基于plc的音乐喷泉控制系统设计.doc
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基于plc的音乐喷泉控制系统设计,①页数71页②字数29180个③ 摘要 摘 要中国幅员辽阔，地形丰富多样，无论南北、东西，都不乏江河湖泊，水资源丰富。随着国民经济的恢复和发展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、园林主管部门在城市建设、改造的过程中，以及环境的美化和文化氛围的营造上对喷泉提出了求新的要求在喷泉得到广泛应用的过程中，也出现了一些问题和...
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①页数 71页
②字数 29180个
③ 摘要 摘 要
中国幅员辽阔，地形丰富多样，无论南北、东西，都不乏江河湖泊，水资源丰富。随着国民经济的恢复和发展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、园林主管部门在城市建设、改造的过程中，以及环境的美化和文化氛围的营造上对喷泉提出了求新的要求在喷泉得到广泛应用的过程中，也出现了一些问题和不足，如自动化水平低下、高能耗等制约了喷泉行业的发展。因此，提高音乐喷泉控制系统的自动化水平，保证喷泉效果，节约喷泉运行成本，对我国喷泉行业具有重大的现实意义。
本论文以音乐喷泉为基础，对其控制系统进行了深入的研究和设计，从而实现音乐喷泉的控制、灯光组合、音乐跟随等相互配合。
首先，论文详细介绍了音乐喷泉控制系统工程要求，并根据工程要求，基于PLC对控制系统进行总体设计，提出新的控制系统方案：以PC机和组态软件MCGS组成上位机监控系统，PLC和各种电气元件组成下位机控制系统。论文详细描述了各部分的功能。
其次，根据控制方案和现场设备的控制要求，对下位机控制系统进行硬件配置和软件设计。PLC作为主控单元，论文对其型号选择、I/O设计、外部硬件连线等进行了详细介绍，采用顺序控制方法设计了系统的工作流程图和PLC程序。并根据工程要求合理选择所需的元器件，并对所用到的变频器进行主要参数设置。
最后，采用组态软件MCGS设计了上位机监控系统。通过与下位机PLC的通讯，上位机实现水处理流程显示、设备运行监控、实时报警处理、信息查询与打印等功能，并分别详细阐述了各功能的具体实现方法。上位机监控系统画面简单直观，操作方便，具有良好的人机交互性。
④目录
目 录
摘 要 1
引 言 1
1 绪论 2
1.1 课题的来源 2
1.2 课题的研究背景 2
1.2.1 目前国内外的技术水平现状 2
1.2.2 课题的意义 3
1.2.3 课题的主要内容 4
2 基于PLC音乐喷泉控制系统的设计 5
2.1 音乐喷泉介绍 5
2.2 控制系统的总体方案设计 5
2.2.1 控制系统的基本结构 5
2.2.2 上位机监控系统的内容和功能 5
2.2.3 下位机控制系统的内容和功能 6
2.2.4 控制系统的控制方式 6
2.3 控制系统的外围设备组成 7
2.3.1 潜水泵 8
2.3.2 电缆 8
2.3.3 LED水下灯 9
2.3.4 隔离变压器 10
2.3.5 变频器 10
3 下位机控制系统的硬件设计 13
3.1 下位机控制系统的硬件配置 13
3.2 PLC 13
3.2.1 PLC的主要功能 13
3.2.2 PLC的基本组成 14
3.2.3 PLC扫描工作原理 16
3.2.4 PLC的工作过程 16
3.3 下位机控制系统的PLC选型及端口配置 17
3.3.1 I/O端口设计 17
3.3.2 下位机控制系统的PLC选型 17
3.3.3 PLC I/O端口的具体配置 19
3.4 PLC系统的可靠性设计 21
3.5 音乐喷泉对音频信号的跟随性设计 23
3.6 辅助元件的选型 26
3.6.1 微电脑时控开关 26
3.6.2 液位控制器 26
3.6.3 水质检测仪 26
3.7 下位机控制系统的电气原理图 27
3.7.1 PLC的外部连线 27
3.7.2 下位机控制系统主回路的电气原理图 27
4 下位机控制系统的软件设计 28
4.1 下位机控制系统的软件组成 28
4.2 下位机控制系统的PLC程序设计 28
4.2.1 PLC的编程语言 28
4.2.2 西门子S7-300编程软件STEP 7 29
4.2.3 音乐喷泉控制系统PLC程序设计 30
4.2.4 水处理系统PLC程序设计 46
4.2.5 PLC程序的写入 49
4.3 西门子S7系列PLC与计算机的通信 49
4.3.1 数据通信方式 49
4.3.2 S7-300系列PLC的通讯类型 50
4.3.3 控制系统PLC串行通讯的实现 51
5 水处理系统上位机监控系统的软件设计 52
5.1 水处理系统药剂说明 52
5.2 水处理系统上位机监控系统的特点 52
5.3 组态软件MCGS 53
5.3.1 MCGS的主要特点和基本功能 53
5.3.2 MCGS的组成及各部分功能 54
5.3.3 MCGS用户应用系统的构成 54
5.4 S7-300系列PLC与MCGS系统的通讯 56
5.4.1 MCGS系统的通讯 56
5.4.2 S7-300系列PLC与MCGS通讯的实现 57
5.4.3 运行监控画面 61
5.4.4 实时报警画面 61
5.4.5 历史信息查询画面 63
结 论 65
参 考 文 献 67
附录A 电气一次原理图（1） 68
附录B 电气一次原理图（2） 69
附录C PLC硬件接线图 70
致 谢 71
⑤关键字
关键词：音乐喷泉；控制系统；PLC；组态软件MCGS
⑥参考文献;
[1]金儒霖.人造水景设计营造与观赏[M].中国建筑工业出版社,2006．1-3.
