基于PLC控制的花样喷泉
摘要：在现代社会中随着人们对环境越来越重视，计算机硬件技术越来越普遍，喷泉的应用也更加受欢迎。用PLC技术控制喷泉结构简单,控制方便，可随意改变控制功能达到变换喷泉喷水花样的目的，所以在现代社会中有很大的发展空间。
一、概述
当今社会在人们生活水平日益提高的同时，人们对城市环境的建设也越来越重视。在每座城市主耍的广场上、公园里都能见到喷泉的身影，人们对喷泉越来越喜爱。喷泉有非常高的观赏价值，现在在各种不同的场所都能见到喷泉。它在给人们的生活到来了视觉上享受的同时，也提
高了周边的环境质量，它增了空气中的湿度，减少了空气中的尘埃，降
低了空气的温度。
在计算机技术应用十分普遍的情况下，PLC的应用越来越普遍。用PLC来控制喷泉不仅能让喷泉切换各种水型，而且还能将各种水型按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行控制程序发出控制信号，使水型实现多姿多彩的变换。
二、花样喷泉的设计方案
1、花样喷泉的控制要求
1号2号喷水管为外环形状，3号喷水管为内环形状，4号喷水（1）
管为星型。
（2）本次设计的花样喷泉有三种花样选择。用按钮来控制喷泉的开始与停止，用选择开关来实现喷泉的工作方式。
（3）三种花样分别为：
1）首先1、2、3、4每隔两秒依次喷水，四个喷水管同时喷水10秒后
停止，如此循环。
2)先1、3同时喷水两秒然后停止，同时2、4同时喷水两秒然后停止，交替运行5次后1、2、3、4同时喷水，10秒后停止，如此循环。 3)先1、3、2、4顺序喷水，间隔两秒，然后同时喷水10秒后，按2、4、1、3顺序停喷,如此循环。
(4) 通过变频器控制水泵的转速达到控制每个喷泉喷水高度的要求。1、3为低速正转，2、4为高速正转。
花样喷泉示意图如图1所示：
图1花样喷泉示意图
2、花样喷泉的控制原理图
通过按钮开关信号来控制PLC,用一个变频器来控制4个水泵。
花样喷泉的控制原理图如图2所示：
图2花样喷泉的控制原理图
PLC的工作过程是一个不断循环扫描的过程。CPU从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序借宿，然后返回第一条指令开始新的一轮扫描，当PLC处于止常运行时，PLC会不断循环扫描地工作下去，其工作过程示意图与3所示。每一次扫描过程有输入采样，程序执行和输出刷新3个阶段。
（2）、采用PLC控制花样喷泉的优点
1）、PLC软接线，只需改变控制程序就可以轻易改变逻辑或增加功
能。
2）、PLC串行工作,不受制约。
3）、PLC通过半导体来控制，速度很快，无触点，故而无抖动一说。
4）、PLC时钟脉冲由晶振产生，精度高，定吋范围宽，有计数
功能。
5）、PLC无触点，寿命长，具有口我诊断功能，对程序执行的
监护功能，现场调试和维护方便。
2、变频器的选型
本次花样喷泉控制系统中的变频器只用于每环喷水管的喷水高度，所以选用三菱公司FR-S520（S）E系列的变频调速器。
此变频器简单易用；功率范围:0.4?3.7KW （三相200VFR-S520E 系列），0.4-1.5kW （单相220VFR-S520SE系列）;自动转矩提升，实现5Hz时150%转矩输出；数字式拨盘，设定简单快捷；柔性PWM,实现更低噪音运行；15段速，PID,4?20mA输入和漏源型转换等多功能,内置RS485通讯口。
3、水泵的选型
本次花样喷泉控制系统选用的是德士比的QYP100-4.5-2. 2喷泉泵。此泵结构紧凑，无需引水、使用简便，双端密封、电气保护，设计合理、性能优良，经久耐用，性能可靠。适用于音乐喷泉等场合对电机频繁启动的要求。叶轮具有防松装置，不怕反转。
六、系统软件的设计
1、花样喷泉的工作过程分析
（1）、按下启动按钮，开始运行。
（2）、按下位置开关1,运行第一种花样。（3）、按下位置开关3,运行第三种花样。
2、PLC的I/O分配表
如图3所示：
|
3、如图4所示PLC的接线图
FU1
"220V
PE
COM
启动 | X0 |
停止
X2
开关2
X3
开关3 | X4 |
|
| "220V | 1号喷水管 | |||||||||||||
2号喷水管 | ||||||||||||||||
3号喷水管 | ||||||||||||||||
4号喷水管 | ||||||||||||||||
变频覺 | ||||||||||||||||
RL | ||||||||||||||||
STF |
4、如图5所不流程图:
图5
3、花样喷泉的控制系统的程序设计
{SE S
18 | SO | T | O | |
—]STL[ | X002 | S21 | ||
------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------SET | ||||
S21 | S3 | |||
1 | ||||
S4 | ||||
1 | ||||
—|STL[ | < Y001 |
(Y005
(Y00?
25 | S22 | T | (T1 | K2 | |
0 | |||||
1 | | {SE | S22 | ||
28 | < Y002 | ||||
TSTL | |||||
卜 | | ||||
< Y006 | |||||
35 | HSTL[ |
| <T | < Y007 | |
K2 | |||||
2 | 0 | ||||
{SE | |||||
T | |||||
(Y003 | |||||
(Y005
(Y007
45 | S24 |
| { Y004 |
48 |
(Y006〕
(Y007〕
T4 | 04 | K20 |
〕 | ||
| ||
{SET S25 | ||
； |
S41 | {SET Y001 | < | YO |
TSTIJ |
OS
| -CT9 | < | Y007 |
K20 | |||
-[SET | $42 | ||
S42
TSTL 卜 | -[SET | Y003 |
—(YOOS
(Y007
S43 | T10 | | <T9 | K20 |
-[SET | $43 | |||
TSTL —— | 4SET | Y002 | ||
| ||||
< Y006 |
(Y007
4T9 -[SET | K20 S44 |
S44
-[SET | Y004 |
—CY006
<Y007
<T12 K1O
O
T12 _I | {SET | S45 |
卜
S45 | {KST | Y002 |
S4B | <T13 | K20 |
{SET | S46 | |
{BST | Y004 | |
S47 | <T14 | K20 |
{SET | S47 | |
YOO | ||
{BST | ||
<T15 | K20 | |
{SET | S47 |
181 | S21 | S31 | S41 | XOOO 卜 |
|
—|STL I——STL |——STL [ | |||||
185 | |||||
188 | |||||
1 | |||||
4、程序解析
按下启动按钮XO系统启动。按下X2系统执行第一种花样，S21?S25为第一种花样的程序；按下X3系统执行第二种花样，S31?S25为第二种花样的程序；按下X4系统执行第三种花样，S41?S47为第三种花样的程
序。 | |