【導讀】當變頻控制技術引入音樂噴泉控制系統(tǒng)，可以使水柱隨著音樂快慢變化，仿。佛是在隨著音樂翩翩起舞，引人入勝。本文通過設計一個實用型廣場音樂噴泉的PLC控。制系統(tǒng)，介紹PLC在音樂噴泉控制控制系統(tǒng)中的應用。通過這一設計過程，進一步熟悉。PLC控制系統(tǒng)的設計步驟和方法，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際及知識的綜合運用能力。PLC在食品、制造和冶金等其他工業(yè)部門相繼得到了應用。項技術，并開始生產(chǎn)自己的PLC。1973年，歐洲一些國家也研制出了自己的PLC。加上合理的系統(tǒng)結構，最后加固、簡化安裝，因此PLC具有很強的抗振動沖擊的性能；在軟件方面，PLC的監(jiān)控定時器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運算處理器的延遲，選擇自己所需要的PLC的模塊并進行資源配置和PLC編程。在PLC控制系統(tǒng)中，當控制要求改變時，不改動PLC外部接線，只需修改程序即可。PLC的編程語言采用繼電器控制電路的梯形圖語言，清晰直觀。在安裝時，由于PLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，因此可以直接和外部設備相連，

　　

【正文】 輸出第 1 速 輸出完畢 變頻器 3復位 將表 VW20 中的 數(shù)據(jù) 讀 到 VW26中 將表 VW20 中的 數(shù)據(jù) 讀 到 VW27 中 0 1 2 3 Y N Y N Y N Y N N Y N Y N Y N Y N 子程序開始 表 1 數(shù)據(jù)輸出 變頻器 1 變頻器 2 變頻器 3 變頻器 4 表 1 數(shù)據(jù)輸出 表 1 數(shù)據(jù)輸出 表 1 數(shù)據(jù)輸出 選擇變頻器 VW=？ VW29=1 VW29=2 計數(shù) 6次 輸出第 2 速 輸出第 1 速 輸出完畢 變頻器 4復位 VW27=1 VW27=2 計數(shù) 6次 輸出第 2 速 輸出第 1 速 輸出完畢 變頻器 2復位 將表 VW20 中的 數(shù)據(jù) 讀 到 VW28 中 子程序返回 VW26=1 VW26=2 計數(shù) 6 次 輸出第 2 速 輸出第 1 速 輸出完畢 變頻器 1復位 Y N Y N Y N 計時 將表 VW20 中的 數(shù)據(jù) 讀 到 VW29 中 子程序返回 子程序返回 子程序返回 36 圖 子程序 0流程圖 圖 所示為子程序 0 的流程圖，該圖表示每一組數(shù)據(jù)有對應輸出到 4個變頻器上的可能，本設計將其考慮進去了。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。 本次設計所用指令介紹 位操作指令 PLC 的位操作指令主要實現(xiàn)邏輯控制和順序控制，傳統(tǒng)的繼電器 接觸器控制系統(tǒng)完全可以用 S7200 的位操作指令來完成。 （ 1）基本邏 輯指令 a) 裝載指令 LD（ Load）， LDN（ Load Not）與線圈驅(qū)動指令 =（ Out） b) 觸點串聯(lián)指令 A（ And）， AN（ And Not） c) 觸點并聯(lián)指令 O（ Or）， ON（ Or Not） d) 置位 /復雜位指令 S（ Set） /R（ Reset） （ 2） 定時器指令：接通延時定時器指令 TON（ OnDelay Timer） （ 3） 計數(shù)器指令：遞增計數(shù)器指令 CTU（ Counter Up） （ 4） 比較指令：整數(shù)比較指令 運算指令 37 運算指令包括算術運算指令和邏輯運算指令。算術運算包括加法、減法、乘法、除 法及一些常用的數(shù)學函數(shù)；在算術運算中，數(shù)據(jù)類型為整型 INT，雙整型DINT 和實數(shù) REAL。