【正文】 制，將 P0700 參數(shù)設(shè)置為“ 2”，控制編碼形式為 BCD碼，實(shí)現(xiàn)變頻器對水泵電機(jī)多段調(diào)速控制。 增加數(shù)值 按此鍵即可增加面板上顯示的參數(shù)數(shù)值。如果變頻器 /電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行，按此鍵將不起作用。 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(yùn)行時(shí)此鍵被封鎖；為了允許此鍵操作，應(yīng)設(shè)定 P0700 = 1。由變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使水柱發(fā)生變化。 CPU 226 的本機(jī)數(shù)字量 I/O 為 24 入 /16 出，最多可擴(kuò)展 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，根據(jù) PLC 數(shù)字量輸出模塊的驅(qū)動(dòng)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。 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(jì) 14 變頻器設(shè)計(jì) 變頻器選型 由于控制系統(tǒng)較簡單，本次設(shè)計(jì)選擇 MM420 變頻器來控制水泵轉(zhuǎn)速。 音樂噴泉組成 音樂噴泉水池設(shè)計(jì) 此小型音樂噴泉噴頭分三組。當(dāng)采取模擬電壓信號(hào)輸入方式輸入給定頻率時(shí)，為了提高交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制精度，必須配備一個(gè)高精度的直流電源。由于 MICROMASTER420 具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。因此，通 過控制電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位（即定子電流矢量），即可以分別對電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的[9]。由于通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制轉(zhuǎn)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。但是，對于一個(gè)實(shí)際的交流調(diào)速控制系統(tǒng)來說，事情遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是那么簡單。變頻器就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段 。 （ 3） 按控制方式分類： ① fU/ 控制； ② 轉(zhuǎn)差頻率控制； ③ 矢量控制。變頻器以其具有調(diào)速、節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中：直流輸電、不同頻率電網(wǎng)系統(tǒng)的連接、靜止無功功率補(bǔ)償和諧波吸收、超導(dǎo)電抗器的電力儲(chǔ)存、高頻輸電；在運(yùn)輸及產(chǎn)業(yè)行業(yè)中的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速、超導(dǎo)懸磁浮列車、高速鐵路、電動(dòng)汽車、產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人；在家用電器方面有變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)、變頻電動(dòng)自行車等；軍事方面有通信、導(dǎo)航、雷達(dá)、宇宙設(shè)備的小型輕量 化電源等；石油行業(yè)已實(shí)現(xiàn)了采油的調(diào)速、超聲波驅(qū)動(dòng)等 [5]。 PLC 工作時(shí)，總是從第一條指令開始按照用戶程序所固有的順序逐條執(zhí)行，直至用戶程序結(jié)束，然后再返回到第一條指令，開始新一輪的程序執(zhí)行過程。 根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)，可以簡單地將 PLC 工作電路分為 3 部分，即輸入部分、內(nèi)部程序執(zhí)行部分和輸出部分。 1. 可靠性高，抗干擾性強(qiáng) 2. 編程簡單、使用方便 3. 易于安裝、調(diào)試、維修 4. 功能完善，通 用性強(qiáng) 5. 體積小，能耗低 [2] 2． PLC 的分類 目前， PLC 的種類很多，規(guī)格性能不一，通?？筛鶕?jù)它的結(jié)構(gòu)形式、容量或功能進(jìn)行分類。 PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展 1987 年國際電工委員會(huì)（ IEC）頒布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)算操作的電子系統(tǒng)， 是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 由于音樂噴泉系統(tǒng) 控制的復(fù)雜性，如果采用常規(guī)繼電器控制，音樂噴泉 控制的可靠性較差，并且接線復(fù)雜。 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(jì) 2 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。