【正文】 電動(dòng)機(jī)速度產(chǎn)生轉(zhuǎn)差頻率和其他的控制信號(hào)。因?yàn)樵诓捎棉D(zhuǎn)差頻率控制方式時(shí)需要檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，所以需要在異步電動(dòng)機(jī)軸上安裝速度傳感器。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)。⑵ 轉(zhuǎn)差頻率控制：轉(zhuǎn)差頻率控制需要檢出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，構(gòu)成速度閉環(huán)，速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)差頻率，然后以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差頻率之和作為變頻器的給定輸出頻率。這種變頻器雖然結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是，由于這種變頻器采用的是開環(huán)控制方式，其精度和動(dòng)態(tài)特性并不是十分理想，尤其是在低速區(qū)電壓調(diào)整比較困難，難以得到較大的調(diào)速范圍。因此，為了得到理想的轉(zhuǎn)矩速度特性，在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí)，必須采取必要的措施來(lái)保證電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通處于高效狀態(tài)（即保持磁通不變）。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(guò)強(qiáng)的情況。(1) 控制 對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)，只要改變其供電電源的頻率，即可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到進(jìn)行調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。 圖21 變頻器的基本構(gòu)成[9] 變頻器的控制方式與性能異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),變頻器可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)的特性對(duì)供電電壓、電流、頻率進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?不同的控制方式所得到的調(diào)速性能、特性以及用途也不同.變頻器控制方式大致大體可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種，后者進(jìn)行電動(dòng)機(jī)速度反饋。使轉(zhuǎn)數(shù)在一定的范圍內(nèi)可調(diào)，一般分為整流電路、平波電路、控制電路、逆變電路等幾大部分。[8]變頻器首先是將交流電變?yōu)橹绷麟?，然后用電子元件?duì)直流電進(jìn)行開關(guān)變?yōu)榻涣麟?。由上式可知，異步電?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n 與頻率f成正比，只要改變頻率f 即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f 在0～50 Hz 的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器的電路一般由整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器和控制電路4個(gè)部分組成。[7] 變頻器的工作原理以及控制方式 變頻器的工作原理變頻器的主要任務(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。（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。（2） 按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類：①PAM方式；②PWM方式；③高載波變頻率的PWM方式。變頻器未來(lái)的發(fā)展方向：(1)進(jìn)一步提高控制理論，發(fā)展控制策略；(2)高速全數(shù)字化控制；(3)新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)；(4)變頻器的大容量化和小體積化；(5)更符合環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，成為真正的“綠色產(chǎn)品”。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，提供可控的高性能變壓變頻交流電源，必然會(huì)伴著系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展而發(fā)展。 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(guò)以往任何交、直流調(diào)速方式，而且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)。變頻技術(shù)是集自動(dòng)控制、微電子、電力電子、通信等技術(shù)于一體的高科技技術(shù)。 圖11 PLC的掃描工作流程[4]第2章 變頻器基礎(chǔ) 變頻器概述通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。PLC的掃描工作過(guò)程可分為如下三個(gè)部分：上電處理；掃描過(guò)程；故障處理[4]。程序的每一次執(zhí)行過(guò)程稱為一次掃描過(guò)程。PLC的用戶程序由若干條指令組成，依次存放在程序存儲(chǔ)器中。輸出部分由PLC內(nèi)部輸出繼電器常開觸點(diǎn)、輸出端子和外部驅(qū)動(dòng)電路組成。PLC按照用戶程序規(guī)定的邏輯關(guān)系，對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、判斷、運(yùn)算和處理，得到相應(yīng)的輸出。輸入部分的主要功能就是檢測(cè)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(guò)程中查詢。但是，在時(shí)間上，PLC執(zhí)行的任務(wù)是按串行方式進(jìn)行的，其具體的運(yùn)行方式與繼電器接觸器控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都有著一定的差異與不同。一般的，PLC主要由CPU、存儲(chǔ)器、輸入模塊、輸出模塊和通信接口等部分組成。PLC的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面，開關(guān)邏輯和順序控制；模擬控制；定時(shí)控制；數(shù)據(jù)處理；信號(hào)連鎖系統(tǒng)；通信[3]。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)。其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面?？删幊炭刂破鞅举|(zhì)上是具有特殊體系結(jié)構(gòu)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它與一般的計(jì)算機(jī)相比具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連的接口，同時(shí)具有更適用于控制要求的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。隨著PLC迅速發(fā)展，功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，形成了能夠滿足各種需要的PLC應(yīng)用系統(tǒng)，PLC的發(fā)展逐漸體現(xiàn)出來(lái)以下趨勢(shì)：1. 向小型化、微型化和、多功能化兩個(gè)方向發(fā)展；2. 過(guò)程控制功能不斷增強(qiáng)；3. 大力開發(fā)智能I/O模塊；4. 與個(gè)人計(jì)算機(jī)日益緊密結(jié)合；5. 編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化；6. 通訊與聯(lián)網(wǎng)能力不斷增強(qiáng)[1] 。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(guò)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(guò)程?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用在機(jī)電控制、電氣控制、數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)通信運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域。