(1)方案设计上的盲目性,往往导致作品成为败笔,使作品难于长久存在。 (2)细部设计的不合理直接影响作品效果。
(3)质次价高的伪劣产品直接影响着有关厂商和公司的信誉。 (4)节能、节水、环保问题应引起足够的重视。
喷泉的水造型是通过细部设计来实现的,机、泵、管、阀门、喷头的合理选配,直接影响着喷水效果。有些喷泉的设计,只注意了流量、工作压力等技术指标,忽视了流态效果这个重要因素,水造型效果差。例如:成功的超高水柱密实段长,破裂段和雾化段短,水柱直径和喷水高度比例合适,抗风能力强,喷水效果挺拔、雄伟。而目前的一些超高水柱,水柱密实段短,破裂段和雾化段长,水柱直径与喷水高度相比显得细小单薄,抗风能力差,水柱很容易被吹散飘移,这就是有关参数选配不合理所致。在整体水造型的组合效果上也存在差类似的问题。细部设计不合理,是技术经济指标差的表现,需要在设计阶段给予解决。
喷泉是耗能的景观工程,在保障设计效果的前提下,尽可能地节约能源,这在方案设计阶段时就应该进行量体裁衣的设计。我国是一个缺水的国家,节水是基本国策,喷泉要提倡循环用水,设计时应考虑减少喷水的雾化,飘移损失。循环用水系统应该有过滤净化装置,现在有许多旱喷泉,喷水很容易把地面上的泥土、脏物冲入地下水池,水质极易污染,搞好池水净化,延长池水使用周期,用过的池水可以浇灌周边的草坪、绿地,既节约了用水,又有环保的功能。
1.2喷泉的种类
喷泉景观概括来说可以分为两大类:一是因地制宜,根据现场地形结构,仿照天然水景制作而成,如:壁泉、涌泉、雾泉、管流、溪流、瀑布、水帘、跌水、水涛、漩涡等。二是完全依靠喷泉设备人工造景。这类水景近年来在建筑领域广泛应用,发展速度很快,种类繁多,普通喷泉分音乐喷泉、程控喷泉、旱地喷泉、跑动喷泉、光亮喷泉、趣味喷泉、激光水幕电影、超高喷泉等。
1.3喷泉中的一些新技术
漂浮式:整座水景喷泉的管道系统全部安装在浮箱上,所以喷泉设备的运行不受季
3 节性水位高低的影响。漂浮式喷泉制作、安装工艺技术性强,但维护方便,易于保养。在大型自然湖泊或各种人工湖中广泛应用。
跑泉:多个喷头,按时序控制,构成各种形态瞬时变化的水型。可以形成跑动、跳动、波动等形状,又可以成固定造型的喷水形态,气势雄伟,变化多端。
水幕激光:采用特殊的入映机播放,使用的影片也是专门为水幕电影特制的影带。由于电影的屏幕是透明的水膜,因此在电影播放时会有一种特殊的光学效果,屏幕的视觉穿透性可使画面具有一种立体感,影片的内容可与水面巧妙的结合,更有一种身临其境般的奇幻感觉。
1.4设计的主要研究内容及安排
本文根据生活当中出现的一些情况,以花式喷泉为研究对象,结合了大量资料及文献,研究花式喷泉的控制问题,整理出一套可行性较高的喷泉控制系统。
本系统的研究内容主要包括了喷泉的发展情况及所存在的一系列问题;喷泉控制系统的组成;花式喷泉的控制任务和要求;花式喷泉的硬件配置。
4 第2章 方案分析
2.1主控制器方案分析
方案1:使用单片机控制花式喷泉
单片机的特点是控制性能和可靠性高,体积小、价格低、易于产品化。由于单片机具有良好的控制性能和灵活的嵌入品质,近年来在智能仪表、机电一体化产品、实时工业控制家用电器等各个领域都获得了极其广泛的应用。
花式喷泉的原理是利用控制器控制水泵的喷水的方式,此方案采用AT80C51系列单片机作为主控制器来控制喷泉的喷水方式。单片机的成本较低,适合用于控制小型的花式喷泉。单片机通过控制步进电机来控制电磁阀,实现对喷头流量的控制, 从而使喷泉水姿、灯光色彩产生变化。但采用单片机控制原理,是以可控硅作为功率开关元件,由于可控硅承受过电压、过电流的能力较差,因而不能长时间运行。 方案2:使用S7-200系列控制花式喷泉
自20世纪60年代中期以来PLC产品在电力、冶金、化工等行业发挥了重大作用,尤其近20年来计算机和信息技术的飞速发展,不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格,使PLC、通讯联网技术、过程控制软件都获得了长足的进步,也使PLC的广泛应用成为可能。
