結業論文 標題問題：PLC音樂噴泉設想 第１章 緒論當今噴泉工程和高新手藝的連系使噴泉結果愈加燦艷多彩、婀娜多姿，令人賞心順眼、流連忘返。當變頻節制手藝引入音樂噴泉節制系統，能夠使水柱跟著音樂快慢變化，仿佛是在跟著音樂翩翩起舞，令人著迷。本文通過設想一個適用型廣場音樂噴泉的PLC節制系統，引見PLC在音樂噴泉節制節制系統中的使用。通過這一設想過程，進一步熟悉PLC節制系統的設想步調和方式，培育理論聯系現實及學問的分析使用能力。本章對這課題的設想布景及節制系統PLC、變頻器的根基學問進行簡單的引見。1.1論文的布景 頻次、振幅、音色和節奏 節制噴水的花型組合變化、水柱凹凸、遠近變化和燈光色彩組合，其道理是將聲音信號改變為電信號，顛末放大及其它一些處置鞭策繼電器或電子開關，再去節制設在水上的電磁閥的啟閉，從而達到節制噴頭水的通斷。音樂噴泉是現代科技與藝術的分析，操縱噴泉來表示音樂的美感，令人賞心順眼。目前，有很多采用形形色色的節制系統來實現的音樂噴泉， 取得了優良的結果。但縱觀這些音控產物，有的操縱音樂的時域變化來節制噴泉，有的將音樂分成幾個頻段來節制噴泉的花型， 且多采用低頻、中頻和高頻三個頻段來節制。錯誤謬誤是都沒有在頻域上很好地展示音樂，因而不克不及很好地表現音樂的內涵。本設想針對這些問題，提出了一種新的方式來節制噴泉的變化，本設想將通過對音樂音頻信號的及時采樣，操縱各式噴頭的噴射、扭捏、扭轉來實現噴泉水柱凹凸、扭捏幅度、扭轉速度來及時地展示音樂的頻譜。1.2 可編法式節制器概述可編法式節制器簡稱PLC，是20世紀60年代以來成長極為敏捷、使用面極廣的主動化節制安裝，是現代工業主動化的三大支柱之一[1]。可編法式節制器是在計較機手藝、通信手藝和繼電器節制手藝的成長根本上開辟起來的，先已普遍使用于工業節制的各個范疇。他以微處置器為焦點，用編寫的法式進行邏輯節制、按時、計數和算術運算，并通過數字量和模仿量的輸入/輸出來節制機械設備或出產過程[2]。1.2.1 PLC的20世紀60年代以前，汽車流水線的主動節制系統根基上都采用保守的繼電器節制。在60年代初，美國汽車制造業合作更加激烈，而汽車的每一次更新的周期越來越短，如許對汽車流水線的主動節制系統更新就越來越屢次，本來的繼電器節制就需要經常地從頭設想和安裝，從而延緩了汽車的更新時間。所以人們就想能有一種通用性和矯捷性較強的節制系統來替代原有的繼電器節制系統[]。PLC在食物、制造和冶金等其他工業部分接踵獲得了使用。1971年，日本引進了這項手藝，并起頭出產本人的PLC。1973年，歐洲一些國度也研制出了本人的PLC。1974年，我國也起頭模仿美國的PLC手藝研制本人的PLC，終究在1977年研制出第一臺具有適用價值的PLC[]。1.2.PLC的特點PLC是保守的繼電器手藝和計較機手藝想連系的產品，所以在工業節制方面，它具有繼電器節制或通過計較機所無法對比的特點。1、高靠得住性在硬件方面，因為采用機能優秀的開關電源，而且對采用的器件進行嚴酷的篩選，加上合理的系統布局，最初加固、簡化安裝，因而PLC具有很強的抗振動沖擊的機能；無觸點的半導體電來完成大量的開關動作，就不會呈現繼電器節制系統中的器件老化、脫焊、觸點電弧等問題；所有的輸入/輸出（I/O）接口都采用了光電隔離辦法，使外部電和PLC內部電能無效的進行隔離；PLC模塊式的布局，能夠在此中一個模塊呈現毛病時敏捷地判斷出毛病的模塊并進行改換，如許就能盡量縮短系統維修時間[]。在軟件方面，PLC的按時器可用于施行用戶法式的公用運算處置器的延遲，在法式犯錯和法式調試時，避免因法式錯誤而呈現死輪回；當CPU、電池、I/O口、通信等呈現非常時，PLC的自診斷功能能夠檢測到這些錯誤，并采納響應的辦法，以防止毛病擴大；停電時，后備電池和一般工作時一樣，進行對用戶法式及動態數據的，確保消息不丟失[]。因為采用了上述無效辦法，了PLC的高靠得住性，從而使PLC的平均無毛病時間曾經能高達幾十萬小時。2、使用矯捷、利用便利模塊化的PLC設想，利用戶能按照本人節制系統的大小、工藝流程和節制要求等來選擇本人所需要的PLC的模塊并進行資本設置裝備擺設和PLC編程。如許，節制系統就不再需要大量硬件安裝，用戶只需按照節制需要設想PLC的硬件設置裝備擺設和I/O的外部接線即可。而在PLC節制系統中，當節制要求改變時，不改動PLC外部接線，只需點竄法式即可。