基于PLC的音樂噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2)

1、大連海洋大學(xué)目錄第一章 緒論1.1 音樂噴泉的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2控制系統(tǒng)的方案論證1.3 對(duì)選定方案的分析1.4 課題研究的內(nèi)容及意義第二章 關(guān)于課題的基礎(chǔ)知識(shí)2.1 音樂的特征分析2.11音的基本性質(zhì)2.12音樂的基本樂理2.13 音樂信號(hào)的采集2.14 采樣定理2.2 噴頭的選擇2.3 燈光的選擇第三章 PLC的選用3.1PLC的應(yīng)用領(lǐng)域3.2 PLC的應(yīng)用特點(diǎn)3.1 PLC型號(hào)的選擇3.2 PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)3.3軟件編制3.4 確定所選PLC3.5 噴泉I/O分配3.5.1 PLCI/O分配簡介3.5.2 開關(guān)量輸出模塊的選擇3.5.3 模擬量IO模塊的選擇3.5.4 特殊功能模塊的選

2、擇3.5.5 系統(tǒng)I/O分配表 3 PLC基礎(chǔ)知識(shí)簡介3.1 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展3.2 PLC的特點(diǎn)與應(yīng)用3.3 PLC的工作原理及工作過程3.1 PLC控制系統(tǒng)I/O口的估算3.2 PLC的選型3.3 PLC輸入/輸出點(diǎn)分配3.4 PLC控制接線圖第四章 變頻器的選用4 變頻器基礎(chǔ)4.1 變頻器概述4.2 變頻器技術(shù)的發(fā)展4.2.1 變頻器的分類4.3 變頻器的工作原理以及控制方式4.3.1 變頻器的工作原理4.3.2 變頻器的控制方式4.4 MICROMASTER 420概述4.5 MM420變頻器的電路結(jié)構(gòu)4 變頻器及控制參數(shù)設(shè)計(jì)4.1 變頻器設(shè)計(jì)4.1.1 變頻器選型4.2.2 變頻器

3、控制接線圖4.2 MM420變頻器操作面板4.3 變頻器參數(shù)設(shè)置方法4.4 變頻器參數(shù)設(shè)置4.5 變頻器控制說明4.5.1 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)說明4.5.2 相關(guān)參數(shù)的說明第五章 水泵的選用5,1水泵的主要性能參數(shù)及運(yùn)行特點(diǎn)5.2水泵的分類及工作原理5.3噴泉專用泵的特點(diǎn)與應(yīng)用第六章 結(jié)論與展望第一章 引言1、1音樂噴泉的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢音樂噴泉作為一種獨(dú)特的人工景觀，具有很大的觀賞價(jià)值，國內(nèi)各大城市或在廣場或在公園都有它的身影。可以說，音樂噴泉已經(jīng)成為一種娛樂產(chǎn)業(yè)，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為了適應(yīng)噴泉工程建設(shè)的需要，國內(nèi)出現(xiàn)了眾多的噴泉設(shè)備廠和噴泉設(shè)計(jì)專業(yè)公司。根據(jù)中國水景噴泉委員會(huì)企業(yè)資質(zhì)等

4、級(jí)名單，國內(nèi)比較著名的噴泉公司有：天津市大德噴泉科技有限公司、北京東方光大安裝工程集團(tuán)有限公司、深圳市水體藝術(shù)設(shè)計(jì)有限公司等十幾家專業(yè)公司。決定音樂噴泉藝術(shù)效果的一般有下面幾個(gè)因素，控制水平、噴頭設(shè)計(jì)和噴泉的空間布局等。因此可以說音樂噴泉涉及到眾多的學(xué)科，一個(gè)大型音樂噴泉項(xiàng)目的完成需要機(jī)械、給水排水、自動(dòng)控制等各種專業(yè)人才的通力合作才能完成。其中音樂噴泉的控制是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，音樂噴泉之所以能夠千變?nèi)f化，隨著音樂翩翩起舞，起決定作用的就是它的控制部分，否則噴泉的造型將只能是靜態(tài)的、缺乏生氣與活力。因此，本課題主要對(duì)音樂噴泉的控制系統(tǒng)部分進(jìn)行研究。1、2音樂噴泉控制系統(tǒng)介紹該音樂噴泉建立在廣場中央

5、，整個(gè)音樂噴泉的平面示意圖如圖1-1所示。圖1音樂噴泉平面示意圖該音樂噴泉由中心區(qū)和圍繞中心區(qū)的2個(gè)環(huán)構(gòu)成。中心區(qū)由兩部分組成：一是由6個(gè)噴頭控制的最大高度為15M高的主水柱，由一臺(tái)75 kw的水泵和西門子MM430變頻器控制；二是在主水柱兩旁各有一個(gè)由3個(gè)噴頭控制的副水柱，由兩臺(tái)4kw的水泵和西門子MM430變頻器控制。中心區(qū)外有2層跑泉，里面一層有72個(gè)噴頭，由一臺(tái)4kw的水泵和西門子MM430變頻器控制。外面一層有120個(gè)噴頭，由一臺(tái)4kw的水泵和西門子MM430變頻器控制。另外主水柱旁有紅、黃、綠、白4種顏色的彩燈4盞，副水柱里各有1盞紅色的彩燈，里層和中心區(qū)之間有紅黃、綠3種顏色的彩

6、燈共12盞，里層和外層之間有紅、黃、綠3種顏色的彩燈共14盞。第二章 控制系統(tǒng)論證及控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.1控制系統(tǒng)的方案論證音樂噴泉的控制系統(tǒng)，要求具備如下功能：1、樂曲播放；2、水型與樂曲同步；3、水型的演示的控制；4、彩色燈光的控制；5、強(qiáng)制停止功能?，F(xiàn)在音樂噴泉的控制系統(tǒng)主要有4種，這4種控制系統(tǒng)是繼電器-接觸器控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)音樂噴泉控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)。因?yàn)楸菊n題選擇用PLC，下面我們就論證PLC控制系統(tǒng)如何能方便、簡單地實(shí)現(xiàn)音樂噴泉的以上功能。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，PLC技術(shù)已越來越成熟，應(yīng)用的范圍也越來越廣泛，幾乎滲透到了各行各業(yè)。而在很多的控制應(yīng)用系統(tǒng)中，以PL

