基于PLC和變頻器的花式噴泉的設(shè)計(jì)

1、摘 要隨著我國城市化進(jìn)程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來越重要，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?；ㄊ絿娙捎昧丝删幊炭刂破鱌LC和變頻器，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)花式噴泉運(yùn)行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化，可方便的增加或改變控制功能，也可以進(jìn)行故障自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示，提高運(yùn)行平安性，并便于檢修。用SFC 方法編程,可以使設(shè)計(jì)思路清晰,編程簡(jiǎn)便。而變頻器調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能和起制動(dòng)性能、高效率、高功率因素和節(jié)電效果，可以控制噴泉水位的高度，廣

2、泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而獲國內(nèi)外公認(rèn)為最有開展前途的調(diào)速方式。因此，可編程控制器PLC技術(shù)加變頻器調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)代噴泉行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。本設(shè)計(jì)是利用PLC 和變頻器的調(diào)速技術(shù)，因而有三種噴水把戲可供選擇；能夠控制每環(huán)噴水管噴水的高度；噴水時(shí)要有燈光顯示；可以根據(jù)不同的季節(jié)、不同的場(chǎng)合可改變噴水的把戲。將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型及燈光有各種各樣的變化。關(guān)鍵字：可編程控制器PLC；花式噴泉；梯形圖；變頻器；控制；水泵 目 錄. 摘要 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc230150350

3、摘 要 PAGEREF _Toc230150350 h I HYPERLINK l _Toc230150351 第1章緒論 PAGEREF _Toc230150351 h 1 HYPERLINK l _Toc230150352 1.1 課題研究背景 PAGEREF _Toc230150352 h 1 HYPERLINK l _Toc230150353 1.2 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 PAGEREF _Toc230150353 h 2 HYPERLINK l _Toc230150354 課題設(shè)計(jì)的目的和意義 PAGEREF _Toc230150354 h 2 HYPERLINK l _Toc230150

4、355 第2章系統(tǒng)控制方案確實(shí)定 PAGEREF _Toc230150355 h 3 HYPERLINK l _Toc230150356 花式噴泉的概述 PAGEREF _Toc230150356 h 3 HYPERLINK l _Toc230150357 2.2 采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點(diǎn) PAGEREF _Toc230150357 h 3 HYPERLINK l _Toc230150358 2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本步驟 PAGEREF _Toc230150358 h 4 HYPERLINK l _Toc230150359 2.4 系統(tǒng)控制方案 PAGEREF _Toc230150359 h

5、 4 HYPERLINK l _Toc230150360 2.5 花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖 PAGEREF _Toc230150360 h 5 HYPERLINK l _Toc230150361 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc230150361 h 6 HYPERLINK l _Toc230150362 可編程控制器(PLC)的選型 PAGEREF _Toc230150362 h 6 HYPERLINK l _Toc230150363 3.1.1 PLC概述 PAGEREF _Toc230150363 h 6 HYPERLINK l _Toc230150364 3.1.2 PL

6、C的選型 PAGEREF _Toc230150364 h 6 HYPERLINK l _Toc230150365 3.2 變頻器的選型 PAGEREF _Toc230150365 h 8 HYPERLINK l _Toc230150366 3.3 水泵的選型 PAGEREF _Toc230150366 h 9 HYPERLINK l _Toc230150367 3.4 硬件接線圖 PAGEREF _Toc230150367 h 9 HYPERLINK l _Toc230150368 3.5 I/O分配表 PAGEREF _Toc230150368 h 10 HYPERLINK l _Toc23

7、0150369 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc230150369 h 11 HYPERLINK l _Toc230150370 4.1 PLC梯形圖概述 PAGEREF _Toc230150370 h 11 HYPERLINK l _Toc230150371 4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的操作方法 PAGEREF _Toc230150371 h 11 HYPERLINK l _Toc230150372 4.3 系統(tǒng)工作過程分析見附錄 PAGEREF _Toc230150372 h 12 HYPERLINK l _Toc230150373 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) P

