延會(huì)花樣噴泉plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、花樣噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè) 胡靜摘 要本設(shè)計(jì)重點(diǎn)要解決的是花樣噴泉的花樣造型問(wèn)題，要解決這個(gè)問(wèn)題需要分為兩部分，因此花樣噴泉控制系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分，硬件部分主要是設(shè)計(jì)主電路圖、外部接線圖、控制接線圖，軟件主要是用可變程序控制器編寫出所要的噴泉花樣并且按照期望的順序循環(huán)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)花樣噴泉運(yùn)行的自動(dòng)控制功能，可靠性大大提高。花樣噴泉采用了可編程序控制器和交流變頻技術(shù)，變頻器具有優(yōu)異的調(diào)速性能.可以控制噴泉水位的高度，自動(dòng)控制通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型按照期望的花樣進(jìn)行變化。關(guān)鍵詞可編程控制器；花樣噴泉；變頻器；水泵The Control System Design

2、 of Synchronised FountainElectrical Engineering and Automation Hu JingAbstract: What this design needs to solve with emphasis is the pattern eruptive fountain pattern modelling question, must solve this problem to need to divide into two parts, therefore the pattern eruptive fountain control system

3、divides into the hardware and the software two parts, the hardware part is mainly designs the main circuit chart, the exterior wiring diagram, the control wiring diagram, the software is mainly the eruptive fountain pattern which compiles with the invariable program timer wants, and realizes the pat

4、tern eruptive fountain movement automatic control function according to the expectation order looping execution, the reliability enhances greatly. The pattern eruptive fountain has used the programmable controller and the frequency changer technology frequency changer has the outstanding velocity mo

5、dulation performance. May control the eruptive fountain water level the altitude, the automatic control sends out the control signal through the computer run procedure, is the water type carries on the change according to the expectation pattern.Key words: Programmable controller; Pattern eruptive f

6、ountain; Frequency changer; Water pump目 錄1. 引言11.1 本課題的研究背景11.2 課題研究的目的和意義12 S7-200系列PLC的介紹22.1 S7-200 PLC的簡(jiǎn)介22.2 S7-200系列PLC的選型43 變頻器的選擇53.1 變頻器的特性53.2 變頻器的選型54 花樣噴泉控制系統(tǒng)的硬件體設(shè)計(jì)64.1 花樣噴泉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案64.1.1 噴泉概況64.1.2 噴泉水泵、噴頭布置74.2 花樣噴泉控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)74.2.1 花樣噴泉控制系統(tǒng)的主電路圖7花樣噴泉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖和外部接線圖84.2.3 花樣噴泉控制系統(tǒng)控制接線圖和外部

7、接線圖85 軟件設(shè)計(jì)115.1 花樣噴泉控制系統(tǒng)的I/O 分配表115.2 程序編寫115.2.1 梯形圖115.2.2 程序指令表115.3 系統(tǒng)的調(diào)試與實(shí)現(xiàn)11結(jié)束語(yǔ)13參考文獻(xiàn)14附錄115附錄222致謝271. 引言1.1 本課題的研究背景。1.2 課題研究的目的和意義噴泉廣泛應(yīng)用于廣場(chǎng)、車站、公園等各種公共娛樂(lè)休閑場(chǎng)所，PLC用于噴泉控制，通過(guò)改變PLC的程序，可以改變噴泉的造型及各種不同顏色的燈光，使之產(chǎn)生千姿百態(tài)，五顏六色的噴泉效果。由于大規(guī)模集成電路與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，給電氣控制技術(shù)開辟了新的前景。PLC作為一種新型工業(yè)控制器，它將計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)

8、與繼電器系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)、其本身有具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，因此，不僅在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而且在其他領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。在PLC高速發(fā)展的同時(shí)，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也到迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)也已進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來(lái)越廣。而隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來(lái)越重要，好的環(huán)境能使心身愉快，做事效率提高。其中噴泉可以濕潤(rùn)周圍空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴泉的細(xì)小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子，有益于改善社區(qū)面貌和增進(jìn)居民身心健康?？删幊绦蚩刂破饕?yàn)榉€(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、簡(jiǎn)單易學(xué)