[2]沈建国.世界城市化的基本规律[J].《城市发展研究》,2000.12(6):54-59.
[3]周斌.机电一体化实用技术手册[M].北京:兵器工业出版社,1994．21-45.
[4]CHE系列矢量变频器说明书[G].英威腾电气股份有限公司, 2006:1-3.
[5]杨公源,黄琦兰.可编程控制器应用与实践[M]. 清华大学出版社2007．78-90.
[6]张延灿.喷泉工程发展及其设计问题(上)给水排水[M].1998,24(7):47-50.
[7]张延灿.喷泉工程发展及其设计问题(下)给水排水[M].1998,24(8):43-46.
[8]俞丽华.《电气照明》（第二版）[M].同济大学出版社,2001．120-125.
[9]张存民.喷泉在城市建设中的应用和发展[DB/OL].
[10]苏彦民.电力拖动系统的微型计算机控制[M].西安交通大学出版社,1998．80-92.
[11]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2002．25-27.
[12] David G Johnson. Programmable Controllers for Factory Automation[M]. New York and Basel: Marcel Dekker Inc,1987．4-21.
[13]陈立定.电气控制与可编程序控制器的原理及应用[M].北京:机械工业出版社，2005．102-150.
[14]李建兴.可编程序控制器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2004．25-65.
[15]吴中俊,黄永红.可编程序控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2003．78-121.
[16]李新光，张华，孙岩.过程检测技术[M].北京:机械工业出版社,2004．47-54.
②字数 29180个
③ 摘要 摘 要
中国幅员辽阔，地形丰富多样，无论南北、东西，都不乏江河湖泊，水资源丰富。随着国民经济的恢复和发展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、园林主管部门在城市建设、改造的过程中，以及环境的美化和文化氛围的营造上对喷泉提出了求新的要求在喷泉得到广泛应用的过程中，也出现了一些问题和不足，如自动化水平低下、高能耗等制约了喷泉行业的发展。因此，提高音乐喷泉控制系统的自动化水平，保证喷泉效果，节约喷泉运行成本，对我国喷泉行业具有重大的现实意义。
本论文以音乐喷泉为基础，对其控制系统进行了深入的研究和设计，从而实现音乐喷泉的控制、灯光组合、音乐跟随等相互配合。
首先，论文详细介绍了音乐喷泉控制系统工程要求，并根据工程要求，基于PLC对控制系统进行总体设计，提出新的控制系统方案：以PC机和组态软件MCGS组成上位机监控系统，PLC和各种电气元件组成下位机控制系统。论文详细描述了各部分的功能。
其次，根据控制方案和现场设备的控制要求，对下位机控制系统进行硬件配置和软件设计。PLC作为主控单元，论文对其型号选择、I/O设计、外部硬件连线等进行了详细介绍，采用顺序控制方法设计了系统的工作流程图和PLC程序。并根据工程要求合理选择所需的元器件，并对所用到的变频器进行主要参数设置。
最后，采用组态软件MCGS设计了上位机监控系统。通过与下位机PLC的通讯，上位机实现水处理流程显示、设备运行监控、实时报警处理、信息查询与打印等功能，并分别详细阐述了各功能的具体实现方法。上位机监控系统画面简单直观，操作方便，具有良好的人机交互性。
④目录
目 录
摘 要 1
引 言 1
1 绪论 2
1.1 课题的来源 2
1.2 课题的研究背景 2
1.2.1 目前国内外的技术水平现状 2
1.2.2 课题的意义 3
1.2.3 课题的主要内容 4
2 基于PLC音乐喷泉控制系统的设计 5
2.1 音乐喷泉介绍 5
2.2 控制系统的总体方案设计 5
2.2.1 控制系统的基本结构 5
2.2.2 上位机监控系统的内容和功能 5
2.2.3 下位机控制系统的内容和功能 6
2.2.4 控制系统的控制方式 6
2.3 控制系统的外围设备组成 7
2.3.1 潜水泵 8
2.3.2 电缆 8
2.3.3 LED水下灯 9
2.3.4 隔离变压器 10
2.3.5 变频器 10