8、AGEREF _Toc230150373 h 12 HYPERLINK l _Toc230150374 4.4.1 花式噴泉的第一種把戲 PAGEREF _Toc230150374 h 12 HYPERLINK l _Toc230150375 4.4.2 花式噴泉的第二種把戲 PAGEREF _Toc230150375 h 15 HYPERLINK l _Toc230150376 4.4.3 花式噴泉的第三種把戲 PAGEREF _Toc230150376 h 16 HYPERLINK l _Toc230150377 第五章 結(jié)論 PAGEREF _Toc230150377 h 18 HYPE

9、RLINK l _Toc230150378 致謝 PAGEREF _Toc230150378 h 18 HYPERLINK l _Toc230150379 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc230150379 h 18 HYPERLINK l _Toc230150380 附錄 PAGEREF _Toc230150380 h 20 HYPERLINK l _Toc230150381 附錄 PAGEREF _Toc230150381 h 21第1章緒論1.1 課題研究背景隨著城市化進(jìn)程的加速，花式噴泉可以在人們周圍隨處可見。比方廣場(chǎng)，大廈，小區(qū)等。花式噴泉是人造小氣候，在炎熱的夏日可以起到增濕和降

10、溫的作用； 也為水體充氧，有利于水體增加自凈能力，起到防止水體黑臭的作用。 花式噴泉運(yùn)行的靈活性是評(píng)價(jià)花式噴泉優(yōu)劣的關(guān)鍵，而這與花式噴泉的控制系統(tǒng)息息相關(guān)。花式噴泉可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出各種各樣的把戲，加上燈光，能給人有種不錯(cuò)的視覺享受。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司DEC研制書上世界第一臺(tái)可編程控制器，并成功地應(yīng)用在美國GM的生產(chǎn)線上。但當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制期，簡(jiǎn)稱PLCprogrammable logic controller。70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的迅猛開展，使PLC從開關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，

11、故稱為可編程控制器，簡(jiǎn)稱PCprogrammable controller.但由于PC容易與個(gè)人計(jì)算機(jī)programmable computer相混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程器的縮寫。1985年國際電工委員會(huì)IEC對(duì)PLC的定義如下：可編程控制器是一種進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制器，它采用了可以編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程。PLC是繼電器邏輯控制系統(tǒng)開展而來，所以它在數(shù)學(xué)處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢(shì)。繼電器在控制系統(tǒng)中主要起兩種作

12、用：1邏輯運(yùn)算2弱電控制強(qiáng)電。PLC是集自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動(dòng)化三大支柱PLC、ROBOT、CAD/CAM的首位?？删幊炭刂破鳎?jiǎn)稱PLC。它在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的根底上開展起來的一中新型工業(yè)控制設(shè)備。 具有1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 2.設(shè)計(jì)、安裝容易，維護(hù)工作量少 4.功能強(qiáng)、通用性好 5.開發(fā)周期短，成功率高 6.體積小，重量輕、功耗底等特點(diǎn)。具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。與繼電接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；價(jià)格上能與繼電接

13、觸器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；易于在現(xiàn)場(chǎng)變更程序；便于使用、維護(hù)、維修；能直接推動(dòng)電磁閥、接觸器與于之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。因此，進(jìn)行花式噴泉的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)噴泉行業(yè)的開展，擴(kuò)大PLC在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價(jià)值。1.2 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容本設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)花式噴泉的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。1花式噴泉類型的選擇。綜合花式噴泉的類別和各類的特點(diǎn)和要求，在本課題中主要研究能有三種噴水把戲可供選擇；能夠控制每環(huán)噴水管噴水的高度；噴水時(shí)要有燈光顯示；可以根據(jù)不同的季節(jié)、不同的場(chǎng)合可改變噴水的把戲。將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)

14、定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型及燈光有各種各樣的變化。2花式噴泉硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本課題設(shè)計(jì)的花式噴泉要求運(yùn)行迅速準(zhǔn)確度高，在花式噴泉的格層檢測(cè)系統(tǒng)中選用用在工業(yè)自動(dòng)控制上大量運(yùn)用的具有檢測(cè)精度高、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性能好的接近傳感器，運(yùn)用感應(yīng)器的開關(guān)量信號(hào)輸入給PLC來實(shí)現(xiàn)控制。由于本課題的具體需求在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮了花式噴泉的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定、靈活、美觀的需要。3.花式噴泉控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)用最多的PLC編程語言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設(shè)計(jì)花式噴泉控制的要求，梯形圖的編寫運(yùn)用SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件，

