胡靜花樣噴泉plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)花樣噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)花樣噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè) 胡靜摘 要本設(shè)計(jì)重點(diǎn)要解決的是花樣噴泉的花樣造型問題，要解決這個(gè)問題需要分為兩部分，因此花樣噴泉控制系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分，硬件部分主要是設(shè)計(jì)主電路圖、外部接線圖、控制接線圖，軟件主要是用可變程序控制器編寫出所要的噴泉花樣并且按照期望的順序循環(huán)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)花樣噴泉運(yùn)行的自動(dòng)控制功能，可靠性大大提高?；訃娙捎昧丝删幊绦蚩刂破骱徒涣髯冾l技術(shù)，變頻器具有優(yōu)異的調(diào)速性能.可以控制噴泉水位的高度，自動(dòng)控制通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型按照期望的花樣進(jìn)行變化。關(guān)鍵詞可編程控制器；花樣噴泉

2、；變頻器；水泵精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)The Control System Design of Synchronised FountainBusiness Electrical Engineering and Automation Major Hu JingAbstract: What this design needs to solve with emphasis is the pattern eruptive fountain pattern modelling question, must solve this problem to need to divide int

3、o two parts, therefore the pattern eruptive fountain control system divides into the hardware and the software two parts, the hardware part is mainly designs the main circuit chart, the exterior wiring diagram, the control wiring diagram, the software is mainly the eruptive fountain pattern which co

4、mpiles with the invariable program timer wants, and realizes the pattern eruptive fountain movement automatic control function according to the expectation order looping execution, the reliability enhances greatly. The pattern eruptive fountain has used the programmable controller and the frequency

5、changer technology frequency changer has the outstanding velocity modulation performance. May control the eruptive fountain water level the altitude, the automatic control sends out the control signal through the computer run procedure, is the water type carries on the change according to the expect

6、ation pattern.Key words: Programmable controller; Pattern eruptive fountain; Frequency changer; Water pump精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目 錄精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1. 引言1.1 本課題的研究背景隨著城市化進(jìn)程的加速，花樣噴泉可以在人們周圍隨處可見。噴泉在炎熱的夏日可以起到增濕和降溫的作用；也為水體充氧，有利于水體增加自凈能力，起到防止水體黑臭的作用?；訃娙\(yùn)行的靈活性是

7、評(píng)價(jià)花式噴泉優(yōu)劣的關(guān)鍵，而這與花樣噴泉的控制系統(tǒng)息息相關(guān)?；ㄊ絿娙梢愿鶕?jù)自己的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出各種各樣的花樣，加上燈光，能給人有種不錯(cuò)的視覺享受。1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司研制書上世界第一臺(tái)可編程控制器，并成功地應(yīng)用在美國的生產(chǎn)線上。但當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制期，70 年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，使可編程序控制器 從開關(guān)量的邏輯控制擴(kuò)展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制域，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，故稱為可編程控制器?？删幊绦蚩刂破魇抢^電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，所以它在數(shù)學(xué)處理、順序控制方面具有一定優(yōu)勢(shì)。同時(shí)它也是在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一中新

8、型工業(yè)控制設(shè)備。具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 、設(shè)計(jì)、安裝容易，維護(hù)工作量少 、功能強(qiáng)、通用性好、開發(fā)周期短、成功率高 、體積小，重量輕、功耗底等特點(diǎn)。具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。與繼電接觸器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠；易于在現(xiàn)場(chǎng)變更程序；便于使用、維護(hù)、維修；能直接推動(dòng)電磁閥、接觸器及與之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。因此，進(jìn)行花樣噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。可以推動(dòng)噴泉行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大可編程序控制器在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價(jià)值。1.