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。 （ 1）加法指令：整數(shù)加法指令 +I （ 2）除法指令：完全整數(shù)除法指令 DIV 數(shù)據(jù)處理指令 數(shù)據(jù)處理指令包括數(shù)據(jù)傳送、移位、交換、填充指令。 表功能指令 （ 1）填表指令 ATT（ Add To Table） （ 2）表中取數(shù)指令：先進先出指令 FIFO（ First Input First Output） 轉(zhuǎn)換指令：字節(jié)與整數(shù)轉(zhuǎn)換指令 BTI（ Byte To Integer） PLC 控制系統(tǒng)梯形圖的編制 PLC 控制系統(tǒng)梯形圖分為兩個主要部分：主程序和子程序。 主程序 啟動，將系統(tǒng)參數(shù)初始化，該過程包括內(nèi)部置位、復位輸出繼電器的初始化，另外將內(nèi)部所需或用戶本身設定的參數(shù)讀入。表 所示為參數(shù)初始化時所需要填入相應表格中的 7 組數(shù)據(jù)，設計系統(tǒng)中采用填表指令 ATT（ Add To Table）將其逐一填入，為了減少梯形圖的煩瑣，該表數(shù)據(jù)填入只用一組來說明，在梯形圖中從 Network15~Network21 都 屬 于 表 數(shù) 據(jù) 填 入 ， 在 此 圖 中 省 略Network16~Network21。 填表數(shù)據(jù)表如表 所示。 38 表 填表數(shù)據(jù) 從左至右填入表格相應數(shù)據(jù) 存儲單元 表 1 1 2 1 2 1 1 VW20 表 2 2 2 1 2 2 1 VW30 表 3 2 3 3 2 3 3 VW40 表 4 2 3 4 2 4 3 VW50 表 5 3 4 5 5 3 5 VW60 表 6 4 5 6 5 6 4 VW70 表 7 5 7 5 5 3 7 VW80 選擇變頻器，通過加法指令將 C0+3 存入寄存器 VW200 中（ C0= 3??可按計數(shù)器設定值遞增）。再用除法指令將 VW200 除 4，將結果存入 VD500 中，然后將 VD500 高 16 位 VW500 中所存余數(shù)與 0、 3比較，當?shù)扔?0時選擇變頻器 1，依次類推。 選擇表格數(shù)據(jù)輸出，首先將音頻信號模擬量輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 EM231，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并存放在寄存器 AIW0 中，然后把 AIW0 中的數(shù)字量按每 讀取一次，存放到累加器 AC0 中，再與內(nèi)部十六進制 160000～ 160FFF 分成 7段比較，當 AC0 中的值大于且小于某一個范圍值時，輸出相應的表格數(shù)據(jù)。 調(diào)用 子程序，當比較后若選擇表 1 數(shù)據(jù)時，調(diào)用子程序 0；表 2數(shù)據(jù)對應調(diào)用子程序 1；依次類推。 子程序 此控制系統(tǒng)共 7 個子程序，在此只對一個子程序做詳細的介紹，其他依次類推即可。在上述流程圖中可知，每選擇的一組表數(shù)據(jù)，對應的是輸出到四個變頻器，這四個變頻器形成一個循環(huán)過程，四個變頻器之間的動作時間差為 ， 39 這樣就可以實現(xiàn)對音樂旋律的起浮用噴頭噴水高低或變化幅度來具體表達，達到音樂、噴泉和諧一體。 當系統(tǒng)調(diào)用子程序 0 時，可以有四組變頻器可以輸出。在此，根據(jù)主程序中所選擇對應的變頻器與選擇表 1數(shù)據(jù)組合輸出，例如： 選擇變頻器時，內(nèi)部繼電器 有輸出；選擇表 1數(shù)據(jù)，繼電器 有輸出；此時應該是系統(tǒng)將表 1數(shù)據(jù)輸出到第 1個變頻器。當選擇變頻器 2時，將表數(shù)據(jù)輸出到第 2 個變頻器。 