基于plc的音樂噴泉系統(tǒng)設(shè)計學(xué)士學(xué)位論文-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 ........ 32 致謝 ............................................................... 34 參考文獻(xiàn)： ......................................................... 35 附錄 1 音樂噴泉控制程序 ............................................ 36 附錄 2 英文原文 .................................................... 42 附錄 3 中文原文 .................................................... 47 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計 1 前 言 所謂音樂噴泉，就是利用音樂的主要音素 (頻率、振幅、音色和節(jié)拍 )控制噴水的花型組合變化、水柱高低、遠(yuǎn)近變化和燈光色彩組合、明暗變化的噴泉。 系統(tǒng)控制核心選用 SIEMENS 公司的 S7200 Micro PLC，水泵的控制選用 MICROMASTER 420 變頻器。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù) ；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘要 本次設(shè)計的目的是制作一個以小型 PLC 為控制核心，變頻器控制水柱高度，以音頻采集為基礎(chǔ)的小型音樂噴泉控制系統(tǒng)。 the fifth part introduce the control process of the control system and the programming of PLC。 基于 小型 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng)在實(shí)際生活中應(yīng)用前景廣闊，值得推廣使用。（ 2） 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) 。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計 3 第 1 章 PLC 基礎(chǔ)知識簡介 PLC 是在繼電器控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的一項先進(jìn)的技術(shù)。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計 4 PLC 的特點(diǎn) 、分類與應(yīng)用 1． PLC 的特點(diǎn) PLC 技術(shù)的高速發(fā)展，除了得益于工業(yè)自動化的客觀需求外，主要是由于它具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置，其硬件組成與微型計算機(jī)相似。這些輸出同樣對應(yīng)于 PLC 的某些內(nèi)部軟元件。 PLC的掃描工作流程 如圖 12 所示 。 伴隨著變頻器日益廣泛的應(yīng)用，其性能和技術(shù)也在飛速發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下方面：（ 1）模塊化；（ 2）專用化；（ 3）軟件化；（ 4）網(wǎng)絡(luò)化；（ 5）低電磁噪聲、靜音化；（ 6）圖形化用戶界面；（ 7）引導(dǎo)式調(diào)試步驟；（ 8）參數(shù)趨勢圖形。現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 直 交方式（ VVVF，變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電，然后再把直流電轉(zhuǎn) 換成頻率、電壓均可控制的交流電，以供給電動機(jī)。 變頻器的發(fā)展已有數(shù)十年的歷史，在變頻器的發(fā)展過程中也曾出現(xiàn)過多種類型的變頻器，但是目前成為市場主 流的變頻器基本上有著圖 21所示的基本結(jié)構(gòu)。這就是 fU/ 控制的出發(fā)點(diǎn)。而電動機(jī)的轉(zhuǎn)速檢測則由速度傳感器和變頻器控制電路中的運(yùn)算電路完成。