3、面向節制過程的編程言語，容易控制PLC的編程言語采用繼電器節制電的梯形圖言語，清晰直觀。雖然PLC是以微處置器為焦點的節制安裝，可是它不需要用戶具有很強的法式設想能力，只需用戶具備必然的計較機軟、硬件學問和電器節制方面的學問即可[]。4、易于安裝、調試、維修在安裝時，因為PLC的輸入/輸出接口曾經做好，因而能夠間接和外部設備相連，而不再需要公用的接口電。并且PLC的軟件功能代替了本來的繼電器節制兩頭繼電器、計時器、計數器等一些器件，所以硬件安裝上的工作量響應削減[]。PLC的調試可先在嘗試室模仿完成，模仿調試完成后再現場安裝、調試。如許就能夠避免可能在現場會呈現的一些問題，從而縮短調試周期。在維修方面，PLC完美的診斷和顯示功能，能夠通過模塊上的顯示或編程器等很容易地找出毛病的模塊，并且因為模塊化設想，因而只需要對錯誤的模塊進行改換即可。5、功能完美、模塊功能和收集功能強大此刻PLC不只具有邏輯運算、按時、計數、挨次節制等功能，并且還具有A/D、D/A轉換、數值運算和數據處置等功能。因而，它既能夠對開關量進行節制，又能夠對模仿量進行節制。因為PLC產物的系列化和模塊化，PLC配備有品種齊備的多種硬件安裝供用戶選用，能夠構成能滿足各類節制要求的節制系統[]。1.3變頻器的工作道理跟著電力電子手藝、微電子手藝及計較機手藝的成長，變頻器曾經成為電器調速的支流，成為現代工業的構成部門。變頻器不只能夠節流能源，還能夠改善節制機能，提超出跨越產效率。工業中利用的變頻器可分為通用變頻器和公用變頻器。通用變頻器次要用于工業驅動交換電動機；公用變頻器用于特定的節制對象。跟著變頻器的成長，采用矢量節制的變頻器起頭普及。矢量節制的主要機能是使異步電動機具有直流電動機的調速特征，而且與直流電動機系統比力，有無需維修，不需電流變化率，能夠謀求電流節制的快速響應；節制范疇廣等長處。無速度傳感器矢量節制變頻器能夠在各類轉速下供給不變的轉矩，在整個調速范疇內不單給出160%的過載轉矩，同時還能夠進行滑差彌補。中小容量的變頻器正向降低樂音，削減諧波對電源的影響、提凹凸速是的轉矩等標的目的成長。因為變頻器變頻調速機能好，因此此刻以被鋼鐵、石油、紡織、造紙、建材等行業采用并鼎力推廣。而且極其切確地運轉，驅動通俗電機能達到最佳的節制結果，操作簡單矯捷，具有擴展功能[]。變頻器的根基形成，從布局上看，變頻器可分為間接變頻和間接變頻兩類。間接變頻器先將工頻交換電源通過整流器變成直流，然后再顛末逆變器將直流變換為可控頻次的交換，因而又稱它為有兩頭直流環節的變頻安裝或交-直-交變頻器。間接變頻器將工頻交換一次變換為可控頻次交換，沒有兩頭直流環節，即所謂的交-交變頻器。目前使用較多的是間接變頻器即交-直-交變頻器。因而，能夠認為，變頻器的根基形成如圖1.1所示。圖1.1 變頻器的根基形成1.4 論文的次要使命與內容本論文是本人的結業設想論文，需要本人連系所學學問，以可編法式節制器為根本，對包裝機組主動節制系統進行主動化節制。次要使命是在進修、向人進修的前提下，深切地領會電氣節制系統各方面的學問，熟練地控制PLC節制手藝各方面的理論學問及其使用，逐步提高對電氣節制系統進行設想的現實工作能力，懂得使用所學的理論學問與現實環境相連系。同時，通過進修各方面的學問，不竭地提拔本人，通過現實使用，逐步地提高本人的動腦能力和脫手能力以及處事能力。本論文在具體闡發基于可編法式節制器的廣場音樂噴泉節制系統設想，對該節制系統進行了具體的研究和設想。同時，對可編法式節制器在工業使用中的一些問題也進行了必然的會商。1. 論文的組織論文共分為章：第1章對論文布景進行了綜述，著重引見了可編法式節制器的相關根本學問；第2章對音樂噴泉節制系統的要求、目標、使命、內容、工作過程以及節制器的選擇進行了系統概述，并針對設想所需要的方案進行了選擇論證；第3章次要闡發了系統的構成部門以及各部門器件的工作道理，對音樂噴泉節制系統的各類元件的選擇和參數確定等節制系統的硬件設置裝備擺設；第4章按照節制系統流程圖進行軟件設想第2章系統概述及方案論證2.1 系統概述2.1.1 音樂噴泉節制系統的要求2.1.2 節制系統目標及使命1、闡發系統的工作道理和工藝過程；2、熟悉對PLC的選型以及相關參數的選擇；3、領會系統節制主電：包羅電源、各開關、電機及其外部電的設想法；4、控制PLC的I/O地址分派以及PLC外部接線的方式；5、控制軟件系統的設想方式，繪出梯形圖、列出指令表等。