【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 6）編寫程序，這是整個(gè)花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。 系統(tǒng)控制方案 花式噴泉系統(tǒng)的控制要求如下： 一、按下啟動(dòng)按鈕 ,噴泉控制裝置開始工作 。按下關(guān)閉按鈕 ,噴泉控制 裝置停止工作 . 二、噴泉的工作方式由花樣按鈕來自行選擇 . 三、花樣選擇開關(guān)用于選擇噴泉的噴水花樣 . 1. 花樣一 :按下一號(hào)按鈕 : 噴頭 1(3S) 噴頭 2(3S) 噴頭 3(3S) 然后重復(fù)循環(huán) 2. 花樣二 :按下二號(hào)按鈕 : 噴頭 2(2S) 噴頭 2 3(2S) 噴頭 1 3（ 2s) 循環(huán)五次后 ,噴頭 1 2 3 全開 25S. 噴頭布置如圖 1 4 圖 1 花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖 在噴泉中，通 過按鈕開關(guān)信號(hào)來控制 PLC。花式噴泉控制系統(tǒng)的原理如圖 2所示： 圖 2 5 3 可編程 控制器 （ PLC）的選擇 PLC 的基本知識(shí) 3, 可編程序控制器，英文稱 Program mable Controller,簡(jiǎn)稱 PLC，在可編程序控制器發(fā)展的初期，不同的開發(fā)制造商對(duì) PLC 有不同的定義，為使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和控制規(guī)范化國(guó)際電工委員會(huì)曾于 1982年 11月頒發(fā)了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿， 1985年 1月又發(fā)表了第二稿，草案中對(duì)可編程序控制器的定義是：可編程序控制器是一種 數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。 其具有以下基本的功能： ； ； ； ； （可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)部中斷）功能； ； ； 、自診斷功能。 它還有以下優(yōu)點(diǎn)： ，抗干擾能力強(qiáng) PLC是專工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此在設(shè)計(jì) PLC時(shí)，采取了很多可靠的抗干擾措施 ，使用方便 用戶不用自己去設(shè)計(jì)其他裝置。所做的工作只是設(shè)計(jì)滿足控制對(duì)象的控制要求的應(yīng)用 程序。對(duì)于一個(gè)控制系 （ 2）軟件措施 :對(duì)程序進(jìn)行檢查和檢驗(yàn) 統(tǒng)，當(dāng)控制要求改變時(shí)，只需修改程序，就能改變控制功能。 ，使系統(tǒng)組合靈活方便 用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)行組合，為用戶提供了很大的方便， ，便于掌握 PLC 的開發(fā)制造商采取了與繼電接觸器控制原理相似的梯形圖語(yǔ)言，這樣方便一線工人掌握和學(xué)習(xí)，易學(xué)易懂。 由于采用了模塊化設(shè)計(jì)的的方法，使得設(shè)計(jì)工作所需的時(shí)間大大縮短，加快了工程的進(jìn)度。 PLC的用途 PLC的應(yīng)用通常有下用途： （ 1）順序控 制 在工業(yè)控制中， PLC 采用其步進(jìn)指令編程或用移位寄存器編程的功能實(shí)現(xiàn)順序控制。 （ 2）開關(guān)量邏輯控制 PLC運(yùn)用其強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，通過準(zhǔn)確高效地控制開關(guān)量可以實(shí)現(xiàn)各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的邏輯控制，這是 PLC取代傳統(tǒng)的繼電器 接觸器的控制根本原因。 （ 3）模擬量控制 PLC中配置有 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換模塊?，F(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力、流量、速度等這些模擬量經(jīng)過 A/D模塊轉(zhuǎn)換位數(shù)字量，傳送到 PLC中，經(jīng)過 PLC中的微處理器進(jìn)行處理后，經(jīng) D/A 6 模塊轉(zhuǎn)換后，變成模擬量去控制被控對(duì)象，這樣就可以實(shí)現(xiàn) PLC對(duì)模擬量的控制。 （ 4）定時(shí)和計(jì)數(shù)控制功能。 （ 5）數(shù)據(jù)處理 PLC可以通過數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的比較、轉(zhuǎn)換、通信、顯示等功能。 （ 7）通信和聯(lián)網(wǎng) 現(xiàn)在 PLC 一般都有通信功能，它可以對(duì)輸入和輸出進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，又能實(shí)現(xiàn)可編程控制器主機(jī)與可編程控制器主機(jī)、可編程控制器主機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信，這樣用 PLC可以方便地進(jìn)行分布式控制，這樣就能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)線的集中控制和管理。為實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，智能化提供了條件。 PLC 的選型 PLC種類的介紹 全球 PLC有二百多種，國(guó)內(nèi)常用 PLC也就二三十種，常用的有 德國(guó) 西門子 ， 法國(guó) 施耐德 ，美國(guó) AB， ABB， GE日本歐母龍， 三菱 ， 松下 ，韓國(guó)， 三星 ，國(guó)產(chǎn)和利時(shí)， 科創(chuàng) 思等。 三菱 PLC相對(duì)于其他的 PLC價(jià)錢比較高，但是性能相對(duì)強(qiáng)大，可操作性強(qiáng)，有相配套的伺服系統(tǒng)和組態(tài)軟件。而且在大學(xué)期間我所接觸的也大多數(shù)是日三菱公司的 PLC。