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。逆變電路在 CPU 控制下，將恒定的直流電你變成電壓和頻率均可調(diào)的三相交流電供給電動機(jī)負(fù)載。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計 12 圖 22 變頻器電路圖 [11] 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計 13 第 3 章 系統(tǒng)總體介紹 音樂噴泉的控制主要由 PLC 和變頻器完成，通過音樂的頻率信號控制 PLC。這樣音樂噴泉工作時噴水層次感明顯，視覺效果良好。 PLC 輸出口 — 連接到變頻器 DIN1—DIN3 端子上，通過 PLC 輸出地開關(guān)量控制變頻器 輸出 預(yù)置的固定頻率，變頻器輸出地預(yù)置頻率由設(shè)置參數(shù)決定。 序號 點(diǎn)號 符合 意義 1 Bit0 音頻信號輸入 2 Bit1 音頻信號輸入 3 Bit2 音頻信號輸入 4 Bit3 音頻信號輸入 5 Bit4 音頻信號輸入 6 Bit5 音頻信號輸入 7 Bit6 音頻信號輸入 8 Bit7 音頻信號輸入 9 K0 啟動按鈕 10 K1 停止按鈕 表 32 PLC 輸入點(diǎn)分配表 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計 16 序號 點(diǎn)號 符合 意義 1 KM1 1水泵工作 2 KM2 2水泵工作 3 KA1 1彩燈工作 4 KA2 2彩燈工作 5 DIN1 變頻器速度一 6 DIN2 變頻器速度二 7 DIN3 變頻器速度三 8 AIN+ 變頻器運(yùn)行 表 33 PLC 輸出點(diǎn)分配表 PLC 控制接線圖 啟動按鈕接入 PLC 的 端子，停止按鈕接入 端子， — 接收開關(guān)量信號， 和 端子直接控制兩個 LED 燈組的變換。 BOP 上的按鈕以及功能說明見表 41 狀態(tài)顯示 LCD 顯示變頻器當(dāng)前的設(shè)定值。電動機(jī)的反向用負(fù)號（－）表示或用閃爍的小數(shù)點(diǎn)表示。 連續(xù)多次按下此鍵，將輪流顯示以上參數(shù)。②選擇控制電機(jī)啟動、停止 方式，如通過變頻器面板還是端子。數(shù)字輸入與對應(yīng)頻率如表 44 所示 DIN1 1 0 1 0 1 0 1 DIN2 0 1 1 0 0 1 1 DIN3 0 0 0 1 1 1 1 頻率值（ Hz） 20 25 30 35 40 45 50 表 44 數(shù)字輸入與對應(yīng)頻率 相關(guān)參數(shù)的 說明 （ 1） 為了把變頻器的全部參數(shù)復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值，應(yīng)按照下面的數(shù)值設(shè)定參數(shù)（用 BOP， AOP 或必要的通訊選件）： 1. 設(shè)定 P0010 = 30 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計 21 2. 設(shè)定 P0970 = 1 （ 2） P0003 參數(shù)為“ 2” ， 變頻器的參數(shù)有 4 個用戶訪問級；即標(biāo)準(zhǔn)訪問級，擴(kuò)展訪問級，專家訪問級和維修級。 4 維修級：只供授權(quán)的維修人員使用 具有密碼保護(hù)。該參數(shù)的最小值 為0，最大值為 99，缺省值為 12。 該參數(shù)的最小值 為0，最大值為 99，缺省值為 0。如果有幾個固定北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計 24 頻率輸入同時被激活，選定的頻率是它們的總和。同時PLC 還控制水泵的啟動停止并 控制彩燈，實(shí)現(xiàn)彩燈組與 音樂節(jié)奏的同步變換。彩燈的控北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計 27 制與啟動按鈕的狀態(tài)無關(guān)，程序運(yùn)行后，彩燈就 開始工作。 RUN 模式 為 運(yùn)行程序， PLC 產(chǎn)生控制輸出 ,一般不能下載程序，但可設(shè)定為允許下載部分程序。 系統(tǒng)整體調(diào)試 整個硬件系統(tǒng)實(shí)物圖如圖 61 所示。這個設(shè)計內(nèi)容需要制作噴泉實(shí)物，不僅鍛煉了自己的動手能力，也提高了自身分析問題，設(shè)計系統(tǒng)的能力。 