【正文】 我在這里向陳老師表示衷心的感謝！ 同時，我還要感謝大學(xué) 里 所有的老師和部門領(lǐng)導(dǎo)，在這 兩 年來感謝他們對我學(xué)習(xí)和生活上的關(guān)心 和支持，他們不僅教我知識，還教 我 做事的原則，這些都讓我 在 設(shè)計過程中擁有一個良好的心態(tài) ，是我大學(xué)生活豐富而多彩 。在整個設(shè)計 過程中， 基于 老師指導(dǎo)、 自我學(xué)習(xí)、向 同學(xué) 學(xué)習(xí) ，我深入地了解電氣控制系統(tǒng)各方面的知識，熟練 掌握了 PLC 控制技術(shù)各方 面的理論知識及 應(yīng)用，提高了對電氣控制系統(tǒng)進行設(shè)計的實際 操作 能力，懂得 將 理論知識與實際情況相結(jié)合 的方法 。所以說音樂噴泉的發(fā)展使人們將科技與精神集于一體的產(chǎn)物 。此后， 2號水泵跟 1號水泵一起工作，直至按下停止控制開關(guān)。 使 PLC 改為 RUN 模式。在此模式下， PLC處于 RUN 還是 STOP 模式，由編程軟件對其遠程操作進行控制。 泰山學(xué)院本科畢業(yè) 論文 29 圖 15 變頻器工作速度選擇程序 PLC 的調(diào)試 S7200機有 STOP、 RUN 及 TEMP3 種模式。 圖 13 變頻器工作流程 啟動變頻器 讀取 PLC 輸入?yún)?shù) 根據(jù) 的值選擇變頻器輸出頻率 輸出預(yù)置的頻率控制電機 泰山學(xué)院本科畢業(yè) 論文 28 變頻器啟動后，讀入 DIN1— DIN3的數(shù)字量信息， 3個數(shù)字輸入量控制變頻器的7種頻率輸出（具體參考“表 7數(shù)字輸入與對應(yīng)頻率”），選擇預(yù)先設(shè)置的 7種固定頻率。彩燈的 控制與啟動按鈕的狀態(tài)無關(guān)，程序運行后，彩燈就開始工作。變頻器預(yù)置 的頻率見表 9所示 。同時 PLC還控制水泵的啟動停止并控制彩燈，實現(xiàn)彩燈組與音樂節(jié)奏的同步變換。例如： FF1 + FF2 + FF3 （ 3） 二進制編碼的十進制數(shù)（ BCD 碼）選擇 + ON 命令（ P0701 P0703 = 17），使用 這種方法最多可以 設(shè)定 8個固定頻率。為了使用固定頻率功能，用 P1000 選擇固定頻率的操作方式，在“直接選擇” 的 操作方式下，還需要一個 ON 命令才能使變頻器投入運行。只有一位數(shù)字泰山學(xué)院本科畢業(yè) 論文 24 時，表示只有主設(shè)定值，沒有附加設(shè)定值。本系統(tǒng)中設(shè)置 P0704 參數(shù)為“ 1”，即 1 ON/OFF1（接通正轉(zhuǎn) / 停車命令 1）。該參數(shù)的最小值為0，最大值為 99，缺省值為 9。 （ 5） P0702 參數(shù)為“ 17”，用來選擇數(shù)字輸入 2的功能。例如：把 P0700 設(shè)定值由 1 改為 2 時，所有的 數(shù)字輸入都將復(fù)位為缺省的設(shè)置值。每組功能中出現(xiàn)的參數(shù)號取決于 P0003 中設(shè)定的訪問級。 表 7 數(shù)字輸入與對應(yīng)頻率 DIN1 1 0 1 0 1 0 1 DIN2 0 1 1 0 0 1 1 DIN3 0 0 0 1 1 1 1 頻率值（ Hz） 20 25 30 35 40 45 50 泰山學(xué)院本科畢業(yè) 論文 23 相關(guān)參數(shù)的說明 （ 1）按照下面的數(shù)值設(shè)定參數(shù)（用 BOP， AOP 或必要的通訊選件） ，可使 變頻器的全部參數(shù)復(fù)位 到 工廠的缺省設(shè)定值 。變頻信號由 PLC 發(fā)出，接入變頻器為用戶提供的 3 個完全可編程的數(shù)字輸入端， 3 個數(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。