這種控制方式不必對音樂預(yù)先進(jìn)行編輯處理，所以對任何新版音樂文件甚至現(xiàn)場即興演奏都可響應(yīng)。 關(guān)鍵 詞 ： 音樂噴泉， 軟件設(shè)計(jì) ,控制系統(tǒng) ， 可編程控制器， 變頻器 ABSTRACT The purpose of this design is to design a small musical fountain based on the control system use a small PLC as the control of the core, inverter control water column height and the audio collection is the foundation of the system .We choose S7200 Micro PLC as the core of the system and use MICROMASTER 420 to control pumps. This paper mainly introduces the 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。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 北方民族大學(xué) 學(xué)士學(xué)位論文 論文題目 : 基于 PLC 的音樂噴泉控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) —— 軟件 設(shè)計(jì) 北方民族大學(xué)教務(wù)處制 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽 名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 the second part mainly introduces the working principle of transducer。 隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，可編程控制器和變頻調(diào)速器技術(shù)正大步走進(jìn)噴泉控制領(lǐng)域，發(fā)揮著不可替代的作用。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控 制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。采用 PLC 控制后，由于 PLC 是采用程序控制 ，是軟接線，因此可靠性大大提高了。它采用一類可編程序的存儲(chǔ) 器，用于 其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等 面向用戶的指令 ，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。按照結(jié)構(gòu)形式分類， PLC 可分為整體式 PLC、模塊式 PLC、疊裝式 PLC；按照容量分類， PLC 可分為小型 PLC（ I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 256 以下）、中型 PLC（ I/O 點(diǎn)數(shù)一般在 256~1024 點(diǎn)之間）、 大型 PLC（ I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 以上）；按功能分類， PLC 可分為低檔機(jī)、中檔機(jī)、高檔機(jī)。輸入部分的主要功能就是檢測各外部輸入信號(hào)的狀態(tài)，并將結(jié)果存放到輸入映像寄存器中，供程 序執(zhí)行過程中查詢。程序的每一次執(zhí)行過程稱為一次掃描過程。 變頻器技術(shù)的發(fā)展 變頻器用于交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往任何交、直流調(diào)速方式，而且其結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、安裝調(diào)試、使用方便、保護(hù)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著，是交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的主流技術(shù)。 （ 4） 按電壓等級(jí)分類： ① 低壓型變頻器； ② 高壓大容量變頻器。 [8] 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(jì) 9 變頻器 首先是將交流電變?yōu)橹绷麟?， 然后用電子元件對直流電進(jìn)行開關(guān)變?yōu)榻涣麟?。這是因?yàn)楫?dāng)電動(dòng)機(jī)電源的頻率被改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部阻抗也將隨之改變，從而引起勵(lì)磁電流的變化，使電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)勵(lì)磁不足或勵(lì)磁過強(qiáng)的情況。另外它有速度調(diào)節(jié)器，利用速度反饋進(jìn)行速度閉環(huán)控制，速度的靜差小，適用于自動(dòng)控制系統(tǒng)。 MICROMASTER 420 概述 MICROMASTER420 是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列。 MICROMASTER 420 既可用于單機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也可集成到‘自動(dòng)化系統(tǒng)’中。 