2..3 節制系統內容音樂噴泉節制包羅、水型與樂曲同步、水型的法式演示、彩色燈光的法式演示、水型的節拍隨動節制等。1、樂曲播放音樂噴泉所播放的樂曲能夠從CD、VCD、DVD等播放器播放，通過功率放大器，將所選歌曲分為兩輸出，一輸出到音箱設備，另一輸出到A/D轉換模塊對音頻信號進行采樣。當操作員在樂曲數據庫中確定了演示樂曲后，隨后啟動該驅動器，準確地播放選定的樂曲。2、水型與樂曲同步節制當樂曲起頭播放，水型會同步演示。在上一首樂曲竣事和下一首樂曲起頭的間歇期間，水型也會連結同步遏制和繼續演示。節制系統能供給可調整的延時，使水型與樂曲達到同步的結果。3、水型的法式演示噴泉水泵電動機是受的法式節制，每一樂曲。4、彩色燈光的法式演示與水型的演示法式雷同，彩色燈光也由系統法式節制。5、水型的節拍隨動節制對于分歧的音樂，其水型的騰躍和扭捏是與樂曲的節拍同步的，表表演音樂噴泉的和活力。這種水型的騰躍和扭捏變化也是由A/D對其音頻信號采集轉換后通過對應的法式所表示出的。通過變頻器對潛水泵實現加快、減速等節制，以達到對分歧音樂信號的分歧撫玩感。2..4 節制系統的簡要工作過程起首對音頻信號進行分派，一間接經功率放大器后輸出到外部音箱設備；另一則對音頻信號進行采樣和A/D 轉換等預處置；其次，顛末PLC對數字量音頻信號（二進制）進行轉換,將其音頻信號轉換成實數，再通過在PLC內部設定某種固定值或表格數據，與之比擬較輸出采樣值的范疇；最初，通過對變頻器的高、中、低三個節制端進行開關量輸入，即輸入組合（001～111），以達到調理變頻器的7種頻次段，并能很好的節制潛水泵的轉速。當轉速的快慢、音樂音頻信號各頻次對回聲音信號的強度, 通過變頻節制系統就能夠將音頻信號的變化用噴泉的水柱表示出來, 水柱的凹凸按線性比例反映音頻信號的幅度。設每次對音頻信號的采樣時間為0.6s, 系統總的布局構成將在第三章進行細致的闡述。2. 節制系統方案選擇及論證通過對本課題節制系統各方面學問的收集、拾掇和不竭地深切進修理解，以及對課題節制系統充實地引見申明的根本上，按照課題設想要求及目前廣場音樂噴泉在人們日常糊口傍邊使用的現實環境，對該系統采用繼電器、單片機以及PLC作為節制系統次要節制器件的優錯誤謬誤進行了比力，并進行方案選擇論證。2..1 方案水型與樂曲同步水型的演示彩色燈光的繼電器-接觸器節制系統1、接點易磨損，電接觸欠好；2、接點閉合遲緩；接觸器動作遲緩以及過度延時是該系統的錯誤謬誤之一，由于該節制系統要求與音樂同步，并能及時的表示出音樂信號的變化。別的，節制系統的能量耗損大、維修調養工作量大等錯誤謬誤，從而降低了其經濟性。維修堅苦是該系統的致命的弱點，因為利用繼電器節制，而繼電器的利用壽命不長，需經常改換，并且在浩繁繼電器中找毛病很是堅苦。綜上所述，因為該系統有諸多弊病，繼電器-接觸器系統僅僅使用于反映速度、精度、及時性要求不是很高的場所，跟著科技的前進，該節制系統已逐步被裁減。單片機節制系統比繼電器-接觸器系統大大的降低成本。其長處有：能夠做成公用的節制系統，法式被固化，保密性強，靠得住性較高，操作簡單，而且易于。在諸多小型音樂噴泉節制系統中，最適合的應是單片機作為節制焦點。適合于一般城市小廣場和通俗室第小區的小型音樂噴泉，因為其節制要求簡單，利用單片機完全能夠滿足要求，并且因其成本低則更易于普及，是將來音樂噴泉的成長趨向。別的，該系統帶負載的能力不敷強，在對負載要求不高的場所，單片機節制系統仍有較普遍的使用。不外，跟著PLC手藝的成熟與完美，方案三：PLC節制系統顛末數十年的成長，PLC手藝已越來越成熟，使用的范疇也越來越普遍，幾乎滲入到了各行各業。而在良多的節制使用系統中，以PLC為焦點的節制系統逐步成為抱負的節制系統，其次要特點次要有：1、硬件的靠得住性2.2.2 方案論證對音樂噴泉的成敗最主要的是看噴出的水流量能否有音樂感。PLC的次要功能是對音樂信號進行處置，再將處置后的信號傳輸到下一級節制設備，如許就能夠節制所需的水型及燈光按照音樂的節拍凹凸崎嶇和動感變化，使音樂噴泉真正達到了水上芭蕾的藝術結果。PLC所具有的精確、細密、快速、不變的特點和多點節制的功能已使它成為現代高手藝音樂噴泉工程中不成貧乏的設備。通過對上述方案闡發可知，該系統從理論上講，能夠采用的節制器有：繼電器-接觸器節制；單片機節制；PLC節制等三種節制器。