三菱 PLC的種類分為 FX1N， FX2N， FX3U， FX3G等， FX1N， FX2NPLC與 FX2N32MR相比功能更為強(qiáng)大，為升級(jí)產(chǎn)品，但由于本系統(tǒng)所需功能和技術(shù)要求 FX2N完全能夠解決，所以從經(jīng)濟(jì)方面考慮選用三菱FX2N32MR系列產(chǎn)品。 按照本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、工作環(huán)境、監(jiān)測(cè)對(duì)象等方面出發(fā)，三菱 PLC完全可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。如今三菱 PLC的種類分為 FX1N， FX2N， FX3U， FX3G等系列，其中 FX1N， FX2N是以 FX1N為根基沿用而來的，生產(chǎn)價(jià)錢比 FX1N略高，且完全可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，所以本次設(shè)計(jì)選用三菱 FX2N32MR的 PLC作為本系統(tǒng)的控制器。 FX2N32MR系列可以根據(jù)對(duì)象不同，可以選用不同的型號(hào)和不同數(shù)量的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一機(jī)架上。 PLC基本結(jié)構(gòu)：可編程序控制器實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)，基本構(gòu)成為： 一、 電源 二、中央處理單元 (CPU) 三、存儲(chǔ)器： 四、輸入輸出接口電路 五、功能模塊 六、通信模塊 其中， PLC 的工作過程一般分為三個(gè)階段， 一、輸入采樣階段 這一階段用掃描的方式將暫存的數(shù)據(jù)讀入，然后寫入相應(yīng)的寄存器中。 二、用戶程序執(zhí)行階段 在此階段，可編程邏輯控制器按一定順序依次地掃描 (梯形圖 ) 三、輸出處理階段 型號(hào)的選擇 按照本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、工作環(huán)境、監(jiān)測(cè)對(duì)象等方面出發(fā)，西門子 PLC完全可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。如今三菱 PLC的種類分為 FX1N， FX2N， FX3U， FX3G 等系列，其中 FX1N， FX2N 是以 FX1N 為根基沿用而來的，生產(chǎn)價(jià)錢比 FX1N 略高，且完全可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，所以本次設(shè)計(jì)選用三菱 FX2N32MR的 PLC作為本系統(tǒng)的控制器。 7 每個(gè) I/O點(diǎn)及與此有聯(lián)系的功能元件占用的內(nèi)存量大體為： ① 開關(guān)量輸入器件： 10～ 20B/點(diǎn)； ② 開關(guān)量輸出器件： 5～ 10B/點(diǎn)； ③ 計(jì)數(shù)器件 /定時(shí)器件： 2B/個(gè)； ④ 通訊接口： 一個(gè)接口大概容量要求在 299B以上。 PLC 容量的挑選除滿足指揮要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ浚宰鰝溆?。按照以往，在挑選存儲(chǔ)容量時(shí)，通常按實(shí)踐要求的 15％～ 20％給定裕量。 變頻器的選用 驅(qū)動(dòng)主要有：步進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制、交流伺服驅(qū)動(dòng)控制、交流變頻驅(qū)動(dòng)控制等。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)不適合連續(xù)、大負(fù)載運(yùn)行；因?yàn)槠涔β市?、速度慢。直、交流伺服?qū)動(dòng)性高，但控制系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高。根據(jù)公式 n0＝ 60fp 可以發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 n0隨頻率 f而同步變化。在異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 nM 始終略低于同步轉(zhuǎn)速 n0。所以，當(dāng) n0連續(xù)可調(diào)時(shí)， nM 也連續(xù)可調(diào)。又由于在頻率 f 相同時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是根據(jù)磁極對(duì)數(shù) p 的不同而改變的，所以頻率 f 的調(diào)節(jié)范圍也是各不相同的。 三菱 通過查找大量資料和數(shù)據(jù)分析，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的要求很高，三菱 的變頻器，不僅可以滿足現(xiàn)在的要求，同時(shí)也具備了其它的功能。 變頻器的功用 變頻器可以轉(zhuǎn)換交流電的頻率，即 將其由固定的變換成連續(xù)可調(diào)的。固定頻率通常為 50HZ，連續(xù)可調(diào)的頻率多數(shù)為 0～ 400HZ。 如圖 31 所示，變頻器的 R、 S、 T 為 輸入端， U、 V、 W 為輸出端。輸入交流電頻率固定，可以是單相也可以是三相；輸出的則是三相交流電，同時(shí)接至電動(dòng)機(jī)。由于經(jīng)過變頻器的轉(zhuǎn)換，此時(shí)的交流電頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。 圖 3 變頻器的類別簡(jiǎn)介 按變換環(huán)節(jié)分：交 交變頻器和交 直 交變頻器。前者是直接變換；后者先將交流電整流，變成直流電后再進(jìn)行逆變。該過程由變頻器自動(dòng)進(jìn)行，不受其他因素控制，此時(shí)得到頻率可調(diào)的交流電。 按電壓的調(diào) 試方式分： PAM（脈幅調(diào)制）和 PWM（脈寬調(diào)制）。分別通過改變直流電壓的大 8 小和改變輸出脈沖的占空比來進(jìn)行調(diào)制。 按直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式分：電流型和電壓型。分別通過電感線圈和電