模擬輸入 4 端，為用戶提供了兩對模擬電壓給定輸入端，作為頻率給定信號(hào)，經(jīng)變頻器內(nèi)的模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，提供給 CPU 來控制系統(tǒng)。外圈九個(gè)噴頭，中圈六個(gè)噴頭，噴水口直徑，中心主噴頭用集流直上噴頭，它比一般直流噴頭噴水流量大，當(dāng)水泵大功率運(yùn)行時(shí)，有壯觀的噴水直徑和高度。MM420 是通用變頻器，是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器，適用于各種變頻驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)本設(shè)計(jì)的控制要求，選擇 CPU 226 DC/DC/DC 型 PLC 作為控制核心。 變頻器的主要任務(wù)是把工頻電源變換為另一頻率的交流電，以滿足交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速的需要，本系統(tǒng)中變頻器主要用來接受來自經(jīng) PLC處理的音樂控制信號(hào)，輸出頻率不同的 交流電，從而使水泵的噴水狀態(tài)不斷變化，實(shí)現(xiàn)了噴泉噴水隨音樂高低呈現(xiàn)不同的形態(tài)。 OFF2：按此鍵兩次（或一次，但時(shí)間較長）電動(dòng)機(jī)將在慣性作用下自由停車。 此鍵用于瀏覽輔助信息。 減少數(shù)值 按此鍵即可減少面板上顯示的參數(shù)數(shù)值 . 表 41 基本操作面板（ BOP）上的按鈕 及其功能 [13] 變頻器參數(shù)設(shè)置方法 用 BOP 可以更改參數(shù)的數(shù)值，下面以更改過濾功能參數(shù) P0004 為例介紹數(shù)值的更改步驟， 見表 42；并以選擇命令 /設(shè)定值源 P0719 為例說明如何修改參數(shù)的數(shù)值，見 表 43。變頻信號(hào)由 PLC 發(fā)出，接入變頻器為用戶提供的 3 個(gè)完全可編程的數(shù)字輸入端， 3 個(gè)數(shù)字輸入量控制變頻器的 7 種頻率輸出，通過參數(shù)設(shè)置 7 種不同的固定頻率。 0 用戶定義的參數(shù)表 1 標(biāo)準(zhǔn)級(jí)：可以訪問最經(jīng)常使用的一些參數(shù)。該參數(shù)的最小值為 0，最大值為 99，缺省值為 1。 本系統(tǒng)中設(shè)置 P0703 為“ 17”即 固定頻率設(shè)定值（二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)（ BCD 碼）選擇 + ON 命令） 。 本系統(tǒng)設(shè)置P1000 參數(shù)為“ 3”選擇 固定頻率設(shè)定值 （ 9） P1001 參數(shù)為“ 20” ，該參數(shù)用來 定義固定頻率 1 的設(shè)定值。各個(gè)固定頻率的數(shù)值根據(jù)表 45 所示選擇。通過改變輸出電流的頻率來控 制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)水柱的高低變換。 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(jì) 29 首先根據(jù) — 的輸入值，控制中間狀態(tài) — 的數(shù)值，由于輸入值是從低到高的一串“ 1”，所以高位為“ 1”低位也一定為“ 1”，如 為“ 1”，— 為“ 0”，則 一定均為“ 1”，此時(shí) 的值為“ 1”，則 — 的輸出值為 100，結(jié)合 數(shù)字輸入與對應(yīng)頻率 選擇表，可知變頻器輸出 20Hz的交流電控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。而面板上的控制開關(guān)置 RUN 位置， 則 PLC 處于 RUN模式，但編程軟件可用遠(yuǎn)程操作使其改變?yōu)?STOP 模式。同時(shí) PLC 隨音樂信號(hào)控制彩燈的閃爍。 本次設(shè)計(jì)的控制核心采用了 PLC，所以必須對 PLC 的控制原理有進(jìn)一步地認(rèn)識(shí)。 這次設(shè)計(jì)分為硬件部分和軟件部分，就更需要和搭檔良好配合，程序編制以及參數(shù)設(shè)置，都要 基于 硬件，并服務(wù)于硬件。 祝老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對我產(chǎn)生重要影響。 祝老師對同學(xué)們的畢業(yè)設(shè)計(jì)盡心盡力，竭盡所能的傳授我們更多的知識(shí)與方法。 這也提高了自己團(tuán)隊(duì)配合設(shè)計(jì)的能力。它的應(yīng)用范圍大致介于繼電器控制裝置與過程控制的工業(yè)計(jì)算機(jī)之間，適用于控制功能要求比較復(fù)雜，輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較多的系統(tǒng)。從拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)課題到論文的最后提交，這短短的幾個(gè)月，我感覺自己收獲頗多。 在將所有設(shè)備安裝好，所有連線都接好的情況下進(jìn)行實(shí)際調(diào)試，也就是 PLC程序的現(xiàn)場調(diào)試 [14]。 STOP 模式可下載程序，但不能運(yùn)行程序， PLC 沒有輸出。 系統(tǒng)控制流程如圖 51 所示 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(jì) 26 啟動(dòng)啟動(dòng)按鈕按下啟動(dòng)第一臺(tái)水泵延時(shí) 10 s停止按鈕按下啟動(dòng)第二臺(tái)水泵停止按鈕按下停止第一臺(tái)水泵停止第二臺(tái)水泵控制彩燈隨變頻器輸出頻率閃爍選擇變頻器頻率控制電機(jī)轉(zhuǎn)速