15、此軟件支持全部的三菱FX系列的PLC，并且具有強(qiáng)大的診斷功能，能更快的查找出故障的原因，從而大大縮短了維修時(shí)間。設(shè)計(jì)的目的和意義 隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速開展，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速開展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已進(jìn)入個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來越廣。而隨著我國城市化進(jìn)程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來越重要，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?？删幊绦蚩刂破鱌LC因?yàn)榉€(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、本錢低廉、簡(jiǎn)單易學(xué)、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

16、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，加快編程和調(diào)試速度。通過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。第2章系統(tǒng)控制方案確實(shí)定2.1花式噴泉的概述噴泉是一種將 HYPERLINK :/baike.baidu /view/2630.htm t _blank 水或其他液體經(jīng)過一定壓力通過噴頭 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1240466.htm t _blank 噴灑出來具有特定形狀的組合體，提供 HYPERLINK :/baike.ba

17、idu /view/84951.htm t _blank 水壓的一般為 HYPERLINK :/baike.baidu /view/229919.htm t _blank 水泵?，F(xiàn)代城市中的噴泉形式已十分豐富。隨著構(gòu)筑物的大小及水壓等的變化，噴泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈。可分為以下7種： 一普通噴泉：只有簡(jiǎn)單的幾種固定水型及燈光，隨著電源的開閉而控制噴泉的運(yùn)行、水型和燈光變化。二程控噴泉：將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型及燈光有各種各樣的變化。三音樂噴泉：在程序控制噴泉的根底上參加了音樂控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)音頻及MIDI信

18、號(hào)的識(shí)別，進(jìn)行譯碼和編碼，最終將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)，使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步。四水幕激光噴泉：將激光器發(fā)出的激光束射在水幕噴頭噴出的水膜上，激光束由激光控制系統(tǒng)編程控制，可發(fā)出多種多樣的圖案及色彩，照射在晶瑩透明的水膜上，形成斑斕奪目的奇異效果。五水珍珠噴泉：利用特殊音波將水變成球體的噴水裝置和全頻高速閃光燈的視覺圖像效果的產(chǎn)品組成。六游戲噴泉：又稱感應(yīng)泉，噴泉水柱根據(jù)游人的動(dòng)作產(chǎn)生反響，而且這種反響具有不確定性，是一種互動(dòng)式噴泉，增強(qiáng)了娛樂氣氛。七跳跳噴泉：又名光亮泉。是一種高科技水景藝術(shù)，水形似根根晶瑩透徹地冰柱，一串串飛向空中，輕舞飛揚(yáng)。2.2 采用PLC控制花式噴泉的優(yōu)點(diǎn)

19、1、控制方式上看： PLC軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。2、工作方式上看： PLC串行工作，不受制約。3、控制速度上看：PLC通過半導(dǎo)體來控制，速度很快，無觸點(diǎn)，顧而無抖動(dòng)一說。4、定時(shí)、記數(shù)看： PLC時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬；有記數(shù)功能。5、可靠、維護(hù)看：PLC無觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，且有自我診斷功能，對(duì)程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)方便。2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本步驟在花式噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮以下幾點(diǎn)：花式噴泉的工藝條件和控制要求。2.確定I/O設(shè)備。根據(jù)花式噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)等，常

20、用的輸出設(shè)備有指示燈等。3.根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇適宜的PLC類型。4.分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖?；ㄊ絿娙到y(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖程序，這是整個(gè)花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。6.將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。2.4 系統(tǒng)控制方案花式噴泉系統(tǒng)的控制要求如下：一1、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。燈光系統(tǒng)由三條支路組成,分別為綠色燈支路在1，2之間、黃色燈支路在2，3之間、紅色燈支路在3，4之間。二該噴泉共有三種把戲可供選擇。按下啟動(dòng)按鈕,噴泉即開始工作

21、,按下停止按鈕,那么停止噴水。噴泉的工作方式(即噴水把戲) 由選擇開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。三該花式噴泉有三種噴水把戲可供選擇:第一種把戲,4、3、2、1 隔2 秒依次噴水,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15 秒后停下,以此規(guī)律循環(huán)。第二種把戲,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,以此規(guī)律循環(huán)。 第三種把戲,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,以此規(guī)律循環(huán)。四通過變頻器可以控制每環(huán)噴水管的高度。在第一種把戲中，1、3管為