述2.2.3 對選定方案的闡發1可行性闡發（1） 功能可行性闡發：（2）系統靠得住性闡發：系統次要靠PLC內部法式運轉，從而達到及時性、精確性獲得很大改善，使系統靠得住性獲得了進一步的。（3）系統擴展性闡發：系統采用PLC作為節制器，其本身就具有極強的功能擴展性，加之PLC產物的完整性，使得系統功能擴展極其便利（4）系統可性闡發：2、手藝機能（1）PLC選型：PLC的選擇能否能讓功能與使命相順應；PLC的處置速度能否滿足及時節制的要求；（2）擴展模塊的選擇：從與其它噴泉節制系統對比中能夠看出，本次設想的節制系統中次要節制器必需滿足系統的可行性、靠得住性、可擴展性、可性等要求。而分析上述方案論證，大型廣場音樂噴泉采用PLC節制系統既能很好地滿足其機能要求，并能很好的實現音樂噴泉的各類功能，又經濟平安、便利適用。本文就是基于以上所引見的PLC的諸多長處而設想的。同時，在后續的設想中考慮節制系統的手藝機能。第3章 系統硬件本章次要引見廣場音樂噴泉節制系統的根基構成部門、節制過程、各部門元器件的工作道理、PLC節制系統I/O點數的估算、元器件參數選擇、PLC外部硬件接線圖以及等內容3.1 節制系統的構成部門硬件系統由PLC、A/D轉換模塊變頻構成。音樂噴泉節制系統硬件構成部門如圖3.1所示。圖3.1 音樂噴泉節制系統硬件布局圖3.2 系統的節制過程在這里，輸入轉換電是指能對樂曲啟停、樂曲節拍和聲音強弱等進行檢測并將檢到的信號以電平、脈沖或數字形式送至PLC的電。在此節制系統中，操縱A/D模塊對音樂信號的采樣，按照節制精度的需要,人耳的聽覺,音樂信號的特點。因為人耳聽到的是廣場上播放樂曲的聲音,而人眼看到的是噴頭的水流量,聲音強度與水流量并不是線性關系。而與潛水泵的速度成線性關系,閥門噴出的水流量高度與潛水泵的扭轉速度變化成比例,潛水泵的扭轉速度又與給變頻器所設定的頻次以及頻次變化速度成比例。聲音強度與采樣過來轉換后的數字量成比例,所以PLC要對采樣后的數字量進行分段、轉換、比力才能輸出到相對應的變頻器，以達到節制水泵扭轉速度。由于有了它，音樂已不再僅是布景音樂，音樂已用來節制整個噴池噴頭的動作與否，因此已達到了音樂噴泉的最根基要求。3.3 PLC的選型 音樂噴泉邏輯節制系統的節制焦點是PLC，在成立一個PLC節制系統時，哪些信號需要輸入至PLC，PLC需要驅動哪些負載,以及采用何種編程體例，城市影響到其內部I/O點數的分派，必需起首把系統需要的輸入，輸出數量確定下來，然后按需要確定各類節制動作的挨次和各個節制安裝相互之間的彼此關系。在確定節制系統各環節的彼此關系之后，就能夠進行分派輸入輸出設備。因而，I/O點數簡直定，是設想整個PLC音樂噴泉節制系統起首需要處理的問題，它不只決定著系統硬件部門的設想，也是系統軟件編寫的前提。在了PLC的輸入輸出點、內部輔助繼電器、按時器、數器之后，就能夠。3..1 PLC節制系統I/O口的估算本設想是廣場音樂噴泉節制系統的設想,按照PLC 的I/O節點利用準繩,應留出必然的I/O點以做擴展時利用。在對系統的節制要求進行闡發后，能夠大要確定系統的輸入輸出點數。系統輸入所需點數估算如表3.1所示表3.1 系統數字量輸入所需各元器件功能及所占PLC點數項目名稱輸入點數備注總點數2、模仿量輸入所需點數估算如表3.所示表3.2 系統模仿量輸入所需各元器件功能及所占PLC點數1音頻信號大小輸入點數：13、系統輸出所需點數估算如表3.3所示表3.3 系統數字量輸出所需各元器件功能及所占PLC點數項目名稱輸入點數備注總點數24變頻器速度開關量12選擇變頻器頻次水劣等光節制輸出7水下燈光的節制3.3.2 PLC的選型由以上對廣場音樂噴泉節制系統的構成、工作過程、I/O點的估算等闡發可知，系統中現實需要數字量輸入點2點,模仿量輸入模塊1個，數字量輸出點2點，輸出擴展模塊1個同時，考慮到該系統是單機系統，可選擇全體式布局的PLC。3.3.2.1 PLC類型的選擇SIMATIC S7-200 系列 PLCSIMATIC S7-200系列產物進行告終構闡發。1、SIMATIC S7-200 系列 PLC其次要特點是：它有豐碩的指令內置集成功能擴展模塊；及時特征；強勁的通信能力；靠得住性好，順應性強機能價錢比高。2、S7-200PLC的硬件系統布局S7-200是模塊化的PLC，它次要由CPU模塊、擴展模塊和總線毗連電纜形成。