7、C為核心的控制系統(tǒng)逐漸成為理想的控制系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)主要有：1、硬件的可靠性PLC是為了在惡劣的工業(yè)環(huán)境條件下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的PLC能置于有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械振動(dòng)、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。在硬件設(shè)計(jì)方面，首先是選用優(yōu)質(zhì)器件，再就是采用合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固，簡化安裝，使它易于抗振動(dòng)沖擊，對(duì)印制電路板的設(shè)計(jì)、加工及焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施，而且在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨(dú)特的方式。例如，在輸入/輸出電路中都采用了光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，又提高了其抗干擾性能；各個(gè)I/O端口都除采用了常規(guī)模擬器濾波以外，還加上了數(shù)字濾波；內(nèi)部采用了電磁屏蔽措施，防止輻

8、射干擾；采用了較先進(jìn)的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號(hào)；采用了較合理的電路程序，一旦某模塊出現(xiàn)故障，進(jìn)行在線插拔、調(diào)試時(shí)不會(huì)影響其他各機(jī)的正常運(yùn)行。由于PLC本身具有很高的可靠性，所以發(fā)生故障的部位大多集中在輸入/輸出的部件上，以及如傳感器件、限位開關(guān)、光電開關(guān)、電磁電機(jī)等外圍裝置上，這樣便易于檢修和維護(hù)。2、編程簡單，使用方便用微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，常使用匯編語言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。例如，目前大多數(shù)PLC均采用的梯形圖語言編程方式，既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀感，又顧及了大多數(shù)電氣技

9、術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平，很容易被電氣技術(shù)人員所接受，易于編程，程序改變時(shí)也容易修改，很靈活方便。這種面向控制過程、面向問題的編程方式，與目前微機(jī)控制常用的匯編語言相比，雖然在PLC內(nèi)部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時(shí)間，但對(duì)大多數(shù)的機(jī)電控制設(shè)備來說，這些時(shí)間是可以忽略的。3、接線簡單，通用性好PLC的接線只需將輸入信號(hào)的設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）與PLC輸入端子連接，將接受輸出信號(hào)執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與PLC輸出端子連接。接線簡單、工作最少，省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩。PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“接線網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線的自動(dòng)化過程就能隨意改

10、變。這種性能使PLC具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。用于連接現(xiàn)場設(shè)備的硬件接口實(shí)際上是PLC的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計(jì)就使現(xiàn)場電氣人員與技術(shù)人員易于使用。4、可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可分為兩類：一類是低速網(wǎng)絡(luò)，采用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬波特，傳輸距離為5002500m；另一類為高速網(wǎng)絡(luò)，采用令牌傳送方式通信，傳輸速率為1M10Mbps，傳輸距離為5001000m，網(wǎng)上結(jié)點(diǎn)可達(dá)1024個(gè)。這兩類網(wǎng)絡(luò)可以級(jí)連，網(wǎng)上可兼容不同類型的可編程控制器和計(jì)算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。5、易于安裝，

11、便于維護(hù)PLC安裝簡單而且功能強(qiáng)大，其相對(duì)小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方，在從繼電器系統(tǒng)改換到PLC系統(tǒng)的情況下，PLC小的模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器附近，并將連向已有接線端，其改換很方便，只要將輸入/輸出設(shè)備連向接線端即可。在大型安裝中，長距離輸入/輸出站點(diǎn)安放在最優(yōu)地點(diǎn)。長距離站通過同軸電纜獲雙扭線連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，長距離子系統(tǒng)方法也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝場地前由PLC制造商預(yù)先連好線，這一方法大大減少了電氣技術(shù)人員的現(xiàn)場安裝時(shí)間。從一開始，PLC便以易維護(hù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于幾乎所有器件都是固態(tài)的，維護(hù)時(shí)只需更換模塊級(jí)插入式部件，故

12、障檢測電路將診斷指示器嵌在每一部件中，就能指示是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見輸入/輸出是ON還是OFF，還可寫編程指令來報(bào)告故障。PLC的這些及其他一些特性使之成為任何一個(gè)控制系統(tǒng)的有益部分。一旦安裝后，其作用立即顯現(xiàn)，其收益也馬上實(shí)現(xiàn)，像其他智能設(shè)備一樣,PLC的潛在優(yōu)點(diǎn)還取決于應(yīng)用時(shí)的創(chuàng)造性。2.2 對(duì)選定方案的分析1、可行性分析（1） 功能可行性分析：由于系統(tǒng)各主要部分所需要滿足的功能步驟及要求大多是開關(guān)量信號(hào)，所以選擇可編程序邏輯控制器是完全能夠滿足其功能要求的。（2）系統(tǒng)可靠性分析：系統(tǒng)主要靠PLC內(nèi)部程序運(yùn)行，從而達(dá)到實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性得到很大改善，使系統(tǒng)可靠性得到了進(jìn)一步的保證。（

13、3）系統(tǒng)擴(kuò)展性分析：系統(tǒng)采用PLC作為控制器，其本身就具有極強(qiáng)的功能擴(kuò)展性，加之PLC產(chǎn)品的完整性，使得系統(tǒng)功能擴(kuò)展極其方便。（4）系統(tǒng)可維護(hù)性分析：系統(tǒng)采用先進(jìn)控制方式，大大降低了工程成本，并由于系統(tǒng)組態(tài)及結(jié)構(gòu)簡單，這使得可維護(hù)性增強(qiáng)。2、技術(shù)性能（1）PLC選型：PLC的選擇是否能讓功能與任務(wù)相適應(yīng)；PLC的處理速度是否滿足實(shí)時(shí)控制的要求；（2）擴(kuò)展模塊的選擇：開關(guān)量輸入模塊工作電壓的選擇；開關(guān)量輸出模塊輸出方式的選擇；模擬量輸入模塊的模擬量值的輸入范圍考慮。從與其它噴泉控制系統(tǒng)對(duì)比中可以看出，本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中主要控制器必須滿足系統(tǒng)的可行性、可靠性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性等要求。而綜合上述