9、、功能強(qiáng)大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最廣、最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一?；ㄊ絿娙刂埔蠼尤朐O(shè)備使用簡(jiǎn)便，對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡(jiǎn)單，具有人性化的人機(jī)界面，配備應(yīng)用程序庫(kù)，加快編程和調(diào)試速度。通過(guò)PLC 對(duì)程序設(shè)計(jì)，提高了噴泉的控制水平，并改善了噴泉的樣式2 S7-200系列PLC的介紹2.1 S7-200 PLC的簡(jiǎn)介S7-200PLC性價(jià)比極高，質(zhì)量可靠，占據(jù)公司西門子工程產(chǎn)品銷售額的50%左右。西門子在中國(guó)的OEM大客戶表示，自從使用西門子S7-200PLC做自動(dòng)控制配套以來(lái)，產(chǎn)品的穩(wěn)定性，抗干擾能力大大增強(qiáng)，也使得自己產(chǎn)品的品牌形象得以提升。S7-200系列是

10、一種可編程序邏輯控制器。它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控制需求。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。最新升級(jí)的S7-200系列CPU224和226產(chǎn)品新老兼容性100%，運(yùn)算速度提高40%，程序存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)大50%，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)大60%，可選擇在線程序編輯，同時(shí)增加CPU診斷LED、數(shù)據(jù)記錄指令、配方指令、PID自整定指令、線性斜坡脈沖指令等。而全新產(chǎn)品CPU224XP除了具備升級(jí)CPU的突出特性外，還集成有模擬量通道(2模擬量輸入，1模擬量輸出)，且具備雙通信口(RS-485)，高速脈沖輸出率提高500%(100KHz)，2相高速計(jì)數(shù)器頻率提高500

11、%(最大100KHz)，另外增加漏型或源型脈沖輸出，TTL24VDC高速計(jì)數(shù)器。集成模擬量I/O的產(chǎn)品CPU224XP可提供兩路模擬量輸入，可用于監(jiān)視過(guò)程變量，如：速度、壓力或流量等；一路模擬量輸出(10位,0至10VDC和0至20mA),可用于控制簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，如物料輸送系統(tǒng)或操作閥位置的控制。CPU224XP的雙通信口擴(kuò)大了S7-200產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，能增加S7-200的銷售量，特別是那些對(duì)性能有較高要求的應(yīng)用。這種新型CPU增強(qiáng)了S7-200在簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)控制、簡(jiǎn)單過(guò)程控制、位置控制、數(shù)據(jù)監(jiān)視和采集(遠(yuǎn)程終端應(yīng)用)和通訊方面的功能。最新研究的CPU產(chǎn)品都增強(qiáng)了位置控制功能，極大的提高了S7

12、-200在簡(jiǎn)單步進(jìn)電機(jī)和伺服系統(tǒng)應(yīng)用中的位置控制特性。新增的PID自整定功能增強(qiáng)了S7-200在簡(jiǎn)單過(guò)程控制方面的能力，如溫度控制或壓力控制，同時(shí)Micro/WIN使PID調(diào)試變得更加簡(jiǎn)單容易。新增的數(shù)據(jù)記錄指令可輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄功能，將設(shè)備或過(guò)程信息讀取并永久保存，增加的特殊存儲(chǔ)卡能夠持久保存數(shù)據(jù)記錄。另外，許多控制應(yīng)用需要根據(jù)產(chǎn)品制造或控制過(guò)程經(jīng)常改變公式或配方，因此需要存儲(chǔ)的信息量經(jīng)常超過(guò)S7-200CPU變量寄存器的存儲(chǔ)量。新增的配方功能指令，能實(shí)現(xiàn)配方功能，增加的特殊存儲(chǔ)卡可持久保存/恢復(fù)配方。由于世界上約有70個(gè)國(guó)家使用夏時(shí)制，因此S7-200新增夏時(shí)補(bǔ)償功能，能根據(jù)季節(jié)交替，設(shè)置

13、時(shí)間自動(dòng)補(bǔ)償功能的指令。S7-200PLC還提供包含時(shí)間標(biāo)記和事件標(biāo)志的事件記錄，以堆?！昂筮M(jìn)先出”的原則存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，通過(guò)CLEARPLC指令清空記錄。每次上電、每次由STOP到RUN的轉(zhuǎn)換和每次致命錯(cuò)誤都會(huì)保存在事件記錄中。新一代的文本顯示界面提供了非常靈活的鍵盤布置和面板設(shè)計(jì)。鍵盤設(shè)計(jì)可選擇多達(dá)20種不同形狀、顏色和字體的按鍵，背景圖像也可任意變化。通過(guò)最新版編程軟件的鍵盤設(shè)計(jì)工具可輕松實(shí)現(xiàn)按鍵的布局。新的文本顯示界面包括標(biāo)準(zhǔn)文本顯示界面的基本操作功能，同時(shí)它又允許用戶建立特別的可定制的面板設(shè)計(jì)，另外增加的一整套新的功能使得TD200C成為更加強(qiáng)大的文本顯示屏。STEP7-Micro/

