基于plc的音樂噴泉系統(tǒng)設計學士學位論文(留存版)

　　

【正文】 control system software design of musical fountain， focusing on PLC programming and the transducer parameter settings. This paper is divided into six parts, the first part introduces the working principle of PLC briefly。 北方民族大學學士學位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設計 2 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。 PLC 的產生和發(fā)展 1987 年國際電工委員會（ IEC）頒布的可編程控制器標準草案中對 PLC 作了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)， 是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。 根據(jù) PLC 的結構，可以簡單地將 PLC 工作電路分為 3 部分，即輸入部分、內部程序執(zhí)行部分和輸出部分。變頻器以其具有調速、節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性廣泛應用于各個領域中：直流輸電、不同頻率電網系統(tǒng)的連接、靜止無功功率補償和諧波吸收、超導電抗器的電力儲存、高頻輸電；在運輸及產業(yè)行業(yè)中的交流電動機調速、超導懸磁浮列車、高速鐵路、電動汽車、產業(yè)用機器人；在家用電器方面有變頻空調、變頻洗衣機、變頻電動自行車等；軍事方面有通信、導航、雷達、宇宙設備的小型輕量 化電源等；石油行業(yè)已實現(xiàn)了采油的調速、超聲波驅動等 [5]。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段 。由于通過控制轉差頻率來控制轉矩和電流， 與 fU/ 控制相比其加減速特性和限制過電流的能力得到提高。由于 MICROMASTER420 具有全面而完善的控制功能，在設置相關參數(shù)以后，它也可用于更高級的電動機控制系統(tǒng)。 音樂噴泉組成 音樂噴泉水池設計 此小型音樂噴泉噴頭分三組。 CPU 226 的本機數(shù)字量 I/O 為 24 入 /16 出，最多可擴展 7 個擴展模塊，根據(jù) PLC 數(shù)字量輸出模塊的驅動方式不同，它又分為晶體管輸出（ DC/DC/DC）方式和繼電器輸出（ AC/DC/繼電器）方式。 停止變頻器 OFF1：按此鍵，變頻器將按選定的斜坡下降速率減速停車 .缺省值運行時此鍵被封鎖；為了允許此鍵操作，應設定 P0700 = 1。 增加數(shù)值 按此鍵即可增加面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。 該參數(shù)的 最小值為 0，最大值為 4，缺省值為 1。該參數(shù)的最 小值 為0，最大值為 99，缺省值為 9。 例如： FF1 + FF2 + FF3 3． 二進制編碼的十進制數(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。 以下程序是系統(tǒng)通過 PLC 控制變頻器的具體過程。 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，水泵電機變速運轉，噴出水柱的高度不斷改變。 由于這次是第一次接觸變頻器，閱讀查閱了大量相關資料，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)設置進行了研究，這也為以后更近一步的學習打下基礎。同時，又嚴格要求我們，不放過任何一個錯誤。 通過變頻器來控制水泵，變頻技術是集自動控制、微電子、電力電子、通信等技術于一體的高科技技術。 系統(tǒng)整體調試 整個硬件系統(tǒng)實物圖如圖 61 所示。彩燈的控北方民族大學學士學位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設計 27 制與啟動按鈕的狀態(tài)無關，程序運行后，彩燈就 開始工作。如果有幾個固定北方民族大學學士學位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設計 24 頻率輸入同時被激活，選定的頻率是它們的總和。該參數(shù)的最小值 為0，最大值為 99，缺省值為 12。數(shù)字輸入與對應頻率如表 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)字輸入與對應頻率 相關參數(shù)的 說明 （ 1） 為了把變頻器的全部參數(shù)復位為工廠的缺省設定值，應按照下面的數(shù)值設定參數(shù)（用 BOP， AOP 或必要的通訊選件）： 1. 設定 P0010 = 30 北方民族大學學士學位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設計 21 2. 設定 P0970 = 1 （ 2） P0003 參數(shù)為“ 2” ， 變頻器的參數(shù)有 4 個用戶訪問級；即標準訪問級，擴展訪問級，專家訪問級和維修級。 連續(xù)多次按下此鍵，將輪流顯示以上參數(shù)。 BOP 上的按鈕以及功能說明見表 41 狀態(tài)顯示 LCD 顯示變頻器當前的設定值。 PLC 輸出口 — 連接到變頻器 DIN1—DIN3 端子上，通過 PLC 輸出地開關量控制變頻器 輸出 預置的固定頻率，變頻器輸出地預置頻率由設置參數(shù)決定。 北方民族大學學士學位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設計 12 圖 22 變頻器電路圖 [11] 北方民族大學學士學位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設計 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。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。這就是 fU/ 控制的出發(fā)點。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換成直流電，然后再把直流電轉 換成頻率、電壓均可控制的交流電，以供給電動機。 PLC的掃描工作流程 如圖 12 所示 。 PLC 的基本結構 PLC 是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術而發(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相似。 北方民族大學學士學位論 文 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 軟件設計 3 第 1 章 PLC 基礎知識簡介 PLC 是在繼電器控制技術、計算機技術和現(xiàn)代通信技術的基礎上逐步發(fā)展起來的一項先進的技術。 基于 小型 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng)在實際生活中應用前景廣闊，值得推廣使用。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 摘要 本次設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，以音頻采集為基礎的小型音樂噴泉控制系統(tǒng)。 作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 Finally, introducing the debugging of the control system. KEY WORDS: musical fountain, software design, control system, PLC, Transducer 目錄 前 言 ............................................................... 1 第 1 章 PLC 基礎知識簡介 ............................................ 3 PLC 的產生和發(fā)展 ............................................ 3 PLC 的特點、分類與應用 ...................................... 4 PLC 的基本結構 .............................................. 4 PLC 的工作原理及工作過程 .................................... 5 第 2 章 變頻器基礎 .................................................. 7 變頻器概述 ................................................. 7 變頻器技術的發(fā)展 ...................................... 7 變頻器的分類 .......................................... 8 變頻器的工作原理以及控制方式 ............................... 8 變頻器的工作原理 ...................................... 8 變頻器的控制方式與性能 ................................ 9 MICROMASTER 420 概述 ....................................... 10 MM420 變頻器的電路結構 ..................................... 11 第 3 章 系統(tǒng)總體介紹 ............................................... 13 音樂噴泉組成 .............................................. 13 音樂噴泉水池設計 ..................................... 13 控制系統(tǒng)組成 ......................................... 13 變頻器設計 ................................................ 14 變頻器選型 ........................................... 14 變頻器控制接線圖 ..................................... 14 PLC 設計 ................................................... 15 PLC 選型 ............................................. 15 PLC 輸入 /輸出點分配 .................................. 15 PLC 控制接線圖 ....................................... 16 第 4 章 變頻器控制參數(shù)設計 ........................................ 17 MM420 變頻器操作面板 ....................................... 17 變頻器參數(shù)設置方法 ........................................ 18 變頻器參數(shù)設置 ............................................ 19 變頻器控制說明 ............................................ 20 系統(tǒng)參數(shù)設計說明 ..................................... 20 相關參數(shù)的說明 ....................................... 20 第 5 章 PLC 控制系統(tǒng)設計 ........................................... 25 PLC 控制流程 ............................................... 25 主要控制程序 .............................................. 28 第 6 章 系統(tǒng)調試 ................................................... 30 P