【正文】 1 隔 2 秒依次噴水 ,一起噴水 15 秒后停下 ,再按 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)。 第二種花樣 , 3 同時噴水 ,延時 3 秒后 3 停噴 ,同時 4 噴水 ,交替運行 5 次后 4 一起噴水 ,30 秒后停止 ,以此規(guī)律循環(huán)。 第三種花樣 , 4 按順序延時 2 秒噴水 ,然后一起噴 30 秒后 4 再分別延時 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。在第一種花樣中， 3 管為中速正轉(zhuǎn)噴水， 4 管為慢速正轉(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 ,接通 X5 輸入端。此時可實現(xiàn)三路燈光的控制 ,即 3,4 任意一層噴水時 ,紅色燈亮 。2 噴水時 ,黃色燈亮 。所有的噴頭噴水時 ,綠色燈亮。 花式噴泉池示意圖如圖 21 所示： 圖 21 花式噴泉池示意圖 基于 PLC 與變頻器控制的花樣噴泉設(shè)計 第 5 頁 共 33 頁 花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖及通信圖 在噴泉中，通過按鈕開關(guān)信號來控制 PLC；因為有 4 層噴水，因此用了 1 個變頻器來控制 4 個水泵?；ㄊ絿娙刂葡到y(tǒng)的原理圖如圖 22 所示： 按 鈕開 關(guān) 信 號P L C電 源變 頻 器水 泵 圖 22 花式噴泉控制系統(tǒng)原理圖 基于 PLC 與變頻器控制的花樣噴泉設(shè)計 第 6 頁 共 33 頁 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 可編程控制器 (PLC)的選型 PLC 概述 可編程控制器，英文稱 Programmable Controller，簡稱 PLC，本課題中 用 PLC 作為它的簡稱。 PLC 是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機。它通過運行存儲在其內(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，進而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負(fù)載的控制。 PLC 基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普通計算機進行入出信息變換時，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 則要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的實際使用。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 的物理實現(xiàn)，可以說是 PLC 實現(xiàn)控制的兩個基本要點。 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)，因而具有以下基本的功能： ○ 1 邏輯處理功能； ○ 2 數(shù)據(jù)運算功能； ○ 3 準(zhǔn)確定時功能； ○ 4 高速計數(shù)功能； ○ 5 中斷處理（可以實現(xiàn) 各種內(nèi)外中斷）功能； ○ 6 程序與數(shù)據(jù)存儲功能； ○ 7 聯(lián)網(wǎng)通信功能； ○ 8 自檢測、自診斷功能。 可以說，凡普通小型計算機能實現(xiàn)的功能， PLC 幾乎也都可以做到。 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擬的。豐富的功能為 PLC 的廣泛應(yīng)用提供了可能，同時，也為自動門行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化及智能化創(chuàng)造了條件。 PLC 的選型 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就 是 PLC 工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng) 。 1． 輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 I/O 點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加 10%～ 20%的可擴展 。 余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。 2． 存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程 序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng) 基于 PLC 與變頻器控制的花樣噴泉設(shè)計 第 7 頁 共 33 頁 用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點數(shù)的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（ 16位為一個字），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 2020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)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時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)省存儲器容量。 （ 2） 編程功能 離線編程方式： PLC 和編程器公用一個 CPU，編程器在編程模 式時， CPU 只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式， CPU 對現(xiàn)場設(shè)備進行控制，不能進行編程。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 CPU 負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(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，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，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，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如 C， Basic 等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 （ 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 PLC 內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對 PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 PLC 的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的要求， 并影響平均維修時間。 4． 機型的選擇 通過對輸入 /輸出點的選擇、對存儲容量的選擇、對 I/O 響應(yīng)時間的選擇以及輸出負(fù)載的特點選型的分許。 該控制系統(tǒng)選用三菱公司 FX2N 系列的 PLC。它體積小 ,重量輕 ,使用壽命長 ,編程和維護方便 ,故障率低 ,通過擴展模塊的連接 , 可以增加輸入 / 輸出點數(shù)。我設(shè)計的花式噴泉模型共有 6 個輸入 ,11 個輸出 ,因此 ,選用型號為 FX2N32MR 的 PLC。 基于 PLC 與變頻器控制的花樣噴泉設(shè)計 第 8 頁 共 33 頁 PLC 的優(yōu)點 ，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用 嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣， 整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 ，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PL