14、WINV4.0是S7-200PLC系列產(chǎn)品的最新版編程軟件。軟件包括以下升級(jí)功能：PID自整定，超級(jí)項(xiàng)目樹形結(jié)構(gòu)，狀態(tài)趨勢(shì)圖，PLC歷史記錄和事件緩存區(qū)，項(xiàng)目文件的口令保護(hù)，存儲(chǔ)卡支持，和文本顯示界面支持，PLC內(nèi)置PTO指令向?qū)?，診斷LED組態(tài)，數(shù)據(jù)塊頁(yè)，新的字符串和變量。另外，最新版編程軟件兼容性極強(qiáng)，支持當(dāng)前所有S7-200CPU22x系列產(chǎn)品。PCAccessV1.0是專為連接S7-200PLC和S7-200通信模塊而設(shè)計(jì)的服務(wù)器。它支持所有S7-200數(shù)據(jù)形式，最新版PLC編程軟件中的符號(hào)都可以輕松移植到PC服務(wù)器項(xiàng)目中。PC服務(wù)器還具有外語(yǔ)安裝選件，支持多PLC連接及任何一種標(biāo)準(zhǔn)的

15、OPC客戶機(jī)，且支持所有的S7-200協(xié)議。PC服務(wù)器內(nèi)置的客戶機(jī)測(cè)試允許編程者迅速進(jìn)行變量的在線測(cè)試。用戶能夠利用示例模板來(lái)建立項(xiàng)目。S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列產(chǎn)品具有極高的性能/價(jià)格比。在以下幾方面均有出色的表現(xiàn)：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實(shí)時(shí)特性；強(qiáng)勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊。S7-200系列PLC在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，

16、覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備，如：沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、紡織機(jī)械、木工機(jī)械、污水處理、包裝機(jī)等。S7-200產(chǎn)品憑借其先進(jìn)性、成熟性和廣泛的適用性在自動(dòng)化產(chǎn)品中受到廣泛的重視，相信此次發(fā)布的新產(chǎn)品一定能夠滿足部分用戶的需求，同時(shí)在自動(dòng)化領(lǐng)域中獲得更廣泛的應(yīng)用2.2 S7-200系列PLC的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和要求是設(shè)計(jì)選型的重要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，控

17、制人物和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。首先是輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算：I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。其次是存儲(chǔ)器容量的估算：存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還為編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需要在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選

18、型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)代替。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10-15倍，加上模擬量的I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)，另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本設(shè)計(jì)的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)2000條梯形圖。這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間。再次控制功能的選擇：該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、處理速度等特性的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)控制的需要，主要介紹一下幾種功能的選擇。（1）控制功能：PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的

19、控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。（2）編程功能：離線編程方式：PLC和編程器共用一個(gè)CPU，編程器模式時(shí)，CPU職位編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一個(gè)掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，單系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。PL

20、C共有五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖、梯形圖、功能模塊圖三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表、結(jié)構(gòu)文本兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。最后是是機(jī)型的選擇：通過(guò)對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇、對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇、對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇以及輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型的分許。該控制系統(tǒng)選用西門子S7系列的PLC。它體積小，重量輕，使用壽命長(zhǎng)，編程和維護(hù)方便，故障率低，通過(guò)擴(kuò)展模塊的連接，可以增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。我設(shè)計(jì)的花樣噴泉共有6個(gè)輸入，4個(gè)輸出因此。選用型號(hào)S7-200的PLC。 3 變頻器的選擇 3.1 變頻器的特性變頻器的特性首先表現(xiàn)在變頻節(jié)能方面:變頻器

21、節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過(guò)調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來(lái)調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過(guò)程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過(guò)降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。其次表現(xiàn)在功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能：無(wú)功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無(wú)功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，使用變頻

22、調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無(wú)功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。最后變現(xiàn)在軟啟動(dòng)節(jié)能上：電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過(guò)高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不超過(guò)額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。3.2 變頻器的選型正確選用變頻器的類型，首先按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，然后決定選用那種控制方式的變頻器最合適。所謂合適是既要好用，又要經(jīng)

