本实用新型涉及喷泉控制系统技术领域,具体涉及一种基于PLC的花样喷泉控制系统。
背景技术:
在中国城镇化的进程中,城市人口越来越多,给城市生活造成巨大的压力。在紧凑的城市中,人们的活动空间越来越少,公园或者小区成了人们活动的主要地方。喷泉也许成为公园或者小区重要的组成部分,在小区或者公共场所增加喷泉,可以增加美色。现在一些休闲场所为了增加吸引力,大都设计花式多样的喷泉,满足人们的欣赏需求。喷泉可以为城市生活带来很大的乐趣,喷泉的设计和使用,一方面可以改善城市景观质量,提升城市的价值,为促进了城市精神文明建设;另一方面为构造人与自然友好的公共环境,提供良好的活动空间,增加空气中的含水量,湿润空气,净化空气。花样喷泉花式的多样,更能使人们得到意想不到的效果,增加人们对于城市或者公园的亲和力。但是喷泉也存在自身的一些缺点,喷泉形状单一,而且高度较低且保持不变,花式不能改变,性能不可靠,响应速度慢,难于控制与调试,不能达到喷泉应有的效果。
技术实现要素:
本实用新型旨在解决现有的喷泉花式单一、程序难于调试、无法实现实时控制、性能不可靠的技术问题。
为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:
设计一种基于PLC的花样喷泉控制系统,包括控制组件、喷水组件和灯光组件;所述控制组件包括PLC控制器、与所述PLC控制器对应连接的触摸控制面板和变频器;所述喷水组件包括依次对应连接的水泵、储水罐和供水管,以及设置于所述供水管上的喷头,在每个喷头下部均设有与所述PLC控制器对应连接的电磁阀;所述水泵通过所述变频器与所述PLC控制器对应连接;所述灯光组件包括与所述PLC控制器对应连接的水下LED多彩灯。
在上述技术方案中,PLC控制器能够编制花样喷泉的程序,能实现与触摸控制面板的良好组态,触摸控制面板能监督和显示PLC控制器程序的执行情况,也能设置PLC控制器程序的内部参数。变频器是由PLC进行变频控制,根据编制的程序,控制水泵向储水罐提供持续稳定的水压。PLC控制花样喷泉喷头下的电磁阀开关,来控制每个喷头的喷水。该系统在水泵和喷泉喷头之间有储水罐,可以为喷泉储存水和对水进行增压,使喷泉能够持续、快速喷水,也能使花样喷泉喷水高度增加。
水泵由变频器控制,根据喷泉供水的流量和供水压力,选用合适的水泵,为储水罐提供持续稳定的水流,水泵根据变频器的设置运行频率,改变水泵的转速,变频器能根据花样喷泉花式的需要,按照喷泉喷水的流量,控制水泵按照不同频率运行,可以达到变频节能的目的。水泵连接储水罐,储水罐连着喷头的供水管,花样喷泉喷头下面安装的是电磁阀,如果PLC向电磁阀供电,电磁阀打开,水经电磁阀和喷头向外喷出,如果PLC不向电磁阀供电,电磁阀关闭,喷头不喷水,且电磁阀经过PLC直接控制,响应速度快。同时为了保证电磁阀工作的稳定性,防止因供水管的水压能打开电磁阀,电磁阀有一定的耐压压力,保证系统的可靠性。
优选的,还包括报警组件,所述报警组件包括报警指示灯、蜂鸣器,以及分别设置在所述储水罐和供水管内的压力传感器,所述报警指示灯、蜂鸣器、压力传感器分别与所述PLC控制器对应连接。
PLC控制器能通过压力传感器实时检测储水罐和供水管的水压,如果检测到程序运行出现故障或者压力传感器检测水压超过正常范围,报警指示灯和报警蜂鸣器工作,同时保护程序自动终止PLC程序的执行,保护该控制系统的硬件设备。
优选的,所述灯光组件还包括与所述水下LED多彩灯对应连接的光敏传感器。水下LED多彩灯可以根据设置的启动时间来启动,也可通过光敏传感器检测天色的亮暗,来自动控制水下LED多彩灯运行;水下LED多彩灯可以变换多种颜色,增加喷泉的夜色美景。
优选的,所述PLC控制器和触摸控制面板之间通过RS-485通信接口实现双向传输。
本实用新型中的PLC控制器、变频器、触摸控制面板三者之间能够实现良好通信,触摸控制面板与PLC控制器可以通过RS-485实现双向通信,PLC通过三相高速脉冲输出Q0.0-Q0.2控制变频器。
优选的,所述PLC控制器为西门子S7-200 SMART型PLC控制器;所述触摸控制面板为西门子SIMATIC SMART LINE型触摸屏;所述变频器为西门子MM440型变频器。