③ 控制 變頻器 工作 頻率方式 有 變頻器面板、電位器（設(shè)置 相 應(yīng) 的 頻率 區(qū)域 ） 還是 多個 固定 的 頻率（ 控制 變頻器端子 來 對應(yīng)頻率） 。 表 6 BOP 上的按鈕及其功能 [13] KA2 KM2 AIN AIN+ DIN1 DIN2 DIN3 Q 1 Q 1 Q 1 Q 1 KA 1 0 V 西門 子 MM 420 變頻器 PE . 5 . 0 . 1 . 2 KM3 KM4 M M KM1 U V VI UI L N PLC QF 泰山學(xué)院本科畢業(yè) 論文 20 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 圖 9；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 圖 10。 PLC 輸出口 — 連接到變頻器 DIN1— DIN3 端子上，通過 PLC 輸出的開關(guān)量控制變頻器 輸出 由設(shè)置參數(shù)決定的決定的預(yù)置頻率。 變頻器設(shè)計 變頻器選型 基于控制系統(tǒng)相對簡單，本次設(shè)計選用 MM420 變頻器來控制潛水泵的轉(zhuǎn)速。 本系統(tǒng)中變頻器用來接受 經(jīng) PLC處理的音樂控制 開 關(guān)量 信號，輸出頻率不同的交流電， 達到 水泵的 噴水狀態(tài)不斷變化 的設(shè)計目的 ，實現(xiàn) 噴泉噴水 與 音樂 樂律達到和諧的統(tǒng)一 。 表 4 PLC 輸入點分配表 序號 點號 符 號 意義 1 Bit0 音頻信號輸入 2 Bit1 音頻信號輸入 3 Bit2 音頻信號輸入 4 Bit3 音頻信號輸入 5 Bit4 音頻信號輸入 6 Bit5 音頻信號輸入 7 Bit6 音頻信號輸入 8 Bit7 音頻信號輸入 9 K1 啟動按鈕 10 K2 停止按鈕 S7200 I/O 模塊 I/O 模塊 面板 S7200 I/O模塊 I/O模塊 I/O模塊 I/O模塊 DIN 導(dǎo) 軌 泰山學(xué)院本科畢業(yè) 論文 16 表 5 PLC 輸出點分配表 序號 點號 符 號 意義 1 KM1 1水泵工作 2 KM2 2水泵工作 3 KA1 1彩燈工作 4 KA2 2彩燈工作 5 DIN1 變頻器速度一 6 DIN2 變頻器速度二 7 DIN3 變頻器速度三 8 AIN+ 變頻器運行 PLC 控制接線圖 PLC 的 端子 控制 啟動按鈕 ， 控制 停止按鈕 ， — 音頻 開關(guān)量信號，兩個 LED 燈組的變換 直接由 和 端子控制 。 圖 5 第 1 種系統(tǒng)配 置圖 圖 6 第 2 種系統(tǒng)配置圖 所以， 本設(shè)計選用西門子 S7200系列 CPU226 晶體管輸出 型的 PLC。 （ 2）擴展模塊 因為通常 CPU模塊本身的 I/O 點有限、 且無模擬量 I/O 點，所以需要 一些特殊功能 擴展 模塊 ： 數(shù)字量 I/O模塊、模擬量 I/O 模塊等。 SIMATIC S7200系列 PLC 主要特點 ： 豐富的指令 、 內(nèi)置集成功能 、 擴展模塊；實時特性 強 ；通訊 功能良好 ；可靠性好，適應(yīng)性強 ， 性價比高。 如表 1所示 表 1 系統(tǒng)數(shù)字量輸入各元器 件功能及所占 PLC 點數(shù) 項目名稱 輸入點數(shù) 備 注 總點數(shù) 啟動按鈕 1 噴泉控制系統(tǒng)啟動 輸入點數(shù)： 2 停止按鈕 1 噴泉控制系統(tǒng) 停止 估算 系統(tǒng) 模擬量輸入點數(shù) 將 音頻信號轉(zhuǎn)化成 PLC能識別 數(shù)字量信號 的過程中 需采用一個 A/D轉(zhuǎn)換模塊，因此 模擬量輸入點為 1個。 在 估算 PLC的輸入 /輸出點、內(nèi)部 繼電器、定時器、 計 數(shù)器之后，就可以 對 PLC進行選型，并進一步進行輸入 /輸出量的確定 。這種水型 變化 是 通過 A/D對其音頻信號采集轉(zhuǎn)換 后 通過對應(yīng)的程序 控制， 經(jīng)過 變頻器對潛水泵實現(xiàn)加速 和 減速控制， 實現(xiàn) 對不同音樂信號 的直觀感受 。 