9、2 課題研究的目的和意義噴泉廣泛應(yīng)用于廣場(chǎng)、車站、公園等各種公共娛樂休閑場(chǎng)所，PLC 用于噴泉控制，通過改變 PLC 的程序，可以改變噴泉的造型及各種不同顏色的燈光，使之產(chǎn)生千姿百態(tài)，五顏六色的噴泉效果。由于大規(guī)模集成電路與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，給電氣控制技術(shù)開辟了新的前景。PLC 作為一種新型工業(yè)控制器，它將計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)與繼電器系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來、其本身有具有體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，因此，不僅在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用越來越廣泛，而且在其他領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。在 PLC 高速發(fā)展的同時(shí)，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技

10、術(shù)也到迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)也已進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來越廣。而隨著我國城市化進(jìn)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來越重要，好的環(huán)境能使心身愉快，做事效率提高。其中噴泉可以濕潤(rùn)周圍空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴泉的細(xì)小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子，有益于改善社區(qū)面貌和增進(jìn)居民身心健康?？删幊绦蚩刂破饕?yàn)榉€(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、簡(jiǎn)單易學(xué)、功能強(qiáng)大和使用方便已經(jīng)成為應(yīng)用面最廣、最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一?；ㄊ絿娙刂埔蠼尤朐O(shè)備使用簡(jiǎn)便，對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)組態(tài)的編程簡(jiǎn)單，具有人性化的人機(jī)界面，配備應(yīng)用程序庫，加

11、快編程和調(diào)試速度。通過 PLC 對(duì)程序設(shè)計(jì)，提高了噴泉的控制水平，并改善了噴泉的樣式2 S7-200 系列 PLC 的介紹2.1 S7-200 PLC 的簡(jiǎn)介S7-200PLC 性價(jià)比極高，質(zhì)量可靠，占據(jù)公司西門子工程產(chǎn)品銷售額的 50%左右。西門子在中國的 OEM 大客戶表示，自從使用西門子 S7-200PLC 做自動(dòng)控制配套以來，產(chǎn)品的穩(wěn)定性，抗干擾能力大大增強(qiáng)，也使得自己產(chǎn)品的品牌形象得以提升。S7-200系列是一種可編程序邏輯控制器。它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動(dòng)化控制需求。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使 S7-200 成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。最新升級(jí)的 S7-200 系

12、列 CPU224 和 226 產(chǎn)品新老兼容性 100%，運(yùn)算速度提高 40%，程序存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)大 50%，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)大 60%，可選擇在線程序編輯，同時(shí)增加 CPU 診斷LED、數(shù)據(jù)記錄指令、配方指令、PID 自整定指令、線性斜坡脈沖指令等。而全新產(chǎn)品 CPU224XP 除了具備升級(jí) CPU 的突出特性外，還集成有模擬量通道(2 模擬量輸入，1 模擬量輸出)，且具備雙通信口(RS-485)，高速脈沖輸出率提高 500%(100KHz)，2 相高速計(jì)數(shù)器頻率提高 500%(最大 100KHz)，另外增加漏型或源型脈沖輸出，TTL24VDC 高速計(jì)數(shù)器。集成模擬量 I/O 的產(chǎn)品 CPU224XP

13、可提供兩路模擬量輸入，可用于監(jiān)視過程變量，如：速度、壓力或流量等；一路模擬量輸出(10 位,0 至 10VDC和 0 至 20mA),可用于控制簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，如物料輸送系統(tǒng)或操作閥位置的控制。CPU224XP 的雙通信口擴(kuò)大了 S7-200 產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，能增加 S7-200 的銷售量，特別是那些對(duì)性能有較高要求的應(yīng)用。這種新型 CPU 增強(qiáng)了 S7-200 在簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)控制、簡(jiǎn)單過程控制、位置控制、數(shù)據(jù)監(jiān)視和采集(遠(yuǎn)程終端應(yīng)用)和通訊方面的功能。最新研究的 CPU 產(chǎn)品都增強(qiáng)了位置控制功能，極大的提高了 S7-200 在簡(jiǎn)單步進(jìn)電機(jī)和伺服系統(tǒng)應(yīng)用中的位置控制特性。新增的 PID 自整定功能