触摸控制面板选用西门子SIMATIC SMART LINE的触摸屏,可以显示和设置花样喷泉的参数,能实现和PLC控制器的组态,显示PLC的控制参数,设置PLC的运行参数。显示PLC控制器的运行周期、单个喷头电磁阀的打开时间、水下LED多彩灯的亮与闭、压力传感器的检测值等参数。也能设置PLC控制器的运行参数,如选择花样喷泉的模式、设置花样喷泉的运行周期、单个喷头电磁阀的打开时间、设置压力值的正常范围。同时触摸控制面板上也设置很多控制命令按钮,如喷泉花式模式选择开关、启动按钮、停止按钮,能操作触摸控制面板控制花式喷泉的运行。
PLC控制器选用西门子S7-200 SMART的PLC控制器,能跟触摸控制面板实现良好组态,PLC控制器能根喷泉花式的多样性编制复杂的程序,而且可以设置选择开关,设置几种不同的花样模式。可以实现程序的顺序控制、选择控制和时间控制,能控制电磁阀、报警指示灯和报警蜂鸣器,也能利用压力传感器检测储水罐和供水管中的实时水压,通过A/D转换成数字显示在触摸控制面板上。PLC控制器根据编制的程序,控制水泵变频运行,可以设置几种不同的水泵运行频率,实时控制水泵的运行频率,一方面可以为储水罐提供持续稳定的水压,满足花样喷泉的运行需要,另一方面也能达到节能调速的目的。
变频器是通过PLC控制器来进行控制,运行参数也显示在触摸控制面板上,通过控制面板设置变频器的运行频率和PLC控制器的所编程序间接控制水泵的运行。变频器选择的为西门子MM440的变频器,可以与PLC控制器和触摸控制面板实现良好组态,在变频器可以设置水泵的启动时间,实现软起动,降低水泵启动对线电压的影响。在MM440变频器可以设置水泵几种不同的运行频率,能达到实时控制水泵和节能的目的。
本实用新型的有益效果在于:
1.本实用新型基于PLC的花样喷泉控制系统,可以确保喷泉花式多样,控制程序易于编程和调试,而且运行可靠性好,可以达到对喷泉实时控制。其中的PLC控制器易于调试,性能可靠,而且可以编复杂花样喷泉的程序,响应速度快。变频器可以根据执行程序实时改变水泵的运行频率,达到满足供水要求和节能的目的。而且把PLC控制器、变频器和触摸控制面板三者有机结合起来,通过触摸控制面板设置花式喷泉参数,监督和显示程序的运行,反馈PLC控制器和变频器的执行情况,可以实时控制花样喷泉的花样,保证运行性能良好,能解决目前花样喷泉存在的花式单一、喷水高度低、程序难于调试、性能不可靠等问题。
2.该系统在水泵与喷泉供水管之间装有一个储水罐,可以根据喷泉的喷水流量,为喷泉提供足够的水和对水增压,选取合适的储水罐容积,可以为花样喷泉提供持续稳定的水,也能满足花样喷泉喷水的高度。
3.该系统还设置保护装置和报警装置,在储水罐和供水管都设置压力传感器,当压力传感器检测到压力超过正常范围时,向PLC控制器反馈情况,并在触摸控制面板实时显示检测值。PLC控制器向报警指示灯和报警蜂鸣器发出指令,报警指示灯闪烁和蜂鸣器报警。接着PLC控制器能自动终止花样喷泉程序执行,保护该系统的硬件设备。
附图说明
图1为本实用新型中控制系统的结构示意图;
图2为实施例1中喷水组件的结构示意图;
图3为实施例1中控制组件的外部接线图;
其中,1为水泵,2为储水罐,3为供水管,4为喷头,5为水下LED多彩灯。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式,但下列实施例只是用来详细说明本实用新型的实施方式,并不以任何方式限制本实用新型的范围。
实施例1:一种基于PLC的花样喷泉控制系统,包括控制组件、喷水组件、灯光组件和报警组件;控制组件包括PLC控制器、与PLC控制器对应连接的触摸控制面板和变频器;喷水组件包括依次对应连接的水泵1、储水罐2和供水管3,以及设置于供水管3上的喷头4,在每个喷头4下部均设有与PLC控制器对应连接的电磁阀;水泵1通过变频器与PLC控制器对应连接;灯光组件包括与PLC控制器对应连接的水下LED多彩灯5,以及与水下LED多彩灯对应连接的光敏传感器。报警组件包括报警指示灯、蜂鸣器,以及分别设置在储水罐和供水管内的压力传感器,报警指示灯、蜂鸣器、压力传感器分别与PLC控制器对应连接。
