【正文】 Q 1 . 4 Q 1 . 5 Q 1 . 6 Q 1 . 7 F R 1R U S V W F R S 5 4 0 S T F R L R M R H M ～ TR US VT WF R S T F R L R M R H F R 3 M ～ F R 2R U S V W F R S 5 4 0 S T F R L R M R H M ～ TR US VT WF R S 5 4 0S T F R L R M R H F R 4 M ～ 第 1 組第 2 組第 3 組第 4 組K M 1S 5 4 04 系統(tǒng)軟件設計 21 4 系統(tǒng) 軟件 設計 在對控制系統(tǒng)進行分析和硬件設計的基礎上，根據(jù)軟 PLC 控制系統(tǒng)工藝流程和系統(tǒng)控制要求，對軟 PLC 進行了軟件設計。 2） 圖 所示 為 主程序流程圖 當軟 PLC 運行時，軟 PLC 開始進行參數(shù) 初始化，并開始掃描系統(tǒng)程序，當按下 啟動按鈕，系統(tǒng)主程序將執(zhí)行的步驟有： 讀入 7 組表數(shù)據(jù)，并選擇變頻器，開始 計時每 讀一次 AIW0 中的值，將所 讀值存到累加器 AC0 中，用 AC0 與內 部設定值相比較，然后判斷具體調用哪 個子程序，選定后運行子程序，結束。h1 圖 41 主程序流程圖 學士學位論文 22 N Y 開 始 結 束 正常運行 停止讀 AIW0 的值 按下 停止按鈕 圖 42 強制停止流程圖 3） 圖 42 是所示為強制停止流程圖 在系統(tǒng)需要關閉時，不管是出現(xiàn)何種情況的問題，都可以直接按下停止按鈕即可，此時軟 PLC 會停止所有工作。如：假設四次采樣都是對應第 1 組數(shù)據(jù)輸出，那么第一次的應該輸出到變頻器 1，第 2次的應該輸出到變頻器 2，依次類推即 可 。邏輯運算包括邏輯與、邏輯或、邏輯非、邏輯異或，以及數(shù)據(jù)比較，數(shù)據(jù)類型為字節(jié)型 BYTE，字型 WORD，雙字型 DWORD。 LD（ Load）， LDN（ Load Not）與線圈驅動指令 =（ Out） A（ And）， AN（ And Not） O（ Or）， ON（ Or Not） /復雜位指令 S（ Set） /R（ Reset） ：接通延時定時器指令 TON（ OnDelay Timer） 指令：遞增計數(shù)器指令 CTU（ Counter Up） ：整數(shù)比較指令 運算指令包括算術運算指令和邏輯運算指令。因此必須提前選擇變頻器，在選擇變頻器的時候，本設計中用到了加法、除法等基本指令，通過編程運算，當變量寄存器 VW500 中所存余數(shù)等于 0 時，選擇變頻器 1；當變量寄存器 VW500 中所存余數(shù)等于 1時，選擇變 頻器 2；當變量寄存器 VW500 中所存余數(shù)等于 2時，選擇變頻器 3；當變量寄存器 VW500中所存余數(shù)等于 3 時，選擇變頻器 4；這樣依次循環(huán)，達到了根據(jù)表數(shù)據(jù)對應輸出到某個變頻器上的目的 。h1 0 x = 參數(shù)初始化 4 6 Y N 按下啟動按鈕 2 q / L分析完工藝流程和控 制要求后，根據(jù)工藝的總體要和控制系 統(tǒng)的具體情況，畫出控制系統(tǒng)的流程圖。變頻器的電源線直接從三相交流電獲得，分別接至 R、 S、 T 三個端子上，對應的輸出 到潛水泵，潛水泵則接至 U、 V、 W三個端子上，該控制系統(tǒng)電路中有熔斷、熱繼電器兩大保護裝置。 3)數(shù)字量輸出 數(shù)字量輸出包括：變頻器和潛水燈兩部分。 