14、方案論證，大型廣場音樂噴泉采用PLC控制系統(tǒng)既能很好地滿足其性能要求，并能很好的實(shí)現(xiàn)音樂噴泉的各種功能，又經(jīng)濟(jì)、安全、方便實(shí)用。本文就是基于以上所介紹的PLC的諸多優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。同時(shí)，在后續(xù)的設(shè)計(jì)中將綜合考慮控制系統(tǒng)的技術(shù)性能。2.3 控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)音樂噴泉控制系統(tǒng)具有控制點(diǎn)數(shù)多，實(shí)時(shí)性要求高的特點(diǎn)。根據(jù)其特點(diǎn)，其硬件采用PLC模塊+模擬量輸入模塊+模擬量輸出模塊+變頻器組成。這種組成可以很好的滿足音樂噴泉控制的要求。還具有硬件和備件投資省，易于調(diào)試和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。噴泉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如所示。噴泉水泵 音樂模擬量輸出變頻器燈光 放大I/O擴(kuò)展PLC模擬量輸入圖2.1噴泉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖.1

15、.4 課題研究的內(nèi)容及意義第二章 關(guān)于課題的基礎(chǔ)知識(shí)2.1 音樂的特征分析2.11音的基本性質(zhì)自然界中的聲音是由各種各樣的發(fā)聲體振動(dòng)產(chǎn)生的。按照發(fā)聲體振動(dòng)方式的不同可以把聲音分為樂音和噪音兩大類，樂音是發(fā)聲體有規(guī)則的振動(dòng)產(chǎn)生的，它是組成音樂的主要材料。噪音則是由發(fā)聲體無規(guī)則的振動(dòng)產(chǎn)生的，噪音沒有固定的音高；聲音按照物理特性的區(qū)別又可以分為純音和復(fù)合音(復(fù)音)。純音是單一頻率成分的音，如音叉發(fā)出的聲音；復(fù)合音則是由兩種以上頻率成分構(gòu)成的音，在聽覺上是多于一個(gè)音調(diào)的聲音。自然界絕大多數(shù)發(fā)聲體發(fā)出的聲音都是復(fù)合音，如語音、樂音或噪音。音有音高、音長、音強(qiáng)和音色四種特征，它們分別與發(fā)聲體振動(dòng)的頻率、持

16、續(xù)時(shí)間、振幅和頻譜分布等物理量相對(duì)應(yīng)。音的高低是由物體在一定時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)次數(shù)(即頻率)決定的，振動(dòng)次數(shù)多，音則高；振動(dòng)次數(shù)少，音則低。音的長短是由振動(dòng)的延續(xù)時(shí)間的不同而決定的。振動(dòng)的延續(xù)時(shí)間長，音則長；振動(dòng)的延續(xù)時(shí)間短，音則短。音的強(qiáng)弱是由于振幅的大小而決定的。振幅大，音則強(qiáng)；振幅小，音則弱。音色則由于發(fā)聲體的性質(zhì)、形狀及其泛音的多少等不同而不同。自然界中能為人的聽覺所感受的音是非常多的，然而并不是所有的音都可以作為音樂的基本材料。在音樂中所使用的音，是能夠表達(dá)人類的生活和思想感情的，這些音被組成為一個(gè)固定的體系，用來表現(xiàn)音樂思想和塑造音樂形象。一個(gè)個(gè)孤立的音，是無法塑造音樂形象的。在音樂中使

17、用的音總是按照一定的關(guān)系連結(jié)在一起，表達(dá)一定的音樂思想。組成一首樂曲的三個(gè)基本要素為旋律、節(jié)奏和和聲。而在這三種要素中，旋律和節(jié)奏是不可缺少的，因此對(duì)一首樂曲的旋律和節(jié)奏的認(rèn)知是必要且必須準(zhǔn)確的。同時(shí)樂曲的調(diào)式調(diào)性也很好的表征了樂曲的特點(diǎn)，如果能很好的提取出音樂的調(diào)式特性，在一定程度上可以輔助演奏者對(duì)樂曲特征的感知與表現(xiàn)。2.12音樂的基本樂理理解基本樂理是進(jìn)行音樂信號(hào)識(shí)別和深入研究的第一步，下面介紹一些基本樂理概念音符，音樂的最基本要素，是記錄樂音及其時(shí)值長短的符號(hào)，基本音符代表一個(gè)四分音符的長度。音長，指音的長短，它是由發(fā)音體振動(dòng)持續(xù)的時(shí)值來決定的。振動(dòng)持續(xù)的時(shí)間越長，音越長；反之，持續(xù)的

18、時(shí)值越短，音則越短。音高，指音的高低，它是由發(fā)音體振動(dòng)的頻率(每秒振動(dòng)的次數(shù))來決定的，振動(dòng)的頻率高，音則高；反之，頻率低，音則低。在音樂上，音高是與具體的音符一一對(duì)應(yīng)的，即每個(gè)音符的基頻是有嚴(yán)格規(guī)定的，這就是音樂的“律制”。如大字組的C為654Hz，小字組的c為1308Hz。通常，在音樂上使用的音高在16Hz-7000Hz的范圍內(nèi)。音量(力度)，指音的強(qiáng)弱，它是由發(fā)音體振動(dòng)的幅度大小來決定的。振幅大，音則強(qiáng)：反之，振幅小，音則弱。音色，指音的色彩，它是由發(fā)音體振動(dòng)的方式、形狀、成分及發(fā)音體的品質(zhì)等因素來決定的。2.13 音樂信號(hào)的采集本文的研究針對(duì)的是采用外部音源的噴泉系統(tǒng)，因此在對(duì)音樂信號(hào)