23、濟(jì)，以滿足工藝和生產(chǎn)的基本條件和要求為前提。首先要考慮的是變頻器功率：從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時(shí)，主要考慮了以下幾點(diǎn)：(1)變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適，以利變頻器在高的效率值下運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)在變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí)，則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率，但應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率。(3)當(dāng)電動(dòng)機(jī)屬頻繁起動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載起動(dòng)且較頻繁工作時(shí)，可選取大一級(jí)的變頻器，以利變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行。(4)若電動(dòng)機(jī)實(shí)際使用功率有富余，可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器，但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作。其次要選的是變頻器箱體結(jié)構(gòu)：變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與環(huán)

24、境條件相適應(yīng)，即必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素，這與能否長(zhǎng)期、安全、可靠運(yùn)行有很大關(guān)系。常見有下列幾種結(jié)構(gòu)類型：(1)敞開型：本身無(wú)機(jī)箱，適用裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤、架上，尤其是多臺(tái)變頻器集中使用時(shí)，選用這種型式較好，但環(huán)境條件要求較高：(2)封閉型：適用一般用途，可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場(chǎng)合：(3)密封型：適用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件較差些的環(huán)境；(4)密閉型：適用環(huán)境條件差，有水、塵及一定腐蝕性氣體的場(chǎng)合。選用變頻器時(shí)按負(fù)載的特性，可選用的品牌較多，本著滿足功能要求、使用方便、體積小巧、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的原則，本控制系統(tǒng)選用普通的變頻器。我設(shè)計(jì)的是通過(guò)變頻器變頻調(diào)速技術(shù)來(lái)控制

25、每環(huán)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩_(dá)到控制每環(huán)噴水管的噴水高度。4 花樣噴泉控制系統(tǒng)的硬件體設(shè)計(jì)4.1 花樣噴泉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 噴泉概況4.1.2 噴泉水泵、噴頭布置此噴泉有五種不同的水柱，水柱越大，噴射高度越高，越占據(jù)中心位置。中心為一星形噴水管；第二圈是內(nèi)環(huán)形狀的噴水管，噴頭數(shù)為4個(gè)，第三至四圈為外環(huán)形狀的噴水管，噴頭數(shù)為8個(gè)。每圈的噴頭通過(guò)電磁閥由PLC控制。該系統(tǒng)共4臺(tái)水泵，第一圈1臺(tái)2.2KW。第二圈1臺(tái)2.2KW，第三圈1臺(tái)3KW，第四圈1臺(tái)3KW。噴泉花樣：噴泉按照以下三種花樣一次循環(huán)動(dòng)作。1、2均為外環(huán)形狀的噴水管，3為內(nèi)環(huán)形狀的噴水管，4為星形噴水管。該花樣噴泉有三種噴水花樣可供選擇：第一種

26、花樣，4、3、2、1隔2秒一次噴水，一起噴水15秒后停下，再按1、2、3、4的次序隔2秒依次噴水，再一起噴水噴15秒后停下。第二種花樣，1、3同時(shí)噴水，延時(shí)3秒后1、3停噴，同時(shí)2、4噴水，交替運(yùn)行5次后1、2、3、4一起噴水，30秒后停止。第三種花樣，1、2、3、4按順序延時(shí)2秒噴水，然后一起噴30秒后1、2、3、4再分別延時(shí)2秒停噴?；訃娙煨蛨D如圖1所示。 圖1 花樣噴泉造型圖4.2 花樣噴泉控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 花樣噴泉控制系統(tǒng)的主電路圖花樣噴泉控制系統(tǒng)主電路圖圖如圖2所示，該系統(tǒng)主要由四臺(tái)水泵電機(jī)和四臺(tái)變頻器組成。從左到右四臺(tái)水泵電機(jī)分別對(duì)應(yīng)控制花樣噴泉造型圖中的1、2、3、4圈噴水