14、增強(qiáng)了 S7-200 在簡(jiǎn)單過程控制方面的能力，如溫度控制或壓力控制，同時(shí) Micro/WIN 使 PID 調(diào)試變得更加簡(jiǎn)單容易。新增的數(shù)據(jù)記錄指令可輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄功能，將設(shè)備或過程信息讀取并永久保存，增精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)加的特殊存儲(chǔ)卡能夠持久保存數(shù)據(jù)記錄。另外，許多控制應(yīng)用需要根據(jù)產(chǎn)品制造或控制過程經(jīng)常改變公式或配方，因此需要存儲(chǔ)的信息量經(jīng)常超過 S7-200CPU 變量寄存器的存儲(chǔ)量。新增的配方功能指令，能實(shí)現(xiàn)配方功能，增加的特殊存儲(chǔ)卡可持久保存/恢復(fù)配方。由于世界上約有 70 個(gè)國家使用夏時(shí)制，因此 S7-200 新增夏時(shí)補(bǔ)償功能，能根據(jù)季節(jié)交替，設(shè)置時(shí)間自動(dòng)補(bǔ)

15、償功能的指令。S7-200PLC 還提供包含時(shí)間標(biāo)記和事件標(biāo)志的事件記錄，以堆棧“后進(jìn)先出”的原則存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，通過 CLEARPLC 指令清空記錄。每次上電、每次由 STOP 到 RUN 的轉(zhuǎn)換和每次致命錯(cuò)誤都會(huì)保存在事件記錄中。新一代的文本顯示界面提供了非常靈活的鍵盤布置和面板設(shè)計(jì)。鍵盤設(shè)計(jì)可選擇多達(dá) 20 種不同形狀、顏色和字體的按鍵，背景圖像也可任意變化。通過最新版編程軟件的鍵盤設(shè)計(jì)工具可輕松實(shí)現(xiàn)按鍵的布局。新的文本顯示界面包括標(biāo)準(zhǔn)文本顯示界面的基本操作功能，同時(shí)它又允許用戶建立特別的可定制的面板設(shè)計(jì)，另外增加的一整套新的功能使得 TD200C 成為更加強(qiáng)大的文本顯示屏。STEP7-

16、Micro/WINV4.0 是 S7-200PLC 系列產(chǎn)品的最新版編程軟件。軟件包括以下升級(jí)功能：PID 自整定，超級(jí)項(xiàng)目樹形結(jié)構(gòu)，狀態(tài)趨勢(shì)圖，PLC 歷史記錄和事件緩存區(qū)，項(xiàng)目文件的口令保護(hù)，存儲(chǔ)卡支持，和文本顯示界面支持，PLC 內(nèi)置 PTO 指令向?qū)В\斷 LED 組態(tài)，數(shù)據(jù)塊頁，新的字符串和變量。另外，最新版編程軟件兼容性極強(qiáng)，支持當(dāng)前所有 S7-200CPU22x系列產(chǎn)品。PCAccessV1.0 是專為連接 S7-200PLC 和 S7-200 通信模塊而設(shè)計(jì)的服務(wù)器。它支持所有 S7-200 數(shù)據(jù)形式，最新版 PLC 編程軟件中的符號(hào)都可以輕松移植到 PC 服務(wù)器項(xiàng)目中。PC

17、服務(wù)器還具有外語安裝選件，支持多 PLC 連接及任何一種標(biāo)準(zhǔn)的OPC 客戶機(jī)，且支持所有的 S7-200 協(xié)議。PC 服務(wù)器內(nèi)置的客戶機(jī)測(cè)試允許編程者迅速進(jìn)行變量的在線測(cè)試。用戶能夠利用示例模板來建立項(xiàng)目。S7-200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 S7-200 系列產(chǎn)品具有極高的性能/價(jià)格比。在以下幾方面均有出色的表現(xiàn)：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握；便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能；實(shí)時(shí)特性；強(qiáng)勁的通訊能力；豐富的擴(kuò)展模塊。S7-200系列 PLC 在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)

