喷泉的设计要求

3 喷泉的设计要求

3.1 喷泉规模的设计

该喷泉占地面积俯视图为正方形，其面积S=100平方米；喷射范围俯视图为圆形，其半径R=4.5m。筋膜放进B里面

喷泉概况平面图如3eoa-1：

图3-1喷泉概况平面图

图3-1中，喷泉由5种不同的水柱组成。其中1表示大水柱所在的位置，其水柱较大，喷射高度较高；2表示中水柱所在的位置，由六支中水柱均匀分布在2的圆（r=2m）的轨迹上，水量比大水柱的水量小，其喷射高度比大水柱低；3表示小水柱，它由150支小水柱均匀分布在3（r=3m）的圆的轨迹上，其水柱较细，其喷射高度比中水柱略矮；4和5为花朵式和旋转式喷泉，各由19支喷头组成，均匀分布在4和5的圆（r=4m）的轨迹上，其水量压力均较弱。

3.2 喷泉水柱的分布

该喷泉的回水池俯视图为圆形，与喷泉喷射范围俯视图为同心圆，且半径相等。回水池的深度为2m。

该回水池由1个半径为100cm的圆水池和3个有效宽度为50cm的圆环水池组成，且各个水池之间相通，连接池宽度为50cm，3个圆环水池的半径分别为2m、3m、4m。如图3-2所示：

图3-2回水池的设计

回水池上方由金属栏嵌入式覆盖。

大水柱喷头的内径d=50mm，中水柱喷头的内径d=30mm，小水柱喷头的内径d=20mm，花朵喷泉和旋转喷泉的内径d=30mm。

大水柱高度h=5m，中水柱高度h=3m，小水柱高度h=2m，花朵喷泉和旋转喷泉的喷水高度h=1m。

4 PLC控制系统总设计

4.1 PLC控制花样喷泉运行要求的设计

1）、要设计一个启动按钮，按下启动按钮，喷泉进入运行等待状态。

2）、要设计一个单步∕连续运行方式按钮，按下喷泉的单步∕连续运行方式按钮，该喷泉默认为连续运行方式。

3）、要设计一个循环方式按钮，按下喷泉喷水花样的循环方式按钮，喷泉开始运行，并设计每一个循环花样有八种，每隔6s改变一次花样。在连续运行方式下，喷水花样将一直循环下去，在单步运行方式下，喷水花样只运行一个循环。按下其他任意一个循环方式按钮，喷泉喷水花样的循环方式立刻改变。

4）、要设计一个停止按钮,按下停止按钮，喷泉停止运行。

4.2喷泉的运行流程图的设计

图4-1喷泉的运行流程图

4.3喷泉的运行过程的设计

按下喷泉控制系统的启动按钮，首先大水柱从地而起，直射天空；6s后，大水柱消失，紧接着六支中水柱竞相射向天空；最后所有水柱喷泉一齐迸发。

整个过程分为8段，每段6s，且自动转换，全过程为48s。当单步∕连续开关置于连续，花样选择开关置于1时，其喷泉水柱的动作顺序如下：1→2→（1+3+4）→（2+5）→（1+2）→（2+3+4）→（2+4）→（1+2+3+4+5）→1，周而复始，直到按下停止按钮，水柱喷泉才停止工作；当单步∕连续开关置于单步时，喷泉水柱的动作只运行一个循环。花样选择开关置于2时，其喷泉水柱的动作顺序如下：1→2→（2+4）→（2+5）→（1+2）→（2+3+4）→（1+3+4）→（1+2+3+4+5）→1。花样选择开关置于3时，其喷泉水柱的动作顺序如下：1→2→（1+3+4）→（1+2）→（2+5）→（2+3+4）→（2+4）→（1+2+3+4+5）→1。花样选择开关置于4时，其喷泉水柱的动作顺序如下：1→2→（1+3+4）→（2+5）→（1+2）→（2+4）→（2+3+4）→（1+2+3+4+5）→1。