通過變頻器來控制水泵，變頻技術(shù)是集自動控制、微電子、電力電子、通信等技術(shù)于一體的高科技技術(shù)。 由于時間和本人的能力有限，該系統(tǒng)中還仍有不足之處，有待進(jìn)一步改進(jìn)。同時，又嚴(yán)格要求我們，不放過任何一個錯誤。在此表示誠摯的感謝和由衷的敬意。 由于這次是第一次接觸變頻器，閱讀查閱了大量相關(guān)資料，但是由于自身知識水平有限，不能完全深刻的理解變頻器的控制原 理，只對其基本原理和參數(shù)設(shè)置進(jìn)行了研究，這也為以后更近一步的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。 通過對 音樂噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計要求的 分析， 選擇 S7200 DC/DC/DC 型 PLC對轉(zhuǎn)換的音樂數(shù)字量信號進(jìn)行編程處理，完成 MM420 變頻器變速控制和彩燈閃爍的設(shè)計，滿足了 噴泉表演 的要求， 噴泉隨音樂節(jié)律高低實(shí)時變化噴射高度和間歇時間，加上彩燈隨音樂的變化， 豐富了 噴泉表演的 效果 。 系統(tǒng)采集處理音樂信號后， 變頻器開始工作，變頻器接收 PLC 送出的段速控制信號 來改變交流電源的頻率，使水泵接收到不同頻率 的單相交流電壓，水泵電機(jī)變速運(yùn)轉(zhuǎn)，噴出水柱的高度不斷改變。且編程軟件無法用遠(yuǎn)程操作使其改變。 以下程序是系統(tǒng)通過 PLC 控制變頻器的具體過程。變頻器預(yù)置了七個不同頻率，分別為：20Hz、 25Hz、 30Hz、 35Hz、 40Hz、 45Hz、 50Hz。 例如： FF1 + FF2 + FF3 3． 二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)（ BCD 碼）選擇 + ON 命令（ P0701 P0703 = 17）， 使用這種方法最多可以選擇 7 個固定頻率。只有一位數(shù)字時，表示只有主設(shè)定值，沒有附加設(shè)定值。該參數(shù)的最 小值 為0，最大值為 99，缺省值為 9。 可能的設(shè)定值： 0 工廠的缺省設(shè)置 1 BOP（鍵盤）設(shè)置 2 由端子排輸入 4 通過 BOP 鏈路的 USS 設(shè)置 5 通過 COM 鏈路的 USS 設(shè)置 6 通過 COM 鏈路的通訊板（ CB）設(shè)置 （ 4） P0701 參數(shù)為“ 17”，用來選擇數(shù)字輸入 1 的功能。 該參數(shù)的 最小值為 0，最大值為 4，缺省值為 1。 在本系統(tǒng)中需要是設(shè)置的參數(shù)有： （ 1） P0010 參數(shù)為“ 30”， P0970 參數(shù)設(shè)定為“ 1”， —— 變頻器復(fù)位到工廠設(shè)定值 （ 2） P0003 參數(shù)為“ 2” —— 擴(kuò)展用戶的參數(shù)訪問范圍 （ 3） P0700 參數(shù)為“ 2” —— 由模擬端子 /數(shù)字輸入控制變頻器 （ 4） P0701 參數(shù)為“ 17” —— BCD 碼選擇 +ON 命令 （ 5） P0702 參數(shù)為“ 17” —— BCD 碼選擇 +ON 命令 （ 6） P0703 參數(shù)為“ 17” —— BCD 碼選擇 +ON 命令 （ 7） P0704 參數(shù)為“ 1” —— 正轉(zhuǎn)啟動 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計 20 （ 8） P1000 參數(shù)為“ 3” —— 固定頻率設(shè)定值 （ 9） P1001 參數(shù)為“ 20” —— 固定頻率 1 為 20Hz （ 10） P1002 參數(shù)為“ 25” —— 固定頻率 2 為 25Hz （ 11） P1003 參數(shù)為“ 30” —— 固定頻率 3 為 30Hz （ 12） P1004 參數(shù)為“ 35” —— 固定頻率 4 為 35Hz （ 13） P1005 參數(shù)為“ 40” —— 固定頻率 5 為 40Hz （ 14） P1006 參數(shù)為“ 45” —— 固定頻率 6 為 45Hz （ 15） P1007 參數(shù)為“ 50” —— 固定頻率 7 為 50Hz 變頻器控制說明 系統(tǒng) 參數(shù)設(shè)計 說明 變頻器由數(shù)字信號控