18、大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備，如：沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、紡織機(jī)械、木工機(jī)械、污水處理、包裝機(jī)等。S7-200 產(chǎn)品憑借其先進(jìn)性、成熟性和廣泛的適用性在自動(dòng)化產(chǎn)品中受到廣泛的重視，相信此次發(fā)布的新產(chǎn)品一定能夠滿足部分用戶的需求，同時(shí)在自動(dòng)化領(lǐng)域中獲得更廣泛的應(yīng)用精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2.2 S7-200 系列 PLC 的選型在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一

19、步工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和要求是設(shè)計(jì)選型的重要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，控制人物和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的 PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。首先是輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算：I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加 10%20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。其次是存儲(chǔ)器容量的估算：存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使

20、用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還為編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需要在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來代替。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 10-15 倍，加上模擬量的 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)，另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。因此本設(shè)計(jì)的 PLC 內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)2000 條梯形圖。這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。再次控制功能的選擇：該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能

21、、處理速度等特性的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)控制的需要，主要介紹一下幾種功能的選擇。 （1）控制功能：PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高 PLC 的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。 （2）編程功能：離線編程方式：PLC 和編程器共用一個(gè) CPU，編程器模式時(shí)，CPU 職位編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU 和編程器有各自的 CPU，主機(jī) CPU 負(fù)

22、責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一個(gè)掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，單系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。PLC 共有五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖、梯形圖、功能模塊圖三種圖形化語言和語句表、結(jié)構(gòu)文本兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還應(yīng)支持多種語言編程形式，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。最后是是機(jī)型的選擇：通過對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇、對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇、對(duì) I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇以及輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型的分許。該控制系統(tǒng)選用西門子 S7 系列的 PLC。它體積小，重量輕，使用壽命長(zhǎng)，編程和

23、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)維護(hù)方便，故障率低，通過擴(kuò)展模塊的連接，可以增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。我設(shè)計(jì)的花樣噴泉共有 6 個(gè)輸入，4 個(gè)輸出因此。選用型號(hào) S7-200 的 PLC。 3 變頻器的選擇 3.1 變頻器的特性變頻器的特性首先表現(xiàn)在變頻節(jié)能方面:變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計(jì)配用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)，都留有一定的富余量。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗

24、在擋板、閥門的截流過程中。當(dāng)使用變頻調(diào)速時(shí)，如果流量要求減小，通過降低泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。其次表現(xiàn)在功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能：無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。最后變現(xiàn)在軟啟動(dòng)節(jié)能上：電機(jī)硬啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不

25、超過額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。3.2 變頻器的選型正確選用變頻器的類型，首先按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求，然后決定選用那種控制方式的變頻器最合適。所謂合適是既要好用，又要經(jīng)濟(jì)，以滿足工藝和生產(chǎn)的基本條件和要求為前提。首先要考慮的是變頻器功率：從效率角度出發(fā)，在選用變頻器功率時(shí)，主要考慮了以下幾點(diǎn)：(1)變頻器功率值與電動(dòng)機(jī)功率值相當(dāng)時(shí)最合適，以利變頻器在高的效率值下運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)在變頻器的功率分級(jí)與電動(dòng)機(jī)功率分級(jí)不相同時(shí)，則變頻器的功率要盡可能接近電動(dòng)機(jī)的功率，但應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)的功率。(3)當(dāng)電