19、進(jìn)行特征識(shí)別前首先要完成對(duì)模擬音樂信號(hào)的采集。音樂信號(hào)的采集主要包括音頻放大和AD轉(zhuǎn)換兩個(gè)過程，下面分別進(jìn)行分析。外部音源信號(hào)的幅度一般較弱，因此必須要對(duì)原信號(hào)進(jìn)行放大處理后才能送入A/D轉(zhuǎn)換器。本文選擇了LM386芯片設(shè)計(jì)音頻放大電路。LM386是美國國家半導(dǎo)體公司(NS)推出的系列功率放大集成電路的一種，LM386具有功耗低、工作電壓范圍寬、所需外圍元件少等特點(diǎn)，在電子設(shè)備的音頻放大電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛，它使用了lO只晶體管構(gòu)成了輸入級(jí)、電壓增益和電流驅(qū)動(dòng)級(jí)。其中TIT6組成PNP型復(fù)合差分放大器，T5、T6為鏡像恒流源，作為T3、T4的有源負(fù)載，使輸入級(jí)有穩(wěn)定的增益。電壓增益級(jí)由接成共

20、發(fā)射極狀態(tài)的T7承擔(dān)，其負(fù)載也使用了恒流源，整個(gè)集成功放的開環(huán)增益主要由該級(jí)決定。T8、T9復(fù)合為一個(gè)PNP管，和T10共同組成互補(bǔ)對(duì)稱射極輸出電路，以供給負(fù)載以足夠的電流。Dl、132提供了T8、T9、T10所需的偏置，使末級(jí)偏置在甲乙類狀態(tài)。RS-R7構(gòu)成內(nèi)部反饋環(huán)路閉。從圖21可以看出，LM386采用雙列8腳封裝結(jié)構(gòu)，它的工作電壓范圍為412v，靜態(tài)電流4mA，最大輸出功率660mw，最大電壓增益46dB，增益帶寬300kHz，諧波失真02。圖21 LM386封裝形式及引腳定義LM386提供了兩種典型放大電路的設(shè)計(jì)方案。一種是在LM386的1腳和8腳之間不接其他元件，此時(shí)放大電路的增益僅

21、由內(nèi)部電阻R5、R7決定，為20倍數(shù)(26dB)，這種方式外部電路元件最少，也最為經(jīng)濟(jì)。另一種通過在l腳和8腳之間串接不同的阻容元件，改變放大電路的交流反饋量，從而改變放大電路的閉環(huán)增益。音樂信號(hào)的放大采集如圖22所示。外部音源(聲卡、CD機(jī)等)的模擬音樂信號(hào)分左、右聲道分別進(jìn)入放大電路，經(jīng)過信號(hào)放大后，得到幅值放大后的音頻信號(hào)。從圖42可以看出放大電路的具體設(shè)計(jì)。在LM386的l腳和8腳之問串接一個(gè)lO微法的電容CA，使內(nèi)部電阻R6被交流旁路，放大電路的增益能達(dá)到最大值，200倍數(shù)(46dB)。再對(duì)音頻放大電路的外圍電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，電路中電容C1、C6作為隔直電容，電位器Pl用于調(diào)節(jié)音量的大小

22、，元件R2、c5有助于旁路高頻噪音和改善輸出的音質(zhì)。電容C3作為去耦電容，一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。電容C2則是作為旁路電容，將信號(hào)的中高頻噪音旁路到地網(wǎng)。經(jīng)過放大電路的音頻信號(hào)就送入AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，這里AD轉(zhuǎn)換器要設(shè)置為雙極性，即能接收負(fù)信號(hào)。圖22音樂信號(hào)放大2.14 采樣定理采樣是指用一較高頻率的開關(guān)脈沖對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行取樣，取出脈沖到來時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)的幅度，這樣就可以得到一連串幅度變化的離散脈沖。用這些離散脈沖序列代替原來時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)，也就是在時(shí)間上將模擬信號(hào)離散化踟如圖22所示，在對(duì)音樂信號(hào)進(jìn)行放大處理后，就要通過A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)采

23、集進(jìn)計(jì)算機(jī)，這就是音樂信號(hào)的采樣我們在對(duì)一個(gè)連續(xù)的音樂信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，為了使采樣后的樣本序列能夠包含足夠的信息以使其能夠較正確地重現(xiàn)原來的模擬信號(hào)，在采樣時(shí)應(yīng)當(dāng)使采樣頻率滿足采樣定理的要求。采樣定理的描述為“對(duì)一個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行離散化時(shí)，只要滿足采樣頻率正大于或等于被采樣信號(hào)的最高頻率fm的2倍，就可以通過理想的低通濾波器，從樣本值序列信號(hào)中無失真地恢復(fù)出原始模擬信號(hào)”，這里的fm稱為香農(nóng)頻率，這個(gè)采樣定理又稱為香農(nóng)采樣定理。實(shí)際應(yīng)用中為了較好的防止頻譜混疊失真，采樣頻率一般要稍大于信號(hào)最高頻率的2倍。比如樂曲的音域頻段如果在50Hz-4000Hz內(nèi)，就要將AD轉(zhuǎn)換器的采樣頻率選定為10kHz，

24、才能滿足香農(nóng)采樣定理的要求。2.2 噴頭的選擇A組噴頭的選擇A組位于中間位置，需要噴出雄壯并且噴射高度高得水柱，所以A組噴頭選擇直上噴頭。直上噴頭是在同一個(gè)配水室上安裝多角度直射噴嘴，這些噴嘴規(guī)格相同時(shí)，噴出的水姿雄壯筆直、粗狂美觀；這些噴嘴規(guī)格不完全相同時(shí)，大小噴嘴布設(shè)得當(dāng)，噴出的水姿粗壯有力、層次分明、主題突出、是大型噴泉中心必備的主要噴頭。該噴頭也叫中心噴頭。可調(diào)節(jié)射流的方向。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖2-3所示。圖2-3 直上噴頭實(shí)物圖及安裝簡圖B組噴頭的選擇B組位于第二層的位置，所噴出的水柱應(yīng)該比A組所噴出的水柱稍細(xì)比A組所噴的水柱要低。所以我B組選擇可調(diào)直流噴頭?？烧{(diào)節(jié)直流噴頭在