在整個軟 PLC 外部硬件連接圖中，包括數(shù)字量、模擬量的輸入接線和數(shù)字量輸出接線三個部分： 2 H / m H / m H / m 20/ x =1 x =1 x =1 20 x = x = x = x = x = x = QS x = 0 x = 0 x = 0 配用電動機額定功率（ kw） 水泵級數(shù)（單位不標注 ） 額定揚程（ m） 額定流量（ m3/h） 充水式小型潛水電泵 學士學位論文 20 1)數(shù)字量輸入 數(shù)字量輸入點有兩個分別為 和 ，其中 為啟動按鈕，當按下 時，軟 PLC 進入程序運行狀態(tài)，并對程序進行循環(huán)掃描； 為停止按鈕，當按下 時，系統(tǒng)會停止所有程序的掃描，并能控制到此時無輸出，而且同時將所有置位信號復位。 軟 PLC 的外部硬件 連接關系 軟 PLC 的輸入與輸出最好分開走線，開關量與模擬量也要分開敷設。 ：該電機為自循環(huán)充水式冷卻；電纜用三相四線 JHS 型噴泉專用電纜；葉輪采用了防松動裝置； 濾網(wǎng)護罩采用全不銹鋼材料；電機內腔定轉子采用進口涂料，提高了水下電機耐腐蝕性，通過以上結構改進使之更適于噴泉工程專業(yè)要求。其內部程序根據(jù)需要和要求按一定 規(guī)律或規(guī)則進行編程。 學士學位論文 18 圖 34 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，即可選擇各種速度 (RH,RM,RL)。 根據(jù)控制功能將通用變頻器分 3 種類型。根據(jù)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， 為了明確每個輸入端傳入數(shù)據(jù)的意義和每個輸出線圈所控制的量，給出 I/O 資源配置表如表 34 和表 35所示。轉換后的數(shù)據(jù)經光電隔離，再經數(shù)據(jù)驅動器，送入中間寄存器。通常生產 現(xiàn)場可能有多路模擬信號需要采集，各模擬量的類型和參數(shù)都可能不同，這就需要在進入模板前，對模擬量信號進行轉換和預處理，把它們變換成輸入模板能統(tǒng)一處理的電信號，經多路轉換開關進行多中選一，再將已選中的那路信號進行 A/D 轉換，轉換結束進行必要處理后，送入數(shù)據(jù)總線供 CPU 存取，或存入中間寄存器備用。例如 : PROFIBUS 等 7)調試和在線功能（發(fā)現(xiàn)調試錯誤，驗證監(jiān)控邏輯的正確性） 8)多種設備管理（板卡、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng) 、串口、專用卡） 通過 PLCDevman設備管理工具 模擬量擴展單元 模 板選擇 對與整個音樂噴泉控制系統(tǒng)來說，硬件的組成及選擇都是關系到設計是否合理的一個重要依據(jù)。 KingAct 的特點 : KingACT 是一種基于 PC 機開發(fā)結構的控制系統(tǒng)，它具有硬 PLC 在功能、可靠性、速3 系統(tǒng)硬件設計 15 度、故障查找等方面的特點，利用軟件技術可以將標準的工業(yè) PC轉換成全功能的 PLC過程控制器。 C. 支持在組態(tài)王的畫面中播放動畫，以動態(tài)的動畫完成對工業(yè)現(xiàn)場的模擬，增強美觀效果。 2）軟件配置 軟件配置為： Windowns NT + +組態(tài)王 +KingAct。 通訊端口： RS485 x1 或 RS232 ADAM5000E 在控制應用和數(shù)據(jù)采集上提供了多種功能。 通訊速率最 高可達 Kbps 這個系統(tǒng)核心很小，但對用戶提供了很多好的功能。除了模擬量輸出以外， PCL726 還提供了 16 位數(shù)字量輸出和 16位數(shù)字量輸入。 