26、動(dòng)機(jī)屬頻繁起動(dòng)、制動(dòng)工作或處于重載起動(dòng)且較頻繁工作時(shí)，可選取大一級(jí)的變頻器，以利變頻器長(zhǎng)期、安全地運(yùn)行。(4)若電動(dòng)機(jī)實(shí)際使用功率有富余，可以考慮選用功率小于電動(dòng)機(jī)功率的變頻器，但要注意瞬時(shí)峰值電流是否會(huì)造成過電流保護(hù)動(dòng)作。其次要選的是變頻器箱體結(jié)構(gòu)：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與環(huán)境條件相適應(yīng)，即必須考慮溫度、濕度、粉塵、酸堿度、腐蝕性氣體等因素，這與能否長(zhǎng)期、安全、可靠運(yùn)行有很大關(guān)系。常見有下列幾種結(jié)構(gòu)類型：(1)敞開型：本身無機(jī)箱，適用裝在電控箱內(nèi)或電氣室內(nèi)的屏、盤、架上，尤其是多臺(tái)變頻器集中使用時(shí)，選用這種型式較好，但環(huán)境條件要求較高：(2)封閉型：適用

27、一般用途，可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場(chǎng)合：(3)密封型：適用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)條件較差些的環(huán)境；(4)密閉型：適用環(huán)境條件差，有水、塵及一定腐蝕性氣體的場(chǎng)合。選用變頻器時(shí)按負(fù)載的特性，可選用的品牌較多，本著滿足功能要求、使用方便、體積小巧、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的原則，本控制系統(tǒng)選用普通的變頻器。我設(shè)計(jì)的是通過變頻器變頻調(diào)速技術(shù)來控制每環(huán)電機(jī)的轉(zhuǎn)速從而達(dá)到控制每環(huán)噴水管的噴水高度。4 花樣噴泉控制系統(tǒng)的硬件體設(shè)計(jì)4.1 花樣噴泉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案4.1.1 噴泉概況噴泉是一種將水或其他液體經(jīng)過一定壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體，提供水壓的一般為水泵。 現(xiàn)代城市中的噴泉形式已十分豐富。隨著構(gòu)筑物的大小及水壓等

28、的變化，噴泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈?？煞譃橐韵?7 種：（一）普通噴泉：只有簡(jiǎn)單的幾種固定水型及燈光，隨著電源的開閉而控制噴泉的運(yùn)行、水型和燈光變化。 （二）程控噴泉：將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型及燈光有各種各樣的變化。（三）音樂噴泉：在程序控制噴泉的基礎(chǔ)上加入了音樂控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)音頻及 MIDI 信號(hào)的識(shí)別，進(jìn)行譯碼和編碼，最終將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)，使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步。 （四）水幕激光噴泉：將激光器發(fā)出的激光束射在水幕噴頭噴出的水膜上，激光束由激光控制系統(tǒng)編程控制，可發(fā)出多種多樣的圖案及色

29、彩，照射在晶瑩透明的水膜上，形成斑斕奪目的奇異效果。 （五）水珍珠噴泉：利用特殊音波將水變成球體的噴水裝置和全頻高速閃光燈的視覺圖像效果的產(chǎn)品組成。游戲噴泉：又稱感應(yīng)泉，噴泉水柱根據(jù)游人的動(dòng)作產(chǎn)生反應(yīng)，而且這種反應(yīng)具有不確定性，是一種互動(dòng)式噴泉，增強(qiáng)了娛樂氛圍。跳跳噴泉：又名光亮泉。是一種高科技水景藝術(shù)，水形似根根晶瑩透徹地冰柱，一串串飛向空中，輕舞飛揚(yáng),本設(shè)計(jì)主要是程控噴泉，具體方案如下所述。4.1.2 噴泉水泵、噴頭布置此噴泉有五種不同的水柱，水柱越大，噴射高度越高，越占據(jù)中心位置。中心為精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)一星形噴水管；第二圈是內(nèi)環(huán)形狀的噴水管，噴頭數(shù)為 4 個(gè)，第