（1）CPU模塊該模塊次要包羅CPU、電源和I/O點3部門。CPU次要擔任法式的運轉等工作；模塊的電源不只向CPU供電，還要滿足與CPU模塊相連的其他模塊的用電需求；該模塊本身自帶必然數量的開關量I/O點，若是可以或許滿足節制要求，則能夠不再需要開關量I/O模塊。（2）擴展模塊因為CPU模塊本身的I/O點很是無限、并且無模仿量I/O點，所以有時需要數字量I/O模塊、模仿量I/O模塊等一些特殊功能模塊。（3）總線毗連電纜總線毗連電纜用來把I/O模塊和PLC或其他的擴展模塊毗連在一路。3、S7-200PLC的硬件系統設置裝備擺設S7-200有兩種系統設置裝備擺設體例，一種是在面板長進行設置裝備擺設，另一種是在DIN導軌長進行設置裝備擺設。兩種系統設置裝備擺設體例別離如圖3.和圖3.所示。圖3. 第1種系統設置裝備擺設圖 圖3. 第2種系統設置裝備擺設圖SIMATIC S7-200 系列 PLC合用于各類場所中的檢測及節制的主動化。S7-200系列的強大功能使其無論在運轉中，或相連成收集皆能實現復雜的節制功能，特別在集散主動化系統中更能充實闡揚其強大的功能。因而，可選擇西門子公司的SIMATIC S7-200 系列 PLC。S7-200 系列本設想選用了西門子S7-200 CPU226晶體管輸出型的PLC，其輸入輸出這曾經能夠滿足系統所需要的輸入輸出端口要求。3..2.2 PLC數字量擴展模板的選擇本系統設想采用的是西門子S7-200型CPU226的PLC，它有24輸入/16輸出共40個數字量I/O點，因為該系統輸出點數需要2點，所以采用數字量擴展模塊。S7-200系列目前能夠供給三大類共9種數字量輸入輸出擴展模塊。1、EM221，數字量輸入（DI）擴展模塊，具有8點DC輸入，光電耦合器隔離。2、EM222，數字量輸出（DO）擴展模塊，有2種輸出類型：8點DC24V輸出；8點繼電器輸出型。3、EM223，數字量夾雜輸入/輸出（DI/DO）擴展模塊，有6種輸出類型：DC24V輸入4點/輸出4點；DC24V輸入4點/繼電器輸出4點；DC24V輸入點/輸出點；DC24V輸入8點/繼電器輸出8點；DC24V輸入16點/輸出16點；DC24V輸入16點/繼電器輸出16點。所需擴展輸出點數可知，此系統采用數字量輸出擴展模塊EM222，8點DC24V輸出型。3.3.2.3 模仿量擴展單位摸板選擇 對與整個音樂噴泉節制系統來說，硬件的構成及選擇都是關系到設想能否合理的一個主要根據。因而，本設想硬件系統由主節制器PLC、A/D轉換器模塊、變頻器、潛水泵、音箱設備以及燈光等多部門構成。下面將細致引見音樂噴泉節制系統A/D轉換器模塊的選擇。1、模仿量輸入接口模板的簡介模仿量輸入接口模板的使命是把現場中被測的模仿量信號改變成PLC能夠處置的數字量信號。凡是出產現場可能有多模仿信號需要采集，各模仿量的類型和參數都可能分歧，這就需要在進入模板前，對模仿量信號進行轉換和預處置，把它們變換成輸入模板能同一處置的電信號，經多轉換開行多當選一，再將已選中的那信號進行A/D轉換，轉換竣事進行需要處置后，送入數據總線供CPU存取，或存入兩頭寄放器備用。A/D轉換器是模仿量輸入模板的環節器件，它完成模仿量到數字量的轉換。轉換時間一般為10~100us，A/D轉換器是在節制的節制下，完成啟動A/D轉換，讀取轉換成果等工作過程。凡是，A/D轉換的成果是以帶符號的二進制形式呈現。轉換后的數據經光電隔離，再經數據驅動器，送入兩頭寄放器。當CPU需要讀取本通道輸入信號時，再由兩頭寄放器取出，經總線驅動后送入數據總線。經數據線驅動的輸出數據也能夠不經兩頭寄放器而間接進入總線驅動，供CPU當即讀取。2、A/D模塊的選擇西門子S7-200型PLC的模仿量擴展單位模板類型有以下三種：EM231，412位模仿量輸入（AI）模板（1）差分輸入，輸入范疇：電壓：0～10V，0～5V，+2.5V，+5V。 電流：0～20mA。（2）轉換時間： 250us。（3）最大輸入電壓30VDC，最大輸入電流32mA。EM232，212位模仿量輸出（AO）模板（1）輸出范疇：電壓+10V，電流0～20mA。（2）數據字格局：電壓-32000～+32000，電流0～+32000。（3）分辯率：電壓12位，電流11位。EM235，模仿量夾雜輸入/輸出（AI/AO）模板（1）模仿量輸入4，模仿量輸出1。