浅谈三菱PLC在喷泉控制中的应用

王宝东新会中集集装箱有限公司

浅谈三菱PLC在喷泉控制中的应用

王宝东
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喷泉作为一种观赏性较高的艺术水景，可以在公共设施供人们休闲，观赏,比如广场、大厦、小区、公园等。花样喷泉的核心是PLC,本文运用三菱PLC控制各种类型的喷泉机械或吸水过程。本设计由可编程控制器PLC组成的小型喷泉系统在软件及硬件上均可以较好的满足控制喷泉造型变化的要求。

花样喷泉；三菱PLC；自动控制

前言

本文基于三菱PLC实现喷泉自动化控制，阐述了三菱PLC的组成和自动控制工作原理。通过可编程控制器设定的排列组合，进行喷泉水型花样变化,使得喷泉能够喷射各种水型，实现多姿多彩的变化。

1 、花样喷泉设计要求

要求喷泉控制程序能够产生不同的喷水造型，对于喷泉控制系统，采用PLC较为合适，PLC对喷泉的水泵进行时序控制。按下启动按钮，在喷泉工作指示灯亮2秒后，PLC驱动电机水泵有不同的周期运转，选择开关设置的方式运行一个循环，改变不同时段内喷水阀的状态，就是各喷头按顺序喷水。通过计算机运行程序发出控制信号，运用感应器的开关量信号输入给PLC来实现控制。

对于花式喷泉的PLC控制，该控制系统选用三菱公司FXON系列的PLC，故障率低、稳定性能好、具有强大的诊断功能、维护工作量少。

2 、可编程控制器(PLC)的选型

2.1 PLC概述

可编程控制器，有各种各样的I/O接口，实现控制外设或通信接口与外界交换信息。PLC带有硬件故障自我检测功能，自身故障自诊断程序，具有完善的数据运算能力。自动化开关量逻辑控制是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路内部电路采取了先进的抗干扰技术。PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理在实际工业化运作中的模拟量。PLC系统可以完成对系统中各种的采集然后通过分析及处理，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。从控制机构配置来说，日常维护容易，早期直接用于开关量I/ O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。

2.2 PLC的选型

在PLC系统设计时，设计选型的主要依据就是课题的喷泉自动化控制，通过三菱PLC对水泵的喷射控制，选择喷泉的控制水位范围以及喷泉的控制动作，确定PLC的功能，估算输入输出（I/O）点数作为输入输出点数估算数据。所需存储器容量，即PLC在喷泉应用中所使用的存储单元的容量。为了保证系统的实用性，在CPU型号的选择上应考虑开关量、数据存储器的容量、性能价格比、模块的扩展能力。

2.3 外围硬件的选型

喷泉的喷头有很多种，喷泉安装许多对方向直流喷嘴，需要选择中心直上喷头才能喷射各种水型，喷头由多个直流喷头组合而成满足喷泉的功能展示，当水泵开启时相应的电磁阀也打开。因为喷泉的核心控制设备工作环境特殊，坑污能力、电磁阀电压、流体温度、所以选用水下专用电磁阀。电机必须满足使用流量和扬程的要求，喷泉的水泵选择功率2.2kw的电机，适用于电机频繁启动的要求，满足喷射流量12.50米3/h，根据本文的工作环境要求，选择采用潜水泵，达到了节约水资源的目的，使用条件是潜水深度不超过5米。为了提高效率，所以在本设计中用到变频器，喷泉需要6台步进电机来制造多功能花样喷泉，所以在对多步进电机控制时选择合适的控制柜，通过变频器调速技术来控制调节喷泉喷射的水流长短及出水速度，而且后期可以通过控制器编写程序，实现多功能程序运作。灯的选择，要考虑灯的使用寿命和安全性，选用LED水下灯。

3 、花样喷泉系统软件设计

本设计中喷泉控制系统的运行，采用指令来实现喷泉控制系统的。在喷泉中，通电后，进入工作状态，通过按钮开关信号来控制PLC，喷泉按照设定的程序开始运行。根据喷泉的适用性要求，将设计好的程序写入PLC后，根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，系统则按照选择的花样继续运行。I/O模块的选择，用于连接电磁阀、步进电机、变频器。PLC的I/O地址分配，为数字量输入、数字量输出、模拟量输入和模拟量。如果程序为连续运行模式，需要定时器来控制喷头的喷射时间。本设计采用STEP 7软件，用来编写喷泉的控制程序，只需要改写子程序，就可以改变为其他的喷水方式，用XGET和XPUT指令与S7-200PLC的CPU通信以便于快速实现相关应用，适合于多种场所。

4 、PLC监控系统设计

MCGS组态软件,够完成喷泉数据采集、运用组态技术在通讯中要设置数据通讯类型，对系统监控对象生产过程状态的综合记录，收集所有I/O点的参数，设计画图结构和画图草图，人机界面友好管理水平高。通过PC/PPI电缆与多台S7-200机通讯时的连接，实现PLC实时数据库中的系统数据变化状态，使输入输出I/O与数据库建立实时监控对应数据连接关系，将组态监控系统与PLC设备进行通信连接。直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。上位机可实现对系统自动控制方式之间自动切换，进行控制运算和流程调度保证喷泉的花样功能。

5 、系统的调试

可以根据功能表图，将模拟调试好的程序送入用户存储器进行调试，检查程序的运行是否符合功能表图的规定和活动状态的正确变化、驱动的负载相应的变化。及时根据现实的喷泉需求修改梯形图和PLC中的程序，写入它们的实际设定值，对相应硬件和软件部分作适当调整。根据对新的改进梯形图程序进行翻译成程序，并在实际的喷泉中测试，通过观察各个步骤是否与喷泉自动化系统要求相符合，假如存在一些调试不成功或者不满意的地方，通过检查反复编写控制程序，一直调试扫描通电检查来查找接线故障，直到一个最满意的控制系统。

小结

通过对喷泉PLC的设计，了解了编程控制器的工作特点以及多功能性，熟悉掌握了PLC的使用。为了更好的实现对自动喷泉控制，需要编写可靠地运用程序，并且还需要人机动态监控控制，灵活性对系统进行操作修改，实现系统多功能运用。通过对相应硬件和软件部分调试，保证系统软件和系统硬件更好地作适用于喷泉自动化控制，并且符合美学标准。

[1]王传艳.三菱PLC在花式喷泉控制系统中的应用[J].自动化信息，2007，(1).

[2]德胜.PLC应用开发使用子程序[M].北京:人民邮电出版社，2006.

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