如 表 33 所示 表 33 系統(tǒng)數(shù)字量輸出所需各元器件功能及所占軟 PLC 點數(shù) 項目名稱 輸入點 數(shù) 備 注 總點數(shù) 啟動變頻器開關量 5 控制變頻器運行 輸出總點數(shù)：24 變頻器速度開關量 12 選擇變頻器頻率 水下等光控制輸出 7 水下燈光的控制 軟 PLC 的選型 由以上對廣場音樂噴泉控制系統(tǒng)的組成、工作過程、 I/O 點的估算等分析可知， 系統(tǒng)中實際需要數(shù)字量輸入點 2 點 ,模擬量輸入模塊 1 個，數(shù)字量輸出點 24 點，輸出擴展模塊 1 個 。在對系統(tǒng)的控制要求進行分析后，可以大概確定系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)。在確定控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的相互關系之后，就可以進行分配輸入輸出設備。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旋轉速度變化成比例 ,潛水泵的旋轉速度又與給變頻器所設定的頻率以及頻率變化速度成比 例。 音樂噴泉控制系統(tǒng)硬件組成部分如圖 所示。同時，在后續(xù)的設計中 將綜合 考慮控制系統(tǒng)的技術性能。 B． 技術性能 1）軟 PLC 選型：軟 PLC 的選擇是否能讓功能與任務相適應；軟 PLC 的處理速度是否滿足實時控制的要求； 2）擴展模塊的選擇： 開關量輸入模塊工作電壓的選擇；開關 量輸出模塊輸出方式的選擇；模擬量輸入模塊的模擬量值的輸入范圍考慮。 對選定方案的分析 A． 可行性分析 1）功能可行性分析： 由于系統(tǒng)各主要部分所需要滿足的功能步驟及要求大多是開關量信號，所以選擇可編程序邏輯控制器是完全能夠滿足其功能要求的。軟 PLC 所具有的準確、精密、快速、穩(wěn)定的特點和多點控制的功能已使它成為現(xiàn)代高技術音樂噴泉工程中不可缺少的設備。 4)可連接為控制網(wǎng)絡系統(tǒng) 軟 PLC 可連成功能很強的網(wǎng)絡系統(tǒng)。 2)編程簡單，使用方便 軟 PLC 采用面向控制過程、面向問題的 “自然語言 ”編程，容易掌握。但是，如果利用單片機作為控制系統(tǒng)，其性能會受到相學士學位論文 8 應的影響，不能很好的適應到極其惡劣的工業(yè)環(huán)境中去。其優(yōu)點有：可以做成專用的控制系統(tǒng)，程序被固化，保密性強，可靠性較高，操作簡單，并且易于維護。另外，控制系統(tǒng)的能量消耗大、維修保養(yǎng)工作量大等缺點，從而降低了其經濟性。 下面我們就如何能方便、簡單地實現(xiàn)音樂噴泉的以上功能及經濟角度等方面，將在音樂噴泉控制系統(tǒng)中常用的各種控制控制器或控制電路的優(yōu)缺點進行簡單地比較。當轉速的快慢、音樂音頻信號各頻率對應聲音信號的強度 , 通過變頻控制系統(tǒng)就可以將音頻信號的變化用噴泉的 水柱表現(xiàn)出來 , 水柱的高低按線性比例反映音頻信號的幅度。 5)水型的節(jié)奏隨動控制 對于不同的音樂，其水型的跳躍和搖擺是與樂曲的節(jié)奏同步的，表演出音樂噴泉的激情和活力。 此音樂噴泉 控制系統(tǒng)能提供可調整的 噴泉延時，使水型與樂曲達到同步的效果。 1)樂曲播放 音樂噴泉所播放的樂曲可以從 電腦 播放器播 放，通過功率放大器，將所選歌曲分為兩路輸出，一路輸出到音 箱 設備，另一路輸出到 A/D 轉換模塊對音頻信號進行采樣。因此，本設計的重點在于音樂與噴泉的同步實時性，在控制系統(tǒng)中采用了變頻調速，通過變頻器來控制電動機，從而達到快速反應的目的，所以下面所介紹的是本設計對音樂噴泉控制系統(tǒng)所需要達到的要求、效果。通過分析該控制系統(tǒng)的各部分的功能要求