30、三至四圈為外環(huán)形狀的噴水管，噴頭數(shù)為 8 個(gè)。每圈的噴頭通過電磁閥由 PLC 控制。該系統(tǒng)共 4 臺(tái)水泵，第一圈 1 臺(tái) 2.2KW。第二圈 1 臺(tái) 2.2KW，第三圈 1 臺(tái) 3KW，第四圈 1 臺(tái) 3KW。噴泉花樣：噴泉按照以下三種花樣一次循環(huán)動(dòng)作。1、2 均為外環(huán)形狀的噴水管，3 為內(nèi)環(huán)形狀的噴水管，4 為星形噴水管。該花樣噴泉有三種噴水花樣可供選擇：第一種花樣，4、3、2、1 隔 2 秒一次噴水，一起噴水 15秒后停下，再按 1、2、3、4 的次序隔 2 秒依次噴水，再一起噴水噴 15 秒后停下。第二種花樣，1、3 同時(shí)噴水，延時(shí) 3 秒后 1、3 停噴，同時(shí) 2、4 噴水，交替運(yùn)行

31、5 次后1、2、3、4 一起噴水，30 秒后停止。第三種花樣，1、2、3、4 按順序延時(shí) 2 秒噴水，然后一起噴 30 秒后 1、2、3、4 再分別延時(shí) 2 秒停噴?；訃娙煨蛨D如圖 1 所示。1234 圖 1 花樣噴泉造型圖4.2 花樣噴泉控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.2.1 花樣噴泉控制系統(tǒng)的主電路圖花樣噴泉控制系統(tǒng)主電路圖圖如圖 2 所示，該系統(tǒng)主要由四臺(tái)水泵電機(jī)和四臺(tái)變頻器組成。從左到右四臺(tái)水泵電機(jī)分別對(duì)應(yīng)控制花樣噴泉造型圖中的 1、2、3、4 圈噴水管的噴頭噴射與否。通過對(duì)變頻器的參數(shù)設(shè)置可以控制每臺(tái)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速從而控制每圈噴射管的噴高度。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)KM1

32、KM2QF1KM3KM4L1L2L3 M 3 M 3 M 3 M 3 RSTRSTRS TRSTUVWUVWUVWUVW VVVF VVVF VVVF VVVF圖 2 花樣噴泉控制系統(tǒng)主電路圖4.2.2 花樣噴泉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖和外部接線圖 花樣噴泉控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 3 所示。按鈕開關(guān)信號(hào)PLC變頻器電源水泵 圖 3 花樣噴泉控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4.2.3 花樣噴泉控制系統(tǒng)控制接線圖和外部接線圖花樣噴泉控制系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了三中花樣?；右灰獙?shí)現(xiàn)的功能如下：4、3、2、1 隔2 秒一次噴水，一起噴水 15 秒后停下，再按 1、2、3、4 的次序隔 2 秒依次噴水，再一起噴水噴 15 秒后停下。KM

33、1 線圈控制的是花樣噴泉造型圖種的 1 噴水管的噴頭，KM2控制的是花樣噴泉造型圖中的 2 噴水管的噴頭，KM3 控制的是花樣噴泉造型圖中的 3 噴水管的噴頭，KM4 控制的是花樣噴泉造型圖中的 3 噴水管的噴頭?；右豢刂平泳€圖如精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 4 所示。SB2SB1KT1KT4KM4KT1KM3 KT2 KM2KT3 KM1 KT4 KM1KM2KM3KM4KT5 KM1 KT6 KM2KT7 KM3KT8 KM4KT9 KM1 KM2 KM3 KM4 KT10KT1 KM3KT4KT2KT3KT4KT2 KM2KT3 KM1KT4KT4 KM1KT5KT5K

34、T6KM1KT6KM2KT7KT7KT8KM3KT8KM4KT9KT9 KM1KT10圖 4 花樣一控制接線圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)花樣三要實(shí)現(xiàn)的功能是 1、2、3、4 按順序延時(shí) 2 秒噴水，然后一起噴 30 秒后1、2、3、4 再分別延時(shí) 2 秒停噴。KM1 線圈控制的是花樣噴泉造型圖種的 1 噴水管的噴頭，KM2 控制的是花樣噴泉造型圖中的 2 噴水管的噴頭，KM3 控制的是花樣噴泉造型圖中的 3 噴水管的噴頭，KM4 控制的是花樣噴泉造型圖中的 3 噴水管的噴頭，花花樣三控制接線圖如圖 5 所示。 圖 5 SB1SB2KT15KT11 KM2KT12 KM3KT13