实施例1中的喷水组件的结构示意图如图2所示,包括圆形的供水管、均匀分布在供水管上的喷头,圆形供水管中心布置有一个中心喷头,喷头下面都安装了电磁阀,该电磁阀由DC24V驱动,通过PLC控制电磁阀的开与闭来控制喷头的喷水。在与喷头相对应的位置安装有水下LED多彩灯,该多彩灯能反射变化多种颜色,映衬花样喷泉的景观效果。所有喷头前后左右四个方向可以调动,来改变安装位置,适应花样喷泉的要求。喷头是由所有相连的供水管进行供水,供水管另一侧相连的储水罐,储水罐可以为喷泉提供持续的水流和对水增压。再具体的应用中,供水管、喷头合水下LED多彩灯的位置、分布形式可根据需要进行设计。
如图1所示为中控制系统的结构示意图,该控制系统中核心控制是PLC控制器,PLC控制器、变频器、触摸控制面板三者实现良好通信,触摸控制面板与PLC控制器通过RS-485实现双向通信,PLC控制器通过三相高速脉冲输出Q0.0-Q0.2控制变频器。触摸控制面板采用西门子SIMATIC SMART LINE的触摸屏,PLC采用的西门子S7-200 SMART PLC,变频器采用西门子MM440变频器,三者都为西门子公司的产品,能实现良好的组态,组态可以在Wincc Flexible软件组态,编写相应控制命令按钮和显示信息,编写PLC程序,设置变频器的频率。变频器可以以三种不同的频率运行,按照设置的程序,变频器控制水泵的运行,水泵向储水罐供水。PLC控制器分别控制电磁阀、触发信息和传感器信息,也能控制水下LED多彩灯和报警装置。
触摸控制面板中可显示启动按钮、停止按钮、花样选择开关、压力传感器检测值、喷泉运行时间设置、报警指示灯和蜂鸣器。当在触摸控制面板上按下启动按钮,可以选择花样选择开关,如果选择的手动模式,则会切入到手动模式的触摸界面,分别控制每个电磁阀的打开,主要是为了调试每个喷头的喷水高度和位置。当选择自动模式开关,能选择预设的自动模式,如:自动模式1可设置为喷泉电磁阀全部打开,自动模式2可设置为喷头按顺序两个一组先喷水4s,接着下一组喷头喷水,一直到最后一组喷头喷水,之后4s,全部喷头喷水,接着反过来依次来打开各自的电磁阀,即自动模式2类似于跑泉。在跑泉的运行时间设置可以设置每个电磁阀打开的时间和整个跑泉运行时间,可以更改花样喷泉的样式。当选择手动模式,I0.0输出为0,按下I0.2时,启动手动模式,可以分别调试每个喷头喷水的高度和位置。当I0.0输出为1,I0.1输出为0时,选择的为自动模式1,花样喷泉喷头为全喷。当I0.0和I0.1都输出为1,选择的为自动模式2,也就是跑泉运行模式。喷头1和2先喷水,4s之后喷头3和4喷水,依次15和16喷水,然后接着反过来依次喷水。PLC的样式选择开关也对应触摸控制面板的选择开关,手动模式I0.0对应触摸控制面板的手动/自动模式,自动模式1和2也分别对应。
本实用新型可以通过编制PLC、变频器和触摸控制面板的程序,先利用仿真软件仿真PLC的仿真程序,分别仿真自动模式和手动模式,利用相应触点代替开关和传感器,仿真电磁阀和水下LED多彩灯的动作。通过仿真,所编程序能满足三种花样喷泉样式的要求,性能可靠,达到喷泉花样美色的要求。而且此系统也能利用触摸控制面板来控制PLC程序的参数和显示程序执行的信息,能达到良好运行的效果。
压力传感器可以实时显示储水罐和供水管的水压压力,来检测整个系统中的水压,保护控制系统的硬件设备。当压力传感器检测水压超过允许范围内或者PLC控制器自诊断故障,PLC控制器向报警装置发出指令,报警指示灯闪烁和蜂鸣器报警。
如图3所示为实施例1中控制组件的外部接线图。PLC控制器选用西门子S7-200 SMART的PLC,型号为ST40,24输入和16输出,还有模拟输入和输出,用来连接压力传感器。通过对每个输入和输出触点赋予不同的含义,代表相应的功能。PLC编制变频器相应的频率,PLC控制变频器的运行频率,从而控制水泵运行。
上面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式做了详细说明,但是本实用新型并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下进行变更或改变。