25、各種場合的噴水池中廣泛應(yīng)用，并是音樂噴泉的必備噴頭，這種噴頭裝有球形接頭， 可沿垂直方向向15度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 可調(diào)直流噴頭可組合各種不同形狀的噴射果，射流的高低和角度的變化，可根據(jù)水池形狀大小決定。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖2-4所示。圖2-4 可調(diào)直流噴頭實(shí)物圖及安裝簡圖C組噴頭的選擇 C組噴頭應(yīng)該比B組噴頭噴射高度略低比D組略高，所噴水柱比B組水柱略粗壯、挺拔。所以C組噴頭選擇樹冰形噴頭。 樹冰形噴頭噴水時(shí)外觀效果龐大豐滿，粗壯挺拔，抗風(fēng)力較強(qiáng)。噴頭安裝在導(dǎo)流筒上端與水面齊平，噴水時(shí)能將池水帶出，形成粗大壯觀的水柱。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖2-5所示。圖2-5 樹冰形噴頭實(shí)物圖及安裝簡

26、圖D組噴頭的選擇 D組位于該噴泉的最外側(cè)，水柱所噴高度應(yīng)該最低，水量應(yīng)該較大，擇所噴水柱比較靈動(dòng)。所以選擇涌泉噴頭。 涌泉噴頭也是加氣噴頭的一種，又稱鼓泡噴頭、珍珠噴頭。噴水時(shí)能將氣吸入，使水姿形成充滿空氣的白色水丘，水沫輕濺，古樸靈動(dòng)。 加氣噴頭用射流泵的原理，噴水時(shí)將空氣吸入，以少量的水產(chǎn)生豐滿的射流，噴出的水柱呈白色不透明狀，反光效果好。噴頭材質(zhì)：鑄銅、不銹鋼，如圖2-6所示。圖2-6 涌泉噴頭實(shí)物圖及安裝簡圖2.3 燈光的選擇該噴泉用四組彩燈分別為紅，綠，黃，藍(lán)。從里到外分別對(duì)應(yīng)A處用紅色的彩燈，B處為綠色的彩燈，C處為黃色彩燈，D處為藍(lán)色彩燈。每一個(gè)噴頭處對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)顏色的彩燈。 因

27、為噴泉用彩燈都是安裝在水下所以對(duì)光線的要求高，對(duì)安全性能的要求也要很高，同時(shí)對(duì)使用壽命要求要長。LED水下燈能夠達(dá)到上述的要求，所以本設(shè)計(jì)選擇AC 220V LED水下燈，如圖2-8所示圖2-8 LED水下燈第三章 水泵的選用5,1水泵的主要性能參數(shù)及運(yùn)行特點(diǎn)泵的主要性能參數(shù)有流量Q、揚(yáng)程、功率、效率，轉(zhuǎn)速，泵還有表示汽蝕性能的參數(shù)，即汽蝕余量或吸上真空高度。這些參數(shù)反映了泵的整體性能，現(xiàn)分別介紹如下：1、流量流量是指單位時(shí)間內(nèi)所輸送的流體數(shù)量。它可以用體積流量Qv 表示，也可以用質(zhì)量流量Qm表示。體積流量的常用單位為m3s或m3h，質(zhì)量流量的常用單位為kgs 或th。2、揚(yáng)程揚(yáng)程系指單位重量

28、液體通過泵后所獲得的能量，即流體從泵進(jìn)口到泵出口所獲得的能量增加值，為水泵的揚(yáng)程。用H表示。單位為kgf.m/kgf3、功率與效率泵的功率可分為有效功率、軸功率和原動(dòng)機(jī)功率。有效功率是指單位時(shí)間內(nèi)通過泵的流體所獲得的功率，即泵的輸出功率，軸功率即原動(dòng)機(jī)傳到泵軸上的功率，又稱輸入功率。軸功率與有效功率之差是泵與風(fēng)機(jī)內(nèi)的損失功率。泵與風(fēng)機(jī)的效率為有效功率與軸功率之比。由于原動(dòng)機(jī)軸與泵或風(fēng)機(jī)軸的連接存在機(jī)械損失，所以，原動(dòng)機(jī)功率通常要比軸功率大?？紤]泵與風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)超負(fù)荷情況，所以原動(dòng)機(jī)的配套功率通常要大些，4、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速系指泵軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，用符號(hào)n表示，單位為rmin。5、水泵的并、串運(yùn)行特

29、點(diǎn)：并、串運(yùn)行條件： 水泵的并聯(lián)：要求是水泵的揚(yáng)程一樣。這樣的效果是提高流量。并聯(lián)增加流量，揚(yáng)程是一只水泵的揚(yáng)程。 水泵的串聯(lián)：要求是水泵的流量類似。這樣可以提高總揚(yáng)程，同時(shí)推薦在串聯(lián)過程中增加小壓力罐。 串聯(lián)增加揚(yáng)程，流量是一臺(tái)水泵的流量。5.2水泵的分類及工作原理5.21水泵的分類水泵的標(biāo)準(zhǔn)及所牽涉的產(chǎn)品種類非常多，有離心泵、計(jì)量泵、螺桿泵、往復(fù)泵、水輪泵、潛水泵、油泵、清水泵、試壓泵、旋渦泵、低溫泵、真空泵、羅茨泵、消防泵等等。泵名稱有些是按泵的常規(guī)分類方法劃分的如葉片泵、容積泵等，有些則是按用途劃分的如污水泵、衛(wèi)生泵等，有些名稱則比較隨意如擴(kuò)散泵、液氮泵等。只要有此類產(chǎn)品的生產(chǎn)，有制定

