皖西学院本科毕业论文（设计）
1 绪论
1.1 论文研究的背景
喷泉是人工环境中最富有生命力的景象,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、各种喷泉造型、 水下灯光、神奇的激光图文，通过计算机有机的结合在一起，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。随着我国人民物质和精神生活水平的不断提高，现在许多城市的市民广场、单位居民生活区里都能看到各种形式的喷泉。随着科学技术突飞猛进的发展，在喷泉工程中采用了大量的高新技术，在人们的视觉和听觉上形成和谐的统一，使人们在精神上有种愉悦的感受。从而使喷泉效果更多绚丽多彩，阿罗多姿，令人赏心悦目、流连忘返。
图 1 喷泉实际示意图
喷泉控制的实现方法很多，本设计题目基于可编程逻辑控制器（PLC）的喷泉控制系统，可编程逻辑控制器（PLC），不仅能够进行多种水型切换，而且能够将各种水型、灯光，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，使水型、灯光实现多姿多彩的变化。通过计算机与PLC之间的通信来监控喷泉的状态与效果，进而控制电动机，以达到顺利实现工业控制的要求及目的，同时还要达到低功耗、高性价比、运行安全可靠等基本要求。
可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生
页 第 5
皖西学院本科毕业论文（设计）
产过程。
PLC是继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在数学处理、顺序控制方面具有一定优势。继电器在控制系统中主要起两种作用：(l)逻辑运算(2)弱电控制强电。
PLC是集自动控制技术，计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，已跃居工业自动化三大支柱(PLC、ROBOT、CAD/CAM)的首位。可编程控制器，简称PLC。它在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。 具有:
1可靠性高、抗干扰能力强。 ○
2设计、安装容易，维护工作量少。 ○
3功能强、通用性好。 ○
4开发周期短，成功率高。 ○
5体积小，重量轻、功耗低等特点。 ○
具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。与继电——接触器系统相比系统更加可靠；价格上能与继电——接触器控制系统竞争：易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀、接触器与于之相当的执行机构：能向中央执行机构：能向中央数据处理系统直接传输数据等。
因此，进行 喷泉的PLC控制系统的设计，可以推动喷泉行业的发展，扩大PLC在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。 1.2论文设计的内容
本设计将在以下几个方面对喷泉的控制系统进行研究和论证。
(1)喷泉类型的选择。综合喷泉的类别和各类的特点和要求，在本课题中主要研究能有三种喷水花样可供选择：能够控制每环喷水管喷水的高度：喷水时要有灯光显示；可以根据不同的季节、不同的场合可改变喷水的花样。将各种水型及灯光，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型及灯光有各种各样的变化。 (2) 喷泉硬件系统的设计。本课题设计的花式喷泉要求运行迅速准确度高，在喷泉的各层检测系统中大量运用的具有检测精度高、寿命长、稳定性能好的接近传感器，运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现控制。由于本课题的具体需求在硬件系统的设计过程中主要考虑了喷泉的经济实用、稳定、灵活、美观的需要。
(3)喷泉控制系统软件的设计。在本设计中选用了目前运用最多的PLC编程语言梯形图，
页 第 6
皖西学院本科毕业论文（设计）
梯形图的编程能直观明了的设计喷泉控制的要求 ， 1.3论文设计的目的和意义
随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已进入个崭新的时代，其应用越来越广。而随着我国城市化进程的加快和人口大量集聚，环境越来越重要，好的环境能使心身愉快，做事效率提高。其中喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击,能产生大量的负氧离子，有益于改善社区面貌和增进居民身心健康。
可编程序控制器(PLC)因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最为广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。 喷泉控制要求接入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度。通过PLC对程序设计，提高了喷泉的控制水平，并改善了喷泉的样式。 1.4相关理论知识介绍 1.4.1 PLC概述
可编程控制器，英文称Programmablc Controllcr，简称PLC 。PLC是用于工业现场的电控制器。它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。它通过运行存储在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。
PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普通计算机进行入出信息变换时，大多只考虑信息本身，信息入出的物理过程一般不考虑的。而PLC则要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的实际使用。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，便于维修及抗干扰等问题，入出信息变换及可靠的物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。PLC可以通过它的外设或通信接口与外界交换信息。其功能要比继电控制装置多的多、强的多。
PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本的功能。 ○1逻辑处理功能； ○2数据运算功能； ○3准确定时功能：
页 第 7
皖西学院本科毕业论文（设计）
○4高速计数功能；
○5中断处理（可以实现各种内外中断）功能； ○6程序与数据存储功能； ○7联网通信功能； ○8自检测、白诊断功能；
可以说，凡普通小型计算机能实现的功能，PLC几乎也都可以做到。
像PLC这样。有很丰富的功能，是别的电控器所没有的，更是传统的继电控制电路所无法比拟的。丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能，同时，也为自动门行业的远程化、信息化及智能化创造了条件。 1.4.2 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
电源 微处理器 运算器 控制器 输入信号 输入部件 输出部件 受控元件 外部设备 外设I/ O接 存储器 EPRO EPR
I/ O 扩展接 I/ O 扩展单 图2 PLC结构图
页 第 8