35、 KM4KT16KT17KT18KT14KT14KT14KT14KM1 KT11 KM2 KT12 KM3 KT13 KM4 KT14 KT15KT16KT17KT18LN花樣三控制接線圖花樣噴泉控制系統(tǒng)的外部接線圖如圖 6 所示：由圖可以看出系統(tǒng)共有 5 個(gè)輸入，4個(gè)輸出。停止按鈕按下后花樣噴泉系統(tǒng)停止所有動(dòng)作。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)花樣噴泉系統(tǒng)，只有啟動(dòng)按鈕按下的情況下噴泉才有可能按照不同的花樣進(jìn)行變換。其余 3 個(gè)輸入用于啟動(dòng)單個(gè)花樣。四個(gè)水泵電機(jī)用于控制造型圖中的四圈水泵電機(jī)。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) L+ MQ0.3Q0.2Q0.1Q0.0 1LDC24VDC24V I0

36、.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 M L+ DC 24V DC 24V DC DCKM1KM2KM3KM4停止按鈕啟動(dòng)按鈕花樣一按鈕花樣二按鈕花樣三停按鈕圖 6 花樣噴泉控制系統(tǒng)的外部接線圖5 軟件設(shè)計(jì)5.1 花樣噴泉控制系統(tǒng)的 I/O 分配表花樣噴泉控制系統(tǒng)的 I/O 分配表入表 1 所示。自動(dòng)控制時(shí)只需按下啟動(dòng)按鈕噴泉就按照花樣一、花樣二、花樣三的順序依次噴射，然后循環(huán)執(zhí)行。表中停止按鈕時(shí)遇到緊急情況是的急停按鈕。手動(dòng)控制時(shí)按花樣一按鈕噴泉就按花樣一進(jìn)行噴射，按下花樣二按鈕噴泉就按照花樣二的造型噴射，按下花樣三按鈕噴泉就按照花樣三的造型進(jìn)行噴射。四個(gè)輸出分別控制 1、

37、2、3、4 圈的水泵電機(jī)。5.2 程序編寫5.2.1 梯形圖 梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，被稱為 PLC 的第一編程語言。梯形圖與電氣控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別是用于開關(guān)邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程?；訃娙刂葡到y(tǒng)的梯形圖件附錄 1表 1 花樣噴泉控制系統(tǒng)的 I/O 分配表 I/O 分配表編號(hào)輸入地址編號(hào)輸出地址精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)I0.0停止按鈕Q0.0控制 1 管噴水I0.1啟動(dòng)按鈕Q0.1控制 2 管噴水I0.2花樣一按鈕Q0.2控制 3 管噴水I0.3花樣二按鈕Q0.3控制 4 管

38、噴水I0.4花樣三按鈕5.2.2 程序指令表（見附錄 2）5.3 系統(tǒng)的調(diào)試與實(shí)現(xiàn)花樣噴泉控制系統(tǒng)的調(diào)試首先進(jìn)行硬件調(diào)試，可以用變量表來測(cè)試硬件，通過觀察CPU模塊上的故障指示燈來診斷故障。下載程序之前應(yīng)先將CPU的存儲(chǔ)器復(fù)位，將CPU切換到STOP模式，下載程序時(shí)應(yīng)同時(shí)下載硬件組態(tài)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)時(shí)程序中的錯(cuò)誤可能導(dǎo)致CPU停機(jī)，可以使用“模塊信息”工具診斷和排除編程錯(cuò)誤。通過執(zhí)行程序來檢查系統(tǒng)的功能，可以在組織塊中逐一調(diào)用各邏輯塊，一步一步地調(diào)試程序。在調(diào)試時(shí)應(yīng)保存好對(duì)程序的修改。調(diào)試結(jié)束后，保存調(diào)試好的程序。硬件調(diào)試結(jié)束后要進(jìn)行軟件的調(diào)試。首先啟動(dòng)程序狀態(tài)：可以通過在程序編輯器重顯示執(zhí)行語句表