4.4喷泉控制原理

喷泉控制系统由启动控制程序、位移脉冲控制程序、位移及复位控制程序、驱动控制程序组成。通过位移脉冲控制程序实现子元件中的内容在存储器间的移动，通过复位控制程序实现喷泉花样的循环，通过驱动控制程序实现喷泉的喷射。

4.5花样喷泉PLC控制接线图的设计

图4-2花样喷泉PLC控制接线图

4.6花样喷泉PLC控制输入输出点分配的设计

表4-1花样喷泉PLC控制输入输出点分配

输入信号			输出信号
名称	代号	输入点编号	名称	代号	输出点编号
启动按钮	SB1	I0.0	大水柱接触器	KM1	Q0.0
停止按钮	SB2	I0.1	中水柱接触器	KM2	Q0.1
连续按钮	SB3	I0.2	小水柱接触器	KM3	Q0.2
单步按钮	SB4	I0.3	花朵式喷泉接触器	KM4	Q0.3
花样1按钮	SB5	I0.4	旋转式喷泉接触器	KM5	Q0.4
花样2按钮	SB6	I0.5	-----------------	----	----
花样3按钮	SB7	I0.6	-----------------	----	机器人拉车----
花样4按钮	SB8	I0.7	-----------------	----	----

4.7花样喷泉PLC控制梯形图的设计

图4-3花样喷泉PLC控制梯形图

图4-3中，第1逻辑行为启动控制程序；第2、3、4逻辑行组成6s移位脉冲控制程序；第5逻辑行为单步／连续控制程序；第6、7、8、9逻辑行组成花样选择控制程序；第10、11、12、13逻辑行组成移位及复位控制程序；第14、15、16、17、18逻辑行组成驱动控制程序。

接通PLC电源，第10逻辑行中位存储器M10.0接通，其在第14逻辑行中的常开触点闭合，为喷泉的启动做好了准备。

当按下喷泉控制器的启动按钮SB1后，第1逻辑行中输入继电器I0.0的常开触点闭合，位存储器M0.0接通并自锁。本程序默认为连续循环喷泉样式的控制程序，按钮SB3为连续按钮，在第5逻辑行中输入继电器I0.2为常闭触点，按钮SB4为单步按钮，第5逻辑行中输入继电器I0.3为常开触点，当按下此按钮，继电器I0.3触点闭合，位存储器M0.2接通并自锁，其在第1逻辑行中的常闭触点断开，喷泉样式进入一次运行状态。选择默认状态，按下SB5，第6行中输入继电器常开触点闭合，位存储器M0.4接通并自锁，其在第2、14、15、16、17、18逻辑行中的常开触点闭合，进入第一种喷泉样式，输出继电器Q0.0被接通，大

水柱控制接触器KM1通电闭合，大水柱“1” 射向天空。

同时在第2逻辑行中的M0.0、M0.4的常开触点闭合，定时器T37被接通开始计时，经过3s后，T37动作，第3逻辑行的常开触点闭合，定时器T38被接通并开始计时，又经过3s后，T38动作，第4逻辑行中的常开触点闭合一个扫描周期使得位存储器M0.1闭合一个扫描周期。M0.1在第11逻辑行中的常开触点闭合一个扫描周期，将字元件MW10中的内容向左移1位，即将M10.0中的“1”的内容移至位存储器M10.1中，M10.1闭合。

由于M10.1接通，其在第14逻辑行中的常开触点闭合，输出继电器Q0.1被接通，中水柱控制接触器KM2通电闭合，中水柱喷出。

云母带又经过6s后，M0.1在第6逻辑行中的常开触点闭合一个扫描周期，将字元件MW10中的内容向左移一位，即将M10.1中“1”的内容移至位存储器M10.2中，M10.2闭合其在第14、16逻辑行中的常开触点闭合，输出继电器Q0.0、Q0.2被接通，喷出大水柱、小水珠。