22、慢速正轉(zhuǎn)噴水，2、4管為中速正轉(zhuǎn)噴水。五燈光系統(tǒng)的控制:由PLC的X5輸入端為燈光系統(tǒng)控制的選擇按鈕,當(dāng)需要燈光配合時(shí),接通X5輸入端。此時(shí)可實(shí)現(xiàn)三路燈光的控制,即3,4任意一層噴水時(shí),紅色燈亮;2噴水時(shí),黃色燈亮;所有的噴頭噴水時(shí),綠色燈亮?；ㄊ絿娙厥疽鈭D如圖2-1所示：圖2-1花式噴泉池示意圖 花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖在噴泉中，通過按鈕開關(guān)信號(hào)來控制PLC；因?yàn)橛?層噴水，因此用了1個(gè)變頻器來控制4個(gè)水泵?；ㄊ絿娙刂葡到y(tǒng)的原理圖如圖2-2所示：圖2-2 花式噴泉控制系統(tǒng)原理圖第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1可編程控制器(PLC)的選型3.1.1 PLC概述可編程控制器，英文稱Programm

23、able Controller，簡(jiǎn)稱PLC，本課題中用PLC作為它的簡(jiǎn)稱。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它通過運(yùn)行存儲(chǔ)在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時(shí)，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而PLC那么要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的實(shí)際使用。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題,入出信息變換及可靠的物理實(shí)現(xiàn)，可以說是PLC實(shí)現(xiàn)控制的

24、兩個(gè)根本要點(diǎn)。PLC可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多、強(qiáng)的多。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下根本的功能： eq oac(,1)邏輯處理功能； eq oac(,2)數(shù)據(jù)運(yùn)算功能； eq oac(,3)準(zhǔn)確定時(shí)功能； eq oac(,4)高速計(jì)數(shù)功能； eq oac(,5)中斷處理可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷功能； eq oac(,6)程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能； eq oac(,7)聯(lián)網(wǎng)通信功能； eq oac(,8)自檢測(cè)、自診斷功能?？梢哉f，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，PLC幾乎也都可以做到

25、。像PLC這樣。有很豐富的功能，是別的電控器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比較的。豐富的功能為PLC的廣泛應(yīng)用提供了可能，同時(shí)，也為自動(dòng)門行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。3.1.2 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)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，控制任務(wù)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)。1輸入輸出I/O點(diǎn)數(shù)的估算I/

26、O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?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)。2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)用工程使用的存儲(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)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)16

27、位為一個(gè)字，另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的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程中有足夠的空間。3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、診斷功能和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，主要介紹以下幾種功能的選擇。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和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供效勞，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制

28、。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)本錢，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)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式本錢較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖SFC、梯形圖LD、功能模塊圖FBD三種圖形化語言和語句表IL、結(jié)構(gòu)文本ST兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)IEC6113123，同時(shí)，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以

29、滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。3診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。4機(jī)型的選擇通過對(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)選用三菱公司FXON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,通過擴(kuò)展模塊的連接, 可以增加輸入/

30、 輸出點(diǎn)數(shù)。我設(shè)計(jì)的花式噴泉模型共有6個(gè)輸入,11個(gè)輸出,因此,選用型號(hào)為FX2N-32MR 的PLC。3.2 變頻器的選型我設(shè)計(jì)的是通過變頻器調(diào)速技術(shù)來控制每環(huán)噴水管的高度。我選用的是FR-S520SE系列變頻調(diào)速器。其實(shí)物圖如圖3-1示。圖3-1 FR-S520SE系列變頻調(diào)速器的實(shí)物圖3.3 水泵的選型由于噴泉的水泵必須滿足大功率快速精確起停，而且其輸出功率必須能夠精確的進(jìn)行控制。我選用品牌為DESHB(德士比的。具有以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊；無需引水、使用簡(jiǎn)便；雙端密封、電器保護(hù)；設(shè)計(jì)合理、性能優(yōu)良；經(jīng)久耐用、平安可靠。并且水泵出口采用圓法蘭結(jié)構(gòu),電機(jī)為F級(jí)絕緣,適用于音樂噴泉等場(chǎng)合對(duì)電機(jī)頻