潛水泵 電動機 的控 制 控制器內(nèi)部 的程序 來控制潛 水泵電動機 ， 使 每一 首 樂曲 可從控制器中相應(yīng)的找到對應(yīng)的固定程序數(shù)據(jù)，并可以將其對應(yīng)輸出 。 泰山學(xué)院本科畢業(yè) 論文 11 圖 4 音樂噴泉控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 音樂信號的處理 音樂噴泉的樂曲 從 CD、 VCD 等播放器播放，通過功率放大器， 樂 曲 一路輸出到音箱設(shè)備， 一路 由 A/D 轉(zhuǎn)換模塊對音頻信號進行采樣 處理 兩路輸出方式 。 使 音樂噴泉工作時噴水層次感明顯，視覺效果良好。同時通過 PLC控制彩燈，實現(xiàn)彩燈組與音樂節(jié)奏的同步變換。 為用戶提供了 3個完全可編程的數(shù)字輸入端 是 數(shù)字輸入端 7，數(shù)字信號經(jīng)光電隔離輸入 到 CPU，對電動機進行控制。由圖 3可知， MM420 變頻器直流 與交流轉(zhuǎn)換 是通過電容進行濾波的，因此 此變頻器 屬于電壓型交 直 交變頻器。 MM420變頻器的電路結(jié)構(gòu) MM420 變頻器包括主電路和控制電路部分，主電路 功能是完成電能轉(zhuǎn)換； 控制電路 則是 處理信息的收集、變換和傳輸 。 能 同時為 變頻器和電 動機提供良好的保護 是其 完備 的保護功能 。此 系列 型號 種類 繁多 ，電源電壓 可有單相 到三相 ，額定功率 由 120W 到 11KW可供 選用。 采用此方式 的變頻器具有良好的穩(wěn)定性 ， 急速的加減速 特性， 負載變動 ， 響應(yīng)特性 ，其原因是 采用了此種方式 的 變頻器中有電流負反饋 環(huán)節(jié)，對頻率和電流進行 調(diào)控 [10] 。這種類型的 變頻器結(jié)構(gòu)簡單，開環(huán)控制 是其采用的控制方 法 ， 固其 精度和動態(tài)特性 不是 很 好的 ， 因此，若要在低電壓區(qū)得到較大的調(diào)速范圍是比較困難的 。 整 流 電 路 直 流 中 間 電 路 逆 變 電 路控 制 電 路 交 流 電 商 用 電 源交 流 電頻 率 和 電 壓 可調(diào) 的 交 流 電圖 2 變頻器的基本構(gòu)成 [9] 變頻器的控制方式 開環(huán)控制和閉環(huán)控制是 變頻器 兩種 控制方式， 閉環(huán)控 制 進行電動機速度 的 反饋。 變頻器 的工作過程：一 是將交流電 轉(zhuǎn)換為 直流電 ， 然后 再利 用電子元件 使 直流電 變?yōu)榻涣麟?。變頻器的電路 有 整流器、直流環(huán)節(jié)、逆變器和控制電路 4 個部分組成 [8]。 （ 2） 按控制方式分類： ① 電壓 /頻率 控制； ② 轉(zhuǎn)差頻率控制； ③ 矢量控制。變頻器具有速度快，省電，節(jié)能，可靠，高效，廣泛應(yīng)用在各種領(lǐng)域 。 PLC的掃描工作流程如圖 1所 示。 PLC 的掃描周期 通常 只有 零點零幾 秒。 PLC的 正常地 運行 只能依靠于軟件的控制 。其特點主要 體現(xiàn)在： 可靠性高，抗干擾性強 ； 編程簡單、使用方便 ； 易于安裝、調(diào)試、維修 ； 功能完善，通用性強 ； 體積小， 能耗低 [2]。 PLC 發(fā)展 迅速 ， 故 其實現(xiàn)的 功能 豐富 ，應(yīng)用范圍 廣 ， 開發(fā) 了 實現(xiàn) 各種 功能需求 的 PLC 系統(tǒng)， PLC 的 未來 發(fā)展趨勢 為 ：小型化、 專用化 、 易用化 ； 大容量、高速度、信息化 ；智能 I/O 模塊 的發(fā)展 ； 人機界面研發(fā)與發(fā)展 ； 開放性和 程序語言的 標(biāo)準(zhǔn)化 ； 過程控制領(lǐng)域 應(yīng)用； PLC的冗余特性； 增強 通信聯(lián)網(wǎng)功能 。目前廣泛使用的 為 機械和電氣控制，電氣控制，數(shù)據(jù)采集，網(wǎng)絡(luò)通信和運輸 等領(lǐng)域 。 泰山學(xué)院本科畢