30、標(biāo)準(zhǔn)的需求，通過一定的申請、批準(zhǔn)手續(xù)就可能產(chǎn)生一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)，但有時(shí)內(nèi)容也有相當(dāng)?shù)慕徊?、重?fù)。就國內(nèi)和國外的標(biāo)準(zhǔn)而言，則國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量多于國外的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)著重介紹泵按結(jié)構(gòu)的分類1、容積式 借活塞在汽缸內(nèi)的往復(fù)作用使缸內(nèi)容積反復(fù)變化，以吸入和排出流體 機(jī)殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間的工作容積發(fā)生變化，借以吸入和排出流體 ，如：活塞泵 齒輪泵，螺桿泵 2、葉片式 葉片式泵與風(fēng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)是可旋轉(zhuǎn)、帶葉片的葉輪和固定的機(jī)殼。通過葉輪旋轉(zhuǎn)對(duì)流體作功，從而使流體獲得能量。還可以根據(jù)流體的流動(dòng)情況，可將它們分為離心式水泵、軸流式水泵、混流式水泵、貫流式水泵。5.22水泵的工作原理一、離心式泵與風(fēng)

31、機(jī)的工作原理 葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使流體獲得能量，即流體通過葉輪后，壓能和動(dòng)能都得到提高，從而能夠被輸送到高處或遠(yuǎn)處。葉輪裝在一個(gè)螺旋形的外殼內(nèi)，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體軸向流入，然后轉(zhuǎn)90度進(jìn)入葉輪流道并徑向流出。葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，在葉輪入口處不斷形成真空，從而使流體連續(xù)不斷地被泵吸入和排出。 二、軸流式泵與風(fēng)機(jī)工作原理 旋轉(zhuǎn)葉片的擠壓推進(jìn)力使流體獲得能量，升高其壓能和動(dòng)能，葉輪安裝在圓筒形(風(fēng)機(jī)為圓錐形)泵殼內(nèi),當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體軸向流入，在葉片葉道內(nèi)獲得能量后，沿軸向流出。軸流式泵與風(fēng)機(jī)適用于大流量、低壓力，制冷系統(tǒng)中常用作循環(huán)水泵及送引風(fēng)機(jī)。 三、往復(fù)泵的工作原理 利用偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過連桿

32、裝置帶動(dòng)活塞的運(yùn)動(dòng)，將軸的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，泵的吸水與壓水過程就連續(xù)不斷地交替進(jìn)行。 四、水環(huán)式真空泵的工作原理 水環(huán)式真空泵葉片的葉輪偏心地裝在圓柱形泵殼內(nèi)。泵內(nèi)注入一定量的水。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，將水甩至泵殼形成一個(gè)水環(huán)，環(huán)的內(nèi)表面與葉輪輪轂相切。由于泵殼與葉輪不同心，右半輪轂與水環(huán)間的進(jìn)氣空間4逐漸擴(kuò)大，從而形成真空，使氣體經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入泵內(nèi)進(jìn)氣空間。隨后氣體進(jìn)入左半部，由于轂環(huán)之間容積被逐漸壓縮而增高了壓強(qiáng)，于是氣體經(jīng)排氣空間及排氣管被排至泵外。 五、羅茨真空泵工作原理 羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風(fēng)機(jī)相似。由于轉(zhuǎn)子的不斷旋轉(zhuǎn)，被抽氣體從進(jìn)氣口吸入到轉(zhuǎn)子與泵殼之間的空間

33、V內(nèi)，再經(jīng)排氣口排出。由于吸氣后V空間是全封閉狀態(tài)，所以，在泵腔內(nèi)氣體沒有壓縮和膨脹。 但當(dāng)轉(zhuǎn)子頂部轉(zhuǎn)過排氣口邊緣，V空間與排氣側(cè)相通時(shí)，由于排氣側(cè)氣體壓強(qiáng)較高，則有一部分氣體返沖到空間V中去，使氣體壓強(qiáng)突然增高。當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣體排出泵外。 一般來說，羅茨泵具有以下特點(diǎn)： 在較寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)有較大的抽速； 1、起動(dòng)快，能立即工作； 2、對(duì)被抽氣體中含有的灰塵和水蒸氣不敏感； 3、轉(zhuǎn)子不必潤滑，泵腔內(nèi)無油； 4、振動(dòng)小，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡條件較好，沒有排氣閥； 5、驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械摩擦損失?。?6、結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積?。?7、運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用低。 因此，羅茨泵在冶金、石油化工、造紙、食品、電子工業(yè)部門

34、得到廣泛的應(yīng)用。 六、齒輪泵工作原理 齒輪泵具有一對(duì)互相嚙合的齒輪，如圖所示，齒輪主動(dòng)輪固定在主動(dòng)軸上，軸的一端伸出殼外由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)齒輪從動(dòng)輪裝在另一個(gè)軸上，齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體沿吸油管進(jìn)入到吸入空間，沿上下殼壁被兩個(gè)齒輪分別擠壓到排出空間匯合(齒與齒嚙合前)，然后進(jìn)入壓油管排出。 七、螺桿泵工作原理 螺桿泵乃是一種利用螺桿相互嚙合來吸入和排出液體的回轉(zhuǎn)式泵。螺桿泵的轉(zhuǎn)子由主動(dòng)螺桿(可以是一根，也可有兩根或三根)和從動(dòng)螺桿組成。主動(dòng)螺桿與從動(dòng)螺桿做相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋相互嚙合，流體從吸入口進(jìn)入，被螺旋軸向前推進(jìn)增壓至排出口。此泵適用于高壓力、小流量。制冷系統(tǒng)中常用作輸送軸承潤滑油及調(diào)速器用油

35、的油泵。 八、噴射泵工作原理將高壓的工作流體，由壓力管送入工作噴嘴，經(jīng)噴嘴后壓能變成高速動(dòng)能，將噴嘴外圍的液體(或氣體)帶走。此時(shí)因噴嘴出口形成高速使擴(kuò)散室的喉部吸入室造成真空，從而使被抽吸流體不斷進(jìn)入與工作流體混合，然后通過擴(kuò)散室將壓力稍升高輸送出去。由于工作流體連續(xù)噴射，吸入室繼續(xù)保持真空，于是得以不斷地抽吸和排出流體。工作流體可以為高壓蒸汽，也可為高壓水，前者稱為蒸汽噴射泵，后者稱為射水抽氣器。這種泵在制冷系統(tǒng)中較為少見。5.3噴泉專用泵5.31噴泉專用泵的工作原理在開水泵前，吸入管和水泵內(nèi)必須充滿水。開水泵后，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，里邊的水隨著葉片一起旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，飛離葉輪向外射出，