39、、梯形圖或功能塊圖程序時(shí)的狀態(tài)，來了解程序的執(zhí)行情況，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。啟動(dòng)程序狀態(tài)的過程如下：將經(jīng)過編譯的程序下載到CPU；將CPU切換到RUN或RUN-P模式；打開邏輯塊，點(diǎn)擊工具條上的在線監(jiān)控狀態(tài)，進(jìn)入在線監(jiān)控狀態(tài)。啟動(dòng)完程序狀態(tài)接下來是語句表程序狀態(tài)的顯示：從光標(biāo)選擇的程序段開始監(jiān)視程序狀態(tài)。在語句表編輯器中，右邊窗口顯示每條指令執(zhí)行后的邏輯運(yùn)算結(jié)果和狀態(tài)位、累加器和狀態(tài)字，以及其他內(nèi)容。在菜單命令“選項(xiàng)”-“自定義”打開的對(duì)話框的STL選項(xiàng)卡中，選擇需要監(jiān)視的內(nèi)容。在“LAD/FBD”選項(xiàng)卡中可以設(shè)置梯形圖和功能塊圖程序狀態(tài)的顯示方式。梯形圖程序狀態(tài)的顯示：梯形圖和功能塊用綠色連續(xù)線來

40、表示狀態(tài)滿足，即有能流流過，用藍(lán)色點(diǎn)狀細(xì)線表示狀態(tài)不滿足，沒有能流流過；用黑色連續(xù)線表示裝態(tài)未知。進(jìn)入程序狀態(tài)之前，梯形圖中的線和元件因?yàn)闋顟B(tài)未知，全部為黑色。啟動(dòng)程序后，從梯形圖左側(cè)垂直的電源線開始的連線均為綠色，表示有能流從電源線流出。有能流流過的處于閉合狀態(tài)的觸點(diǎn)，方框指令、線圈和導(dǎo)線均為綠色表示。經(jīng)過調(diào)試花樣噴泉控制系統(tǒng)的功能基本上實(shí)現(xiàn)。 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)結(jié)束語 畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，在這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)過程中，我得到了近似工程實(shí)際的綜合訓(xùn)練，感到受益匪淺。首先，溫故而知新。所學(xué)的專業(yè)知識(shí)得到了強(qiáng)化和鞏固，對(duì)書中以前似懂非懂的理論知識(shí)都有了比較清楚的認(rèn)識(shí)。其次，耐心

41、能解決問題，認(rèn)真能解決好問題。第一次面臨這樣綜合的問題，頭緒紛繁，不知從何下手，耐著性子一點(diǎn)一滴地看下去，慢慢地就理出頭緒，知道該干什么了。粗心大意會(huì)增加額外的工作量。即使是草稿也不能太草，不能亂丟，便于以后核對(duì)，要留下一些空白，便于增加新內(nèi)容。發(fā)現(xiàn)意外的問題要思考為什么，才能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，或者學(xué)到新東西。 第三，學(xué)無止境。在這次的設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)到了許多工程應(yīng)用上的知識(shí)，盡力完美自己的設(shè)計(jì)，但還是有一些問題沒有解決，今后還要不段地學(xué)習(xí)，才能成為一名真正的工程師。第四，虛心向老師和同學(xué)請(qǐng)教，是快速掌握知識(shí)和解決問題的好方法。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我知道了綜合運(yùn)用多門知識(shí)解決工程問題的過程，為今后從事設(shè)計(jì)工作做準(zhǔn)備。 最后，看著完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此我衷心的感謝各位老師和同學(xué)，特別是我的指導(dǎo)老師張菊燕老師在設(shè)計(jì)中給予的指導(dǎo)