31、繁啟動(dòng)的要求.葉輪具有防松裝置,不怕反轉(zhuǎn).其實(shí)物圖見其3-2所示：圖3-2 QYP噴泉泵的實(shí)物圖3.4 硬件接線圖系統(tǒng)的硬件連接圖即PLC和系統(tǒng)中各個(gè)硬件的連線。具體的如圖3-3,3-4所示： 圖3-3硬件接線圖 圖3-4變頻器跟水泵的接線圖3.5 I/O分配表輸入：見表3-1序號(hào)輸入說明1X0停止按鈕2X1啟動(dòng)按鈕3X2選擇開關(guān)1的位置4X3選擇開關(guān)2的位置5X4選擇開關(guān)3的位置6X5燈控按鈕輸出：見表3-2序號(hào)輸出說明1Y0電源指示2Y1控制1管噴水3Y2控制2管噴水4Y3控制3管噴水5Y4控制4管噴水6Y5紅色燈7Y6黃色燈8Y7綠色燈9Y10中速10Y11慢速11Y12正轉(zhuǎn)第四章 系統(tǒng)

32、軟件設(shè)計(jì)4.1 PLC梯形圖概述梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(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，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元軟繼電器，每一軟繼電器與PLC存儲(chǔ)器中映像存放器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，那么表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈“通電，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON狀

33、態(tài)。如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器稱為編程元件。梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線(Bus bar)，。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線左母線和右母線之間有一個(gè)左是正而右是負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流從左向右流動(dòng)。右母線可以不畫出。根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對(duì)應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像存

34、放器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來進(jìn)行的。4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的操作方法本課題采用的編程軟件為SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件，具體的操作方法如下：1翻開SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件，之后點(diǎn)擊，在下拉菜單欄里點(diǎn)擊“新文件(N)，再選擇，確定翻開后就可以繪制梯形圖編本課題的程序。2在翻開文件之后就可以繪制梯形圖，根據(jù)所編的程序的，在頁面右面的功能圖，如4-2所示：圖4-2 SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的功能圖在繪制梯形圖中選擇需要的輸入元件，完成對(duì)梯形圖的繪制。3完成了對(duì)梯形圖的繪制后，在軟件的菜單欄中點(diǎn)擊，并在下拉菜單

35、中的“存放器(R).數(shù)據(jù)傳送的子欄中選擇“寫出，將程序編入三菱FX2N-64M。4.3 系統(tǒng)工作過程分析見附錄1. 按下啟動(dòng)按鈕和燈控按鈕，開始運(yùn)行。2按下位置開關(guān)2，那么是第一種把戲噴泉。3. 按下位置開關(guān)3，那么是第二種把戲噴泉。4. 按下位置開關(guān)4，那么是第三種把戲噴泉。5. 無論哪種把戲噴泉，只要當(dāng)?shù)谌蛘叩谒娜我庖粚訃娝臅r(shí)候，黃燈亮；當(dāng)?shù)诙訃娝臅r(shí)候，紅燈亮；當(dāng)所有噴水時(shí)，綠燈亮。6. 按下停止按鈕，那么運(yùn)行結(jié)束。4.4控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.4.1 花式噴泉的第一種把戲中選擇開關(guān)2的位置時(shí)，噴泉運(yùn)行第一種把戲：4、3、2、1 隔2 秒依次噴水,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15 秒后停下,以此規(guī)律循環(huán)。1、3管以慢速正轉(zhuǎn)噴水，2、4管以中速正轉(zhuǎn)噴水。當(dāng)?shù)谌蛘叩谒娜我庖粚訃娝臅r(shí)候，黃燈亮；當(dāng)?shù)诙訃娝臅r(shí)候，紅燈亮；當(dāng)所有噴水時(shí)，綠燈亮。見圖4-1所示：圖4-1第一種把戲的梯形圖4.4.2 花式噴泉的第二種把戲中選擇開關(guān)3的位置時(shí)，噴泉第二種把戲：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,以此規(guī)律循環(huán)。1、3管以慢速正轉(zhuǎn)噴水，2