36、射出的水在水泵殼擴(kuò)散室內(nèi)速度逐漸變慢，壓力逐漸增加，然后從水泵的排出管流出。此時(shí)，在葉片中心處由于水被甩向周圍而形成既沒有空氣又沒有水的真空低壓區(qū)，池中的水在池面大氣壓的作用下，經(jīng)吸入管流入水泵內(nèi)，水就是這樣連續(xù)不斷地從池中被抽吸上來又連續(xù)不斷地從排出管流出。噴泉專用泵如圖5-1所示。圖5-1 噴泉專用泵5.32噴泉專用泵的特點(diǎn)1、噴泉專用泵其外殼、過流部件及外部零件材質(zhì)均采用鑄鐵或者不銹鋼）制成的，提高泵的耐腐蝕性。 2、葉輪采用專用材料防止葉輪時(shí)葉輪松動(dòng)。3、漏電保護(hù)措施：采用定電位接地裝置。 4、 水泵采用不銹鋼濾網(wǎng)護(hù)罩，三相四線電纜。 5、 不銹鋼噴泉泵為自動(dòng)注水功能。 6、該電機(jī)為自

37、循環(huán)充水式冷卻。5.33噴泉專用泵的使用條件1、電泵應(yīng)完全浸入水中運(yùn)行,潛水深度不小于0.5米,不大于5米。 2、環(huán)境水溫度應(yīng)不高于40。 3、工作介質(zhì)為無腐蝕性清水,含沙量不大于0.1%,PH值為6.58.5。 4、電源應(yīng)為三相50赫茲,額定電壓為380伏,其供電電壓必須保證在342420伏范圍內(nèi)。 5、電泵應(yīng)在額定揚(yáng)程附近的適用范圍內(nèi)使用。 6、電泵應(yīng)配置相應(yīng)的啟動(dòng)保護(hù)器，可靠接地第四章 變頻器的選用4.1 變頻器概述實(shí)現(xiàn)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功能裝置稱為“變頻器”。變換器是電力電子裝置的電源轉(zhuǎn)換成各種頻率的交流電源來實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速電機(jī)的使用，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的

38、功率變換器。變頻技術(shù)是一種高新技術(shù)集自動(dòng)控制，電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)，通訊技術(shù)于一體。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。4.2 變頻器技術(shù)的發(fā)展有交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速功能的變頻器，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過交流、直流調(diào)速控制方式，擁有結(jié)構(gòu)簡單、寬調(diào)速范圍、高調(diào)速精度、安裝調(diào)試簡便、使用方便、保護(hù)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，是交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的主導(dǎo)技術(shù)。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，起功率變換作用的是器變頻器，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是多學(xué)科綜合的高新技術(shù)，是自動(dòng)化技術(shù)的“前沿”。4.3變頻器的分類（1） 按輸出電壓調(diào)節(jié)方式分類：PAM方式；PWM方式；高載波變頻率的PWM方式。（2） 按控

39、制方式分類：電壓/頻率控制； 轉(zhuǎn)差頻率控制；矢量控制。（3） 按用途分類：通用變頻器；高性能專用變頻器；高頻變頻器；小型變頻器7。4.4 變頻器的工作原理變頻器是把工頻電轉(zhuǎn)換為其它頻率的交流電，來適應(yīng)交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的需求。變頻器目前主要應(yīng)用的變頻方式是交-直-交方式，直流電是工頻電流經(jīng)過整流器轉(zhuǎn)換來的，再把由直流電轉(zhuǎn)換的頻率、電壓均可控制的交流電供給電動(dòng)機(jī)。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(gè)部分組成8。交流電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式為： n = 60 f (1 s) / p （公式1）式中：n異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；f異步電動(dòng)機(jī)的頻率；s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率；p電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)。由公式1知，異

40、步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與頻率成正比，因此改變頻率f 即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。變頻器就是利用改變電源頻率來實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)，是一種理想調(diào)速方式8。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?。變頻器一般用可控硅組裝成頻率可調(diào)的裝置，使頻率可調(diào)，從而調(diào)控電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，使轉(zhuǎn)數(shù)產(chǎn)生變化。一般整流電路、平波電路、控制電路、逆變電路等部分組成了其變換電路。變頻器的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。交流電整流電路直流中間電路逆變電路頻率電壓可調(diào)交流電控制電路圖 2 變頻器的基本結(jié)構(gòu)4、5 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(jìn)行電動(dòng)機(jī)速度的反饋。開環(huán)控制有電壓/頻率控制方式

41、，閉環(huán)控制分為轉(zhuǎn)差頻率控制和矢量控制。(1) 電壓/頻率控制 要在改變電源頻率進(jìn)行調(diào)速的同時(shí)，有必要的措施來保障電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通處于高效狀態(tài)，以便獲得理想的轉(zhuǎn)矩速度特性。這是電壓/頻率控制的目的。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(dòng)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。因此，一般是對(duì)控制性能要求不高的場合采用這種控制方式的變頻器。 轉(zhuǎn)差頻率控制方式：其適用于自動(dòng)控制系統(tǒng)是因?yàn)榫哂兴俣日{(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。單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是轉(zhuǎn)差頻率控制方式之一。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(fù)載變動(dòng)，響應(yīng)