3 下位机控制系统的硬件设计 13
3.1 下位机控制系统的硬件配置 13
3.2 PLC 13
3.2.1 PLC的主要功能 13
3.2.2 PLC的基本组成 14
3.2.3 PLC扫描工作原理 16
3.2.4 PLC的工作过程 16
3.3 下位机控制系统的PLC选型及端口配置 17
3.3.1 I/O端口设计 17
3.3.2 下位机控制系统的PLC选型 17
3.3.3 PLC I/O端口的具体配置 19
3.4 PLC系统的可靠性设计 21
3.5 音乐喷泉对音频信号的跟随性设计 23
3.6 辅助元件的选型 26
3.6.1 微电脑时控开关 26
3.6.2 液位控制器 26
3.6.3 水质检测仪 26
3.7 下位机控制系统的电气原理图 27
3.7.1 PLC的外部连线 27
3.7.2 下位机控制系统主回路的电气原理图 27
4 下位机控制系统的软件设计 28
4.1 下位机控制系统的软件组成 28
4.2 下位机控制系统的PLC程序设计 28
4.2.1 PLC的编程语言 28
4.2.2 西门子S7-300编程软件STEP 7 29
4.2.3 音乐喷泉控制系统PLC程序设计 30
4.2.4 水处理系统PLC程序设计 46
4.2.5 PLC程序的写入 49
4.3 西门子S7系列PLC与计算机的通信 49
4.3.1 数据通信方式 49
4.3.2 S7-300系列PLC的通讯类型 50
4.3.3 控制系统PLC串行通讯的实现 51
5 水处理系统上位机监控系统的软件设计 52
5.1 水处理系统药剂说明 52
5.2 水处理系统上位机监控系统的特点 52
5.3 组态软件MCGS 53
5.3.1 MCGS的主要特点和基本功能 53
5.3.2 MCGS的组成及各部分功能 54
5.3.3 MCGS用户应用系统的构成 54
5.4 S7-300系列PLC与MCGS系统的通讯 56
5.4.1 MCGS系统的通讯 56
5.4.2 S7-300系列PLC与MCGS通讯的实现 57
5.4.3 运行监控画面 61
5.4.4 实时报警画面 61
5.4.5 历史信息查询画面 63
结 论 65
参 考 文 献 67
附录A 电气一次原理图（1） 68
附录B 电气一次原理图（2） 69
附录C PLC硬件接线图 70
致 谢 71
⑤关键字
关键词：音乐喷泉；控制系统；PLC；组态软件MCGS
⑥参考文献;
[1]金儒霖.人造水景设计营造与观赏[M].中国建筑工业出版社,2006．1-3.
[2]沈建国.世界城市化的基本规律[J].《城市发展研究》,2000.12(6):54-59.
[3]周斌.机电一体化实用技术手册[M].北京:兵器工业出版社,1994．21-45.
[4]CHE系列矢量变频器说明书[G].英威腾电气股份有限公司, 2006:1-3.
[5]杨公源,黄琦兰.可编程控制器应用与实践[M]. 清华大学出版社2007．78-90.
[6]张延灿.喷泉工程发展及其设计问题(上)给水排水[M].1998,24(7):47-50.
[7]张延灿.喷泉工程发展及其设计问题(下)给水排水[M].1998,24(8):43-46.
[8]俞丽华.《电气照明》（第二版）[M].同济大学出版社,2001．120-125.
[9]张存民.喷泉在城市建设中的应用和发展[DB/OL].
[10]苏彦民.电力拖动系统的微型计算机控制[M].西安交通大学出版社,1998．80-92.
[11]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2002．25-27.
[12] David G Johnson. Programmable Controllers for Factory Automation[M]. New York and Basel: Marcel Dekker Inc,1987．4-21.
[13]陈立定.电气控制与可编程序控制器的原理及应用[M].北京:机械工业出版社，2005．102-150.
[14]李建兴.可编程序控制器应用技术[M].北京:机械工业出版社,2004．25-65.
[15]吴中俊,黄永红.可编程序控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2003．78-121.
[16]李新光，张华，孙岩.过程检测技术[M].北京:机械工业出版社,2004．47-54.