在選擇了表數(shù)據(jù)與對應變頻器后，通過計時，每隔 讀一次表中的數(shù)據(jù)，將所讀出的數(shù)據(jù)與 0～ 7 之間的數(shù)據(jù)相比較，當?shù)扔谄渲心骋粋€數(shù)值時，輸出對應的設定速度。等到將表中 6 個數(shù)據(jù)全部輸出完，將繼續(xù)等待下一個選擇。 40 結 論 隨著我國國力的不斷增強 , 人民生活水平的不斷提高 , 現(xiàn)在在許多城市的廣場上都能看到音樂噴泉。音樂噴泉 , 顧名思 義 , 就是指噴泉的水形根據(jù)播放音樂的旋律有規(guī)律地進行變化 , 在人的視覺和聽覺上形成和諧的統(tǒng)一 , 使人在精神上有愉悅的感受。音樂噴泉的設計涉及到的專業(yè)非常廣泛 , 包括音樂分析、給排水、電氣、通訊和自動控制 , 所以說音樂噴泉這個行業(yè)是一個綜合性非常強的行業(yè) ,一個音樂噴泉工程的成功實施需要以上方面的專業(yè)人員緊密地配合才能完成。 本 項目 主要完成的是音樂噴泉控制系統(tǒng)的設計，具體廣場各噴頭、燈光的布局在此不做詳細說明設計。本控制系統(tǒng)是采用可編程序控制器（ PLC）對整個系統(tǒng)進行控制，用變頻器實現(xiàn)噴泉的調(diào)速應用。 PLC是一 種高可靠性的控制裝置，影響 PLC 控制系統(tǒng)可靠性的主要因素是與 PLC 接口的輸入信號元件和輸出執(zhí)行元件，在編程過程中主要是搞清楚各輸入輸出元件的元件號以及它們在系統(tǒng)中的作用，變頻器調(diào)速是一種非常高效的調(diào)速系統(tǒng)，變頻器調(diào)速應該注意變頻器的設置等問題，這些在 本項目報告 的第三章都有非常清楚的介紹。 本項目 是應用設計型課題，是本 小組 結合所學知識，以可編程序控制器為基礎，對音樂噴泉基本流程有詳細的了解以及對其噴泉控制系統(tǒng)的自動化控制進行設計。在整個設計的過程中，在 團隊 學習、向人學習的前提下，深入地了解電氣控制系統(tǒng)各方面的 知識，熟練地掌握了 PLC 控制技術各方面的理論知識及其應用，逐漸提高了對電氣控制系統(tǒng)進行設計的實際工作能力，懂得了運用所學的理論知識與實際情況相結合。同時，通過學習各方面的知識，不斷地提升了自己；通過實際應用，逐漸地提高了自己的動腦能力和動手能力以及處事能力。 41 參考文獻 [1] 常斗南 . 可編程序控制器 原理 應用 實驗 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， [2] 臺方．可編程序控制器應用教程 [M]．北京：中國水利水電出版社， 2020. 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PLC梯形圖設計中的關鍵技術 [J]長春工程學院學報 (自然科學版 ) , 2020, (01) . 43 致 謝 在 項目即將完成之際，也意味著是我們 大學生活 即將圓滿完成，此時此刻，我的心情無法平靜，從開始進入課題到項目的順利完成，有多少可敬的老師、親愛的同學和朋友給了我們無盡的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 首先，我要感謝我的指導老師 劉磊 老師！ 劉 老師治學嚴謹，學識淵博，待人熱情，平易近人，使我們在畢業(yè)設計的過程中遇到難題時，能夠大膽的向 劉 老師提出問題， 劉 老師也總是及時而又耐心的幫我解答。項目選題后， 在項目資料查詢、調(diào)研、開題、研究設計和論文撰寫的每一個環(huán)節(jié)，都得到了 劉 老師的悉心指導和幫助。在此我向 劉 老師表示衷心的感謝 ！ 同時，我還要感謝 工程技術系 所有任課老師和系部領導，感謝他們對我們學習上和上活上的關心與支持，他們不僅傳授了我豐富的知識，還教會了為人處事的原則，這些都讓我在設計的過程中有一個良好的心態(tài)，并能讓我終身受益。 最后，我再次對所有幫助我 們 、關心我 們 和支持我 們 的老師、家人、同學、朋友致以最崇高的敬意！謝謝大家