经过第7个6s后，“1”被移至位存储器M10.7中，M10.7第14、15、16、17、18逻辑行中的常开触点闭合；所有输出继电器全部闭合，所有喷泉一起喷发。

又经过6s后，“1”被移至位存储器M11.0中，M11.0在第12逻辑行中的常开触点闭合，使字元件MW10中M10.0-M11.0的各位复位为“0”，第10逻辑行中的M10.7复位，M10.0接通，M10.0在第14逻辑行中的常开触点闭合； Q0.0被接通，大水柱喷发。

如此不断循环，直到按下SB2。

1.2 花样喷泉的动作状态

如图1-4，当通电并闭合开头后，A、B、C三环的喷泉同时喷放，A喷口高度最高，B喷口第二，C喷口最低。同时与A、B、C相对应的闪灯1、2、3随喷口A、B、C一起闪烁。10秒过后，C喷口和闪灯3停止动作，剩下A、B喷口及相应闪灯1、2动作。5秒后，只有A喷口和闪灯1口动作。3秒后，B喷口和2闪灯和A喷品、1闪灯一起动作。5秒后，喷口A、B、C和闪灯1、2、3又开始一起动作，如此如此偱环。

图1-4花样喷泉模型

3 喷泉设计方案

3.1控制要求分析

如图3-1所示，闪灯1、2、3分别对应电机Ma、Mb、Mc，它们是随电机一起动作的。即电机动作，则相应的闪灯闪烁，电机停止，则相应的闪灯也停止闪烁。

当接通电源，闭合开关SB0时，Ma、Mb、Mc同时动作并持续;10S后Mc停止，Ma、Mb动作持续;5S后Mb、Mc停止动作，Ma动作;3S后Ma、Mb动作，Mc停止;5S 后Ma、Mb、Mc同时动作10S，依次重复上述动作。只要不按下停止开关SB1，喷泉将如此循环下去。

图3-1花样喷泉的模型

3.2 PLC的选型

S7-200 PLC 具有集成的24V负载电源，它可以直接连接到传感器、变送器和执行器，CPU221、222具有180mA输出，CPU224、224XP、CPU226分别输出280mA或400mA电流，可做负载电源。

该设计中系统开关量输入点只有两个，开关量输出点有6个，如果选用CPU221 PLC （6输入/4输出），需要扩展单元，参照西门子S7-200产品目录及市场实际价格，选用主机为CPU222（8输入/6输出）。CPU222的主要技术数据见表3-1。气动加油泵

表3-1 CPU222的主要技术数据

特性	CPU222
外形尺寸/mm×mm×mm	90×80×62
程序存储区	2048字
数据存储区	1024字
掉电保护时间/h	50
本机I/O	8入/6出
扩展模块数量	2
防火拉链高速计数器，单相，双相	4路30KHz，2路20KHZ
脉冲输出（DC）	2路20KHZ
模拟电位器	1
实时时钟	配时钟卡
通讯口	1RS-485
浮点运算	有
I/O映像区	256（128入/128出）
布尔指令执行速度	0.37üs/指令

3.3电机的选择

QSP型园林喷泉用潜水电泵是由充水式潜水电机与离心式水泵同轴联接组成。符合JB/T8092-1996标准规定，产品取得全国生产许可证。经过三十多年来不断的改进和完善，其结构合理、外形美观，十分可靠，适应频繁启动及变频运行要求，且安装方便，对水源无污染符合绿环保要求，成为广大用户喜爱的产品，广泛应用于农业灌溉、工矿排水、水景喷泉、水产养殖，鱼塘增氧、防洪排涝等领域。具有以下特点：

泵电一体，结构紧凑；无需引水、使用简便；双端密封、电器保护；设计合理、性能优良。

它的使用条件：电泵出水口流量不得大于额定值（在规定扬程范围内使用）；潜水深度不超过5米；水温不超过+40℃；PH值在5-9之间。它的系列产品的主要技术参数如表3-2。因为本设计中主要用到的是小扬程喷泉泵，表中只给出了一些中低扬程的技术参数。

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