PLC從誕生至今,雖然只有短短的30年的歷史,但是得到了異常迅猛的發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中PLC技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)并稱為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱?？删幊炭刂破骱?jiǎn)化了控制線路，提高了工作的速度和可靠性以及系統(tǒng)操作的靈活性，也提升了噴泉工程的智能化性能。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。（5）體積小，重量輕，能耗低。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎?？删幊炭刂破髦栽絹?lái)越受到控制界人士的重視，是由于它具有以下特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)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(guò)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(guò)程。PLC是一種新型的通用自動(dòng)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器——接觸器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)，特別是目前在現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)方面的發(fā)展為自動(dòng)化領(lǐng)域開辟了嶄新的空間。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們選用可編程控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)音噴泉的控制。以PLC與變頻器為控制核心的音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)，將來(lái)自媒體設(shè)備的音頻信號(hào)通過(guò)音頻采集系統(tǒng)的識(shí)別，進(jìn)行譯碼和編碼后轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，最終將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)，使得所設(shè)計(jì)的音樂(lè)噴泉水形的變化能夠伴隨音樂(lè)，燈光的閃爍跟隨音樂(lè)的節(jié)奏，實(shí)現(xiàn)了水形跟隨音樂(lè)的旋律變化，燈光跟隨預(yù)定程序變化，形成了聲、光、水、色交融的美景，燈光、音響、水景統(tǒng)一的立體效果。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。目前音樂(lè)噴泉最常采用的控制方式為實(shí)時(shí)控制，即對(duì)音樂(lè)的主要音素進(jìn)行全員實(shí)時(shí)跟蹤采集、分解處理并轉(zhuǎn)換成模擬量或數(shù)字量訊號(hào)，用以控制水泵的運(yùn)行組合和轉(zhuǎn)速變化，或用以控制液壓伺服閥或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的運(yùn)行組合和開啟度，同時(shí)相應(yīng)控制燈光的組合變化。 Finally, introducing the debugging of the control system.KEY WORDS: musical fountain, software design, control system, PLC, Transducer目錄前 言 1第1章 PLC基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介 3 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展 3 PLC的特點(diǎn)、分類與應(yīng)用 4 PLC的基本結(jié)構(gòu) 4 PLC的工作原理及工作過(guò)程 5第2章 變頻器基礎(chǔ) 7 變頻器概述 7 變頻器技術(shù)的發(fā)展 7 變頻器的分類 8 變頻器的工作原理以及控制方式 8 變頻器的工作原理 8 變頻器的控制方式與性能 9 MICROMASTER 420概述 10 MM420變頻器的電路結(jié)構(gòu) 11第3章 系統(tǒng)總體介紹 13 音樂(lè)噴泉組成 13 音樂(lè)噴泉水池設(shè)計(jì) 13 控制系統(tǒng)組成 13 變頻器設(shè)計(jì) 14 變頻器選型 14 變頻器控制接線圖 14 PLC設(shè)計(jì) 15 PLC選型 15 PLC輸入/輸出點(diǎn)分配 15 PLC控制接線圖 16第4章 變頻器控制參數(shù)設(shè)計(jì) 17 MM420變頻器操作面板 17 變頻器參數(shù)設(shè)置方法 18 變頻器參數(shù)設(shè)置 19 變頻器控制說(shuō)明 20 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)說(shuō)明 20 相關(guān)參數(shù)的說(shuō)明 20第5章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 PLC控制流程 25 主要控制程序 28第6章 系統(tǒng)調(diào)試 30 PLC的調(diào)試 30 系統(tǒng)整體調(diào)試 30結(jié) 論 32致謝 34參考文獻(xiàn)： 35附錄1 音樂(lè)噴泉控制程序 36附錄2 英文原文 42附錄3 中文原文 47北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于PLC的音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)前 言所謂音樂(lè)噴泉，就是利用音樂(lè)的主要音素(頻率、振幅、音色和節(jié)拍)控制噴水的花型組合變化、水柱高低、遠(yuǎn)近變化和燈光色彩組合、明暗變化的噴泉。 the fourth part stresses the transducer parameter settings, including transducer parameter settings method, the relevant parameter settings and parameters description。 the second part mainly introduces the working principle of transducer。本文主要分為六個(gè)部分，第一部分對(duì)PLC的原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹；第二部分主要介紹變頻器原理；第三部分對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了總體介紹；第四部分主要介紹了設(shè)計(jì)變頻器的參數(shù)設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置方法、參數(shù)設(shè)置以及參數(shù)設(shè)計(jì)說(shuō)明；第五部分主要介紹了控制系統(tǒng)控制流程以及控制核心PLC的編程；最后介紹了系統(tǒng)調(diào)試的相關(guān)情況。系統(tǒng)控制核心選用SIEMENS公司的S7200 Micro PLC，水泵的控制選用MICROMASTER 420變頻器。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。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(guó)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。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。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(lè)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(shuō)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。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日摘要本次設(shè)計(jì)的目的是制作一個(gè)以小型PLC為控制核心，變頻器控制水柱高度，以音頻采集為基礎(chǔ)的小型音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)。本文主要介紹音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，著重介紹可編程控制器的程序設(shè)計(jì)和變頻器的參數(shù)設(shè)置。 關(guān)鍵詞：音樂(lè)噴泉，軟件設(shè)計(jì) ,控制系統(tǒng)，可編程控制器，變頻器ABSTRACTThe 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