PLC的优点很多,主要包括:编程方法简单易学;功能强、性能价格比高;硬件配套齐全、用户使用方便、适应性强;可靠性高、抗干扰能力强;系统的设计、安装、调试工作量少;维修工作量低、维修方便;体积小、能耗低等。而且PLC在各个工业部门的应用范围都得到了扩展。
2.2喷泉控制方案分析
方案:三组喷头交替喷水
此方案使用的喷头有三组,共12个喷头,每组4个。三组喷头组成一定的形状,并在PLC的控制下交替喷水,具体情况见图2-1
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图2-1三组喷头示意图
2.3喷泉的控制要求
有123三组喷头,一点开关控制启动,启动后,1组先喷五秒,然后23两组同时喷且1组停,五秒后2组停,在五秒后3组停,而12两组又同时喷,再经过两秒,3组也开始喷,持续五秒后,全部停止喷水,再过三秒后重复前述过程。
第3章 花式喷泉的硬件设计
3.1硬件的概况及选择 3.1.1PLC
(1) PLC的产生背景
可编程控制器是基于微型计算机技术的通用工业自动控制设备,在其早期主要应用于开关量的逻辑控制。l987年国际电工技术委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)颁布的PLC标准草案对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的
机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。
6 在可编程控制器问世以前,工业控制领域中是以继电器控制占主导地位的。这种由继电器构成的控制系统存在明显的缺点,尤其是对生产工艺多变的系统适应性较差。1968年,美国通用汽车公司(GM)根据市场形势与生产发展的需要,为了完成“多品种、小批量、不断翻新汽车品牌型号”的战略,提出了研制新型逻辑顺序控制装置来取代继电器控制装置。第2年,美国数字设备公司(DEC)就研制出了第一台PLC,将其应用于美国通用汽车自动装配生产线上,并取得了极大的成功。此后随着计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的不断进步,PLC也迅速发展起来。
PLC初创阶段的代表产品有MODICON公司的084、AB公司的PDQIl、DEC的PDP.14和日立公司的SCY.022等。该时期PLC产品的主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制、逻辑运算、定时和计数等。它的CPU由中小规模的数字集成电路组成,在IO接口电路上做了改进以适应工业控制现场的要求,它的控制功能比较简单。在软件编程上,采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式——梯形图。
而通用汽车公司(GM)公司为了适应生产工艺不断更新的需求,从用户角度提出了新一代控制器应具备的10项指标: (1)编程方便可现场修改程序 (2)维修方便采用模块化结构 (3)可靠性高于继电器控制装置 (4)体积小于继电器控制组装置
(5)具有数据通信功能数据可直接送入计算机管理 (6)成本可与继电器控制系统竞争 (7)输入可为市电
(8)输出可为市电容量要求在2A以上,可直接驱动接触器、电磁阀等 (9)易于扩展扩展时原系统改变最小 (10)用户存储器大于4KB
根据这10项指标,美国数字设备公司(DEC 公司)于1969年研制出了世界上第一台可编程控制器PDP-14,并在GM公司的汽车生产线上使用成功,可编程控制器自此诞生。气候美国的莫迪康(MODICON)公司也推车了084控制器;1971年,日本推出
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