计 4

2.1 喷泉的控制要求与工作方式 4

2.1.1 喷泉的控制要求 4

2.1.2喷泉的工作方式 4

2.1.3喷泉的控制系统图 4

2.2 PLC的I/O分配表 5

2.3 PLC的硬件接线图 5

第三章 软件设计 7

3.1 喷泉的运行流程图 7

3.2 花样喷泉的PLC梯形图设计与分析 8

3.2.1程序的启动与停止 8

3.2.2模式选择 8

3.2.3喷泉花样的选择 9

3.2.4经典喷泉花式的介绍 11

第四章 程序调试与分析 17

4.1 Step7运行结果分析 17

4.2 仿真软件MCGS的介绍 17

4.3 MCGS的仿真分析 18

第五章 结论 22

致 谢 23

参考文献 24

第一章 绪 论

1.1 可编程控制器（PLC）简介

1.1.1 PLC的结构

PLC的结构大体上与微型计算机的结构一样，其主要由储存器，中央处理器和输入输出接口组成。中央处理单元：PLC的核心部件，是一种控制器、运算器和寄存器组集中在一起芯片，所有的输入输出数据和都要通过总线传输，它的性能在整体运行中至关重要。存储器：一种具有记忆功能的电路，由半导体构成。用于存放数据，用户程序，中间数据等一些信息。输入单元：PLC与外部设备之间的媒介，为信号进入PLC提供桥梁。输出单元：PLC与外部设备之间的媒介，为PLC向外部发信提供桥梁。编程器：一种人机接口，用户可以通过其对程序进行编写，修改和调试。

1.1.2 PLC的分类

按控制规模分类，即按I/O点数容量分类，共分为三大类，小型机，中型机和大型机。其中，小型机存储器容量较低，一般于4KB之内。小型机总点数不超过256点，其设计简单，较为廉价。主要的机型有西门子S7-200，欧姆龙CPM2A等。中型机的存储器容量介于小型机和大型机之间，最高容量可达到8KB。中型机总点数不超过2048点，其数字计算和通信功能较小型机都更强。主要的机型有西门子S7-300，欧姆龙C200H等。大型机的储存容量较高，最高可达16KB。大型机总点数不低于2048点，其性能优越，各功能相比中小型机都有极大提升，且采用CRT显示和多种智能板以具备强大的记录功能和形成一个多功能系统。主要适用于自动化控制等。主要的机型有西门子S7-400,欧姆龙CVM1和CS1等。

按结构分类，共分为两大类，箱式和模块式。其中PLC的存储器，I/O接口和CPU都存于一个箱内即为箱式。这一个箱体可以实现所有的PLC功能。 按各类功能被分为几多模块的即为模块式。如被分为中央处理器模块、输入输出模块、电源模块等。模块式能使PLC的各部分工作效果得到增强，现今，模块式愈发趋于主流。

1.1.3 PLC的模块介绍

CPU、存储器、基本I/O接口电路、编程装置、电源模块等组成了可编程控制器（PLC）的模块。PLC的结构具有多样性，但其组成的大多数原理都是基本相同的，几乎都是以微处理器为核心的一些结构。编程的装置将用户利用的程序送入到可编程的控制器当中去，而后在可编程控制器运转的状态下，输入单元接收到外部元件所发出的信号，最终可编程控制器就执行程序，并按照程序运行后的结果，随即由输出单元驱动外部设施进行动作。

1.1.4 PLC的优点

PLC具有很多的优点，第一是它的可靠性比较高，抗干扰的能力也比较强，电气控制设备的关键性能主要是高可靠性，由于PLC采用的是现代大规模集成电路技术，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性；第二是它的功能比较完善，适用性也比较强，PLC从过去发展到今天这个时候，已经形成了大、中、小各种不同规模的产品，在各种不同规模的工业控制场合都能够适用；第三是它是用存储的逻辑来代替接线逻辑，在很大的程度上减少了对控制设备其外部的接线，使控制系统设计的周期缩短，同时也使维护起来变得容易了很多。

1.1.5 PLC的发展

PLC起源于上个世纪六十年代，因通用汽车公司提高产业线质量的要求，美国数字设备公司进而发明第一台可编程控制器PDP-14。上个世纪七十年代初，微处理器得以问世，并应用于PLC，使PLC的工业控制能力得到快速发展。七十年代中后期到八十年代初，计算机技术被应用于PLC，PLC进入实用化发展阶段，它的运算效率和运行可靠性得到大大提升，先进工业国大量引进PLC技术。上个世纪八十年代到九十年代，PLC的普及率飞速上升，由于其数字处理能力，人口接口技术的迅速发展及网络技术的使用，其进入过程控制领域。世纪末期，PLC的技术已十分成熟，为了配套工业的发展，逐步出现了各类PLC机型，其人机界面单元，信息通信单元等样式繁多。

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