（2）差分輸入，電壓：0～10V，0～5V，0～1V，0～500mV，0～100mV，0～50mV，+10V，+5V，+2.5V，+1V，+500mV，+250mV，+100mV，+50mV，+25mV。 電流：0～20mA。（3）轉換時間： 250us。（4）不變時間：電壓100us，電流2ms。在本系統設想中，只需要考慮模仿量的輸入模板，不需要模仿量輸出模板，所以首選擴展模塊為EM231，412位模仿量輸入（AI）模板。3.3.3 節制系統的I/O地址分派PLC節制系統硬件設想的環節部門是設想PLC的外部電，即畫出PLC的外部硬件連線圖。按照以上所選的CPU模塊型號、各擴展模塊的型號以及本機的I/O地址，為了明白每個輸入端傳入數據的意義和每個輸出線圈所節制的量，給出I/O資本設置裝備擺設表如表3.4和表3.5所示。如表3.4所示表3.4輸入地址分派表信號名稱外部元件備注SB1I0.01啟動SB2I0.11遏制模仿量輸入如表3.所示表3.模仿量輸入地址分派表外部元件備注3、數字量輸出部門如表3.所示表3.6輸出地址分派表信號名稱外部元件輸出地址啟動變頻器1#（正轉）STF工作繼電器STFQ0.0變頻器1#低速RL工作繼電器RLQ0.1變頻器1#中速RM工作繼電器RMQ0.2變頻器1#高速RH工作繼電器RHQ0.3啟動變頻器2#（正轉）STF工作繼電器STFQ0.4變頻器2#低速RL工作繼電器RLQ0.5變頻器2#中速RM工作繼電器RMQ0.6變頻器2#高速RH工作繼電器RHQ0.7啟動變頻器3#（正轉）STF工作繼電器STFQ1.0變頻器3#低速RL工作繼電器RLQ1.1變頻器3#中速RM工作繼電器RMQ1.2變頻器3#高速RH工作繼電器RHQ1.3啟動變頻器4#（正轉）STF工作繼電器STFQ1.4變頻器4#低速RL工作繼電器RLQ1.5變頻器4#中速RM工作繼電器RMQ1.6變頻器4#高速RH工作繼電器RHQ1.7第1組潛水燈HL0Q2.0第2組潛水燈HL1Q2.1第3組潛水燈HL2Q2.2第4組潛水燈HL3Q2.3第5組潛水燈HL4Q2.4第6組潛水燈HL5Q2.5第7組潛水燈HL6Q2.63.4 變頻器的選型及參數設置當今噴泉工程和高新手藝的連系恰是汗青成長的必然。因為噴泉工程中采用了大量的高新手藝從而使噴泉結果愈加燦艷多彩、婀娜多姿，令人賞心順眼、流連忘返。跟著科學手藝突飛大進的成長，變頻調速器手藝正大步走進噴泉節制范疇，闡揚著不成替代的感化。按照節制功能將通用變頻器分3品種型。通俗功能型V/F節制變頻器，具有轉矩節制功能的高功能型V/F節制變頻器，以及矢量節制高機能變頻器。按照負載的要求來選擇變頻器的類型。本設想中采用了三菱FR-S50S型變頻調速器，該變頻器接線端分布圖如圖3.所示。圖3. 變頻器接線端子分布圖該變頻器調速僅通過外部的接點信號切換，即可選擇各類速度 RH,RM,RL 。即便在變頻器運轉中，各類速度（頻次）也可在0～120Hz范疇內肆意設定。具體接點信號（RH,RM,RL信號）ON/OFF如何組合實現調速，并能階段性地切換運轉速度利用表3.5所示表3.5 多段調速設定表RH中速RM低速RL1速ONOFFOFF2速OFFONOFF3速OFFOFFON4速OFFONON5速ONOFFON6速ONONOFF7速ONONON3.5 潛水泵整個系統的水泵利用三相潛水泵，功率視水池大小而定，每個水池中各安設1～2 根粗水管，每根水管上安裝2～3 臺水泵，被控噴水管上的水泵電機只節制1～2 臺不全控，不受控的水泵工作連結必然的水柱花高度，而受控的水泵工作使水柱花在必然根本上跳動噴射，以避免音樂間歇無噴水現象呈現也可調整變頻器參數獲得。本設想中采用的是QS0-20/2-0.5型噴泉公用泵，該泵如下特點：電機機能：采用優良材料DR470，添加電機繞組的匝數及線徑使水泵耐屢次起動。水力部門：采用優良水力模子設想，使水泵流量、揚程、效率三者更為合理。布局特點：該電機為自輪回充水式冷卻；電纜用三相四線JHS型噴泉公用電纜；葉輪采用了防松動安裝；濾網護罩采用全不銹鋼材料；電機內腔定轉子采用進口涂料，提高了水下電機耐侵蝕性，通過以上布局改良使之更適于噴泉工程專業要求。為提高負載能力，驅動更多更大燈組負載，在可編法式節制器輸出端外接無觸點固態繼電器，以增大驅動能力，并與強功率電電氣隔離 光隔離 ，提高抗干擾機能和平安機能。