27、管的噴頭噴射與否。通過(guò)對(duì)變頻器的參數(shù)設(shè)置可以控制每臺(tái)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩刂泼咳娚涔艿膰姼叨?。圖2 花樣噴泉控制系統(tǒng)主電路圖花樣噴泉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖和外部接線圖 花樣噴泉控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。按鈕開關(guān)信號(hào)PLC變頻器電源水泵 圖3 花樣噴泉控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 花樣噴泉控制系統(tǒng)控制接線圖和外部接線圖花樣噴泉控制系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了三中花樣?；右灰獙?shí)現(xiàn)的功能如下：4、3、2、1隔2秒一次噴水，一起噴水15秒后停下，再按1、2、3、4的次序隔2秒依次噴水，再一起噴水噴15秒后停下。KM1線圈控制的是花樣噴泉造型圖種的1噴水管的噴頭，KM2控制的是花樣噴泉造型圖中的2噴水管的噴頭，KM3控制的是花樣噴

28、泉造型圖中的3噴水管的噴頭，KM4控制的是花樣噴泉造型圖中的3噴水管的噴頭?；右豢刂平泳€圖如圖4所示。圖4 花樣一控制接線圖花樣三要實(shí)現(xiàn)的功能是1、2、3、4按順序延時(shí)2秒噴水，然后一起噴30秒后1、2、3、4再分別延時(shí)2秒停噴。KM1線圈控制的是花樣噴泉造型圖種的1噴水管的噴頭，KM2控制的是花樣噴泉造型圖中的2噴水管的噴頭，KM3控制的是花樣噴泉造型圖中的3噴水管的噴頭，KM4控制的是花樣噴泉造型圖中的3噴水管的噴頭，花花樣三控制接線圖如圖5所示。 圖5 花樣三控制接線圖花樣噴泉控制系統(tǒng)的外部接線圖如圖6所示：由圖可以看出系統(tǒng)共有5個(gè)輸入，4個(gè)輸出。停止按鈕按下后花樣噴泉系統(tǒng)停止所有動(dòng)作

29、。啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)花樣噴泉系統(tǒng)，只有啟動(dòng)按鈕按下的情況下噴泉才有可能按照不同的花樣進(jìn)行變換。其余3個(gè)輸入用于啟動(dòng)單個(gè)花樣。四個(gè)水泵電機(jī)用于控制造型圖中的四圈水泵電機(jī)。圖6 花樣噴泉控制系統(tǒng)的外部接線圖5 軟件設(shè)計(jì)5.1 花樣噴泉控制系統(tǒng)的I/O 分配表花樣噴泉控制系統(tǒng)的I/O分配表入表1所示。自動(dòng)控制時(shí)只需按下啟動(dòng)按鈕噴泉就按照花樣一、花樣二、花樣三的順序依次噴射，然后循環(huán)執(zhí)行。表中停止按鈕時(shí)遇到緊急情況是的急停按鈕。手動(dòng)控制時(shí)按花樣一按鈕噴泉就按花樣一進(jìn)行噴射，按下花樣二按鈕噴泉就按照花樣二的造型噴射，按下花樣三按鈕噴泉就按照花樣三的造型進(jìn)行噴射。四個(gè)輸出分別控制1、2、3、4圈的水泵電機(jī)。

30、5.2 程序編寫 梯形圖 梯形圖是使用的最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電氣控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別是用于開關(guān)邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程?；訃娙刂葡到y(tǒng)的梯形圖件附錄1表1 花樣噴泉控制系統(tǒng)的I/O分配表 I/O 分配表編號(hào)輸入地址編號(hào)輸出地址I0.0停止按鈕Q0.0控制1管噴水I0.1啟動(dòng)按鈕Q0.1控制2管噴水I0.2花樣一按鈕Q0.2控制3管噴水I0.3花樣二按鈕Q0.3控制4管噴水I0.4花樣三按鈕 程序指令表（見附錄2）5.3 系統(tǒng)的調(diào)試與實(shí)現(xiàn)花樣噴泉控制系統(tǒng)的調(diào)試首先進(jìn)行硬件調(diào)試，可以用變量表來(lái)測(cè)試硬件，通過(guò)觀察CPU模塊上的故障指示燈來(lái)診斷故障。下載程序之前應(yīng)先將CPU的存儲(chǔ)器復(fù)位，將CPU切換到STOP模式，下載程序時(shí)應(yīng)同時(shí)下載硬件組態(tài)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)時(shí)程序中的錯(cuò)誤可能導(dǎo)致CPU停機(jī)，可以使用“模塊信息”工具診斷和排除編程錯(cuò)誤。通過(guò)執(zhí)行程序來(lái)檢查系統(tǒng)的功能，可以在組織塊中逐一調(diào)用各邏輯塊，一步一步地調(diào)試程序