整個噴泉的燈光以暖色調為主，凸起核心部門使用水景造型配以分歧顏色的燈光陪襯， 采用水下彩燈，以紅、黃、綠、蘭四色搭配核心主噴以紅色為主，燈亮隨編排法式，與對應同步變化。3.6 PLC的外部硬件毗連圖PLC的輸入與輸出最好分隔走線，開關量與模仿量也要分隔敷設。模仿量信號的傳送應采用屏障線，屏障層應一端或兩頭接地。 PLC的外部硬件毗連圖見附錄A3.7 節制系統主電圖3.5所示。圖3.5 節制系統主電圖第4章 軟件部門在對節制系統進行闡發和硬件設想的根本上，按照PLC節制系統工藝流程和系統節制要求，對PLC進行了軟件設想。4.1 節制系統根基流程圖圖4.1所示主法式流程圖在此流程圖中應留意統遏制流程、變頻器的選擇流程子法式流程圖另做。3、圖4.2是所示為強制遏制流程圖在系統需要封閉時，不管是呈現何種環境的問題，都能夠間接按下遏制按鈕即可，此時PLC會遏制所有工作。、圖4.3是所示為變頻器選擇流程圖在主法式部門，有一內容為選擇變頻器，因為本設想采用的是4組變頻器輪回，每個變頻器的動作的時間相差0.6s。因而必需提前選擇變頻器，在選擇變頻器的時候，本設想頂用到了加法、除法等根基指令，通過編程運算，當變量寄放器VW500中所存余數等于0時，選擇變頻器1#；當變量寄放器VW500中所存余數等于1時，選擇變頻器2#；當變量寄放器VW500中所存余數等于2時，選擇變頻器3#；當變量寄放器VW500中所存余數等于3時，選擇變頻器4#；如許順次輪回，達到了按照表數據對應輸出到某個變頻器上的目標。圖4.4 子法式流程圖圖4.4所示為子法式0的流程圖，該圖暗示每一組數據有對應輸出到4個變頻器上的可能，本設想將其考慮進去了。如：假設四次采樣都是對應第1組數據輸出，那么第一次的該當輸出到變頻器1#，第2次的該當輸出到變頻器2#，順次類推即可。4.2 本次設想所用指令引見1、位操作指令PLC的位操作指令次要實現邏輯節制和挨次節制，保守的繼電器-接觸器節制系統完全能夠用S7-200的位操作指令來完成。（1）根基邏輯指令a 裝載指令LD（Load），LDN（Load Not）與線圈驅動指令 （Out）b 觸點指令A（And），AN（And Not）c 觸點并聯指令O（Or），ON（Or Not）d 置位/復雜位指令S（Set）/R（Reset）（2按時器指令：接通延時按時器指令TON（On-Delay Timer）（3計數器指令：遞增計數器指令CTU（Counter Up）（4比力指令：整數比力指令2、運算指令運算指令包羅算術運算指令和邏輯運算指令。算術運算包羅加法、減法、乘法、除法及一些常用的數學函數；在算術運算中，數據類型為整型INT，雙整型DINT和實數REAL。邏輯運算包羅邏輯與、邏輯或、邏輯非、邏輯異或，以及數據比力，數據類型為字節型BYTE，字型WORD，雙字型DWORD。（1）加法指令：整數加法指令+I（2）除法指令：完全整數除法指令DIV3、數據處置指令4、表功能指令（1）填表指令ATT（Add To Table）（2）表中取數指令：先輩先出指令FIFO（First Input First Output）5、轉換指令：字節與整數轉換指令BTI（Byte To Integer）4.3 PLC節制系統梯形圖的編制PLC節制系統梯形圖分為兩個次要部門：主法式和子法式。1、主法式啟動，將系統參數初始化，該過程包羅內部置位、復位輸出繼電器的初始化，別的將內部所需或用戶本身設定的參數讀入。表4.1所示為參數初始化時所需要填入響應表格中的7組數據，設想系統中采用填表指令ATT（Add To Table）將其一一填入，為了削減梯形圖的煩瑣，該表數據填入只用一組來申明，在梯形圖中從Network15~Network21都屬于表數據填入，在此圖中省略Network16~Network21。表4.1填表數據從左至右填入表格響應數據存儲單位表1121211VW20表2221221VW30表3233233VW40表4234243VW50表5345535VW60表6456564VW70表7575537VW80選擇變頻器，通過加法指令將C0+3存入寄放器VW200中（C0 1、2、3可按計數器設定值遞增）。再用除法指令將VW200除4，將成果存入VD500中，然后將VD500高16位VW500中所存余數與0、1、2、3比力，當等于0時選擇變頻器1，順次類推。選擇表格數據輸出，起首將音頻信號模仿量輸入到A/D轉換模塊EM231，將其為數字量，并存放在寄放器AIW0中，然后把AIW0中的數字量按每0.6s讀取一次，存放到累加器AC0中，再與內部十六進制16#0000～16#0FFF分成7段比力，當AC0中的值大于且小于某一個范疇值時，輸出響應的表格數據。挪用子法式，當比力后若選擇表1數據時，挪用子法式0；表2數據對應挪用子法式1；順次類推。2、子法式第4章 系統部門PLC法式的調試能夠分為模仿調試和現場調試兩個調試過程，在此之前起首對PLC外部接線作細心查抄，這一個環節很主要，外部接線必然要精確無誤，也能夠用事先編寫好的嘗試法式對外部接線做掃描通電查抄來查找接線毛病。不外，為了平安考慮，最好將主電斷開。當確認接線無誤后再毗連主電，將模仿調試好的法式送入用戶存儲器進行調試，直到各部門的功能都一般，并能協調分歧地完成全體的節制功能為止。在本設想中采用的西門子S7-200系列CPU226型的PLC，另加配套嘗試箱，以及手編器、數據線以及導線等硬件設備。在完成以上多個步調后，確定出I/O口的點數，將各個輸入/輸出端子和現實節制系統中的按鈕、所需節制設備準確毗連，完成硬件的安裝。將STEP_7-MicroWIN_V4_SP3安裝好后，噴泉節制系統的梯形圖編制可操縱STEP_7-MicroWIN_V4_SP3軟件來完成，一般工作時將法式或梯形圖倒入到PLC中，若要點竄法式，先將PLC設定在PROG形態下，運轉STEP_7-MicroWIN_V4_SP3軟件，打開全主動洗衣機法式或梯形圖，即可在線調試。將所設想的法式倒輸入PLC后，將PLC設定在RUN形態下，即可進行調試。初度調試并不成功，在沒接觸過實踐之前的理論上的法式以及梯形圖都只是自認為能夠實現，將法式輸入后，運轉成果，再不會向下運轉了，錯誤的緣由在于沒有考慮到輪回的整個回過程所需要的時間，即運轉每條指令所需要的時間；別的，在梯形圖設想中沒有考慮上下級毗連的關系，在暫停的時候所用的觸發信號只是短暫的一個脈沖信號，在沒能按時器記時完畢的前提下就曾經將按時器斷開，所以按時器也就不起感化了。在顛末多次點竄后，將所有課題要求的內容設想完畢，并進一步簡化了設想思，在保現要求中的所功能外，盡可能的使所設想的法式、梯形圖愈加簡潔結 論跟著我國國力的不竭加強, 人民糊口程度的不竭提高, 此刻在很多城市的廣場上都能看到音樂噴泉。音樂噴泉, 顧名思義, 就是指噴泉的水形按照播放音樂的旋律有紀律地進行變化, 在人的視覺和聽覺上構成協調的同一, 使人在上有愉悅的感觸感染。音樂噴泉的設想涉及到的專業很是普遍, 包羅音樂闡發、給排水、電氣、通信和主動節制, 所以說音樂噴泉這個行業是一個分析性很是強的行業,一個音樂噴泉工程的成功實施需要以上方面的專業人員慎密地共同才能完成。本論文次要完成的是音樂噴泉節制系統的設想，具體廣場各噴頭、燈光的結構在此不做細致申明設想。本節制系統是采用可編法式節制器（PLC）對整個系統進行節制，用變頻器實現噴泉的調速使用。PLC是一種高靠得住性的節制安裝，影響PLC節制系統靠得住性的次要要素是與PLC接口的輸入信號元件和輸出施行元件，在編程過程中次要是搞清晰各輸入輸出元件的元件號以及它們在系統中的感化，變頻器調速是一種很是高效的調速系統，變頻器調速該當留意變頻器的設置等問題，這些在論文的第三章都有很是清晰的引見。本論文是使用設想型課題，是本人連系所學學問，以可編法式節制器為根本，對音樂噴泉根基流程有細致的領會以及對其噴泉節制系統的主動化節制進行設想。在整個設想的過程中，在進修、向人進修的前提下，我深切地領會電氣節制系統各方面的學問，熟練地控制了PLC節制手藝各方面的理論學問及其使用，逐步提高了對電氣節制系統進行設想的現實工作能力，懂得了使用所學的理論學問與現實環境相連系。同時，通過進修各方面的學問，不竭地提拔了本人；通過現實使用，逐步地提高了本人的動腦能力和脫手能力以及處事能力。參考文獻[1] 常斗南. 可編法式節制器・道理・使用・嘗試[M]. ：機械工業出書社，1998.7[2] 臺方．可編法式節制器使用教程[M]．：中國水利水電出書社，2001.[3] 田瑞庭．可編法式節制器使用手藝[M]．：機械工業出書社，1994.[4] 程健,曾以亮. 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