42、特性，其原因是采用了此種方式的變頻器中有電流負(fù)反饋環(huán)節(jié)，對(duì)頻率和電流進(jìn)行調(diào)控。 矢量控制方式：異步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)具有相同的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)理是矢量控制的基本核心思想，即磁場和與其相垂直的電流的積是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，異步電動(dòng)機(jī)的定子電流是可以分為產(chǎn)生磁場的電流分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量。若要達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的，可以通過控制電動(dòng)機(jī)定子電流的大小和相位，即可對(duì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行分別控制。4、6西門子MM430變頻器性能介紹4、61西門子MM 430變頻器介紹(1)MICROMASTER430系列變頻器：MICROMASTEIH30是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列。本系列有多種型號(hào)，

43、額定功率從75kw到250kw可供用戶選用。在采用變頻器的出廠設(shè)定功能和缺省設(shè)定值時(shí)。MICROMASTEIH30變頻器特別適合于水泵和風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪音，全面而完善保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。(2)MM430變頻器的特點(diǎn)：1、易于安裝，參數(shù)設(shè)置和調(diào)試。2、牢固的EMC設(shè)計(jì)。3、可由IT(中性點(diǎn)不接地)電源供電。4、對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)是快速和可重復(fù)的。5、參數(shù)設(shè)置的范圍很廣，確保它可對(duì)

44、廣泛的應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行配置。6、電纜連接簡便。7、具有多個(gè)繼電器輸出。8、具有多個(gè)模擬量輸出(0"20mA)。9、6個(gè)帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為NPNPNP接線。10、2個(gè)模擬輸入：AINl：0"-'10V，020mA和10+10V：AIN2：0"-'10V，020mA。11、2個(gè)模擬輸入可作為第7和第8個(gè)數(shù)字輸入。12、BiCo(二進(jìn)制互聯(lián)連接)技術(shù)。13、模塊化設(shè)計(jì)，配置非常靈活。14、脈寬調(diào)制的頻率高，因而電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪音低。15、有多種元件可供用戶選用，用于PC通訊的通訊模塊，基本操作面板和用于進(jìn)行現(xiàn)場總線通訊的PROFIBUS模塊。3)性能

45、特性：1)VF控制；一磁通電流控制(FCC)，改善了動(dòng)態(tài)響應(yīng)和電動(dòng)機(jī)的控制特性：多點(diǎn)vF特性。2)快速電流限制(FCL)功能，避免運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘；3)內(nèi)置的直流注入制動(dòng)；4)復(fù)合制動(dòng)功能改善了制動(dòng)特性；5)加速減速斜坡特性具有可編程的平滑功能：起始和結(jié)束段帶平滑圓弧；起始和結(jié)束段不帶平滑圓弧。6)具有比例、積分和微分(PID)控制功能的閉環(huán)控制。7)各組參數(shù)的設(shè)定值可以相互切換：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)組(DDS)；命令數(shù)據(jù)組和設(shè)定值信號(hào)源(CDS)。8)自由功能塊。9)動(dòng)力制動(dòng)的緩沖功能。(4)：保護(hù)特性：1)過電壓欠電壓保護(hù)。2)變頻器過熱保護(hù)。3)接地故障保護(hù)。4)短路保護(hù)。5)12T電動(dòng)機(jī)過

46、熱保護(hù)。6)PTC依TY電動(dòng)機(jī)保護(hù)。(5)西門子變頻器的外形圖如35所示。圖3-5西門子MM420、MM430、MM440外形圖(6)MM430變頻器控制端子接線說明。1)端子1、2：變頻器自身提供的IOV直流電源，端子1為正，端子2為負(fù)。2)端子3、4，10、11：兩對(duì)模擬量輸入端子，由DIP開關(guān)控制。3)端子5、6、7、8、16、17-數(shù)字信號(hào)輸入端子。4)端子9、28：公共端子。5)端子12、13，26、27：兩對(duì)模擬量輸出端子，0"-20mA。6)端子14、15：電動(dòng)機(jī)熱保護(hù)端子。7)端子18、19、20：繼電器觸點(diǎn)端子。其中20為公共端，18、20是常閉觸點(diǎn)，19、20是常

47、開觸點(diǎn)。外加電壓：直流30V5A(電阻負(fù)載)，交流250V2A(感性負(fù)載)。8)端子21、22：繼電器觸點(diǎn)端子。其中22為公共端，是一對(duì)常開觸點(diǎn)。外加電壓：直流30V5A(電阻負(fù)載)，交流250V2A(感性負(fù)載)。9)端子23、24、25：繼電器觸點(diǎn)端子。其中25為公共端，23、25是常閉觸點(diǎn)，24、25是常開觸點(diǎn)。外加電壓：直流30V5A(電阻負(fù)載)，交流250V2A(感性負(fù)載)。10)端子29、30：RS485電源端子。4、62 MM430變頻器使用注意事項(xiàng)1、主電路電源端子L1、L2、L3，經(jīng)接觸器和空氣開關(guān)與電源連接，不需要考慮相序。2、不應(yīng)以主電路的通斷來進(jìn)行變頻器的運(yùn)行、停止操作，

48、而需要用控制面板上的運(yùn)行鍵和停止鍵或用控制端子來操作。3、變頻器輸出端子(u、V、w)最好經(jīng)熱繼電器再接至三相電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向與設(shè)定不一致時(shí)，可更改參數(shù)設(shè)置或調(diào)換U、V、W三相中的任意兩相。4、變頻器的輸出端子不要連接到電力電容器或浪涌吸收器上。5、不能將輸出端子U、V、W接到三相電源上，否則將損壞變頻器。(2)控制電路接線注意事項(xiàng)：1、模擬量控制線：模擬量信號(hào)的抗干擾能力較低。應(yīng)使用屏蔽線，屏蔽層靠近變頻器的一端，應(yīng)接控制電路的公共端，不要接到變頻器的地端，屏蔽層的另一端應(yīng)該懸空。2、開關(guān)量控制線：啟動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、多擋轉(zhuǎn)速控制等的控制線，都是開關(guān)量控制線。一般來說，模擬量控制線的接線原則也都

49、適用于開關(guān)量控制線。但開關(guān)量的抗干擾能力較強(qiáng)，故在距離不遠(yuǎn)時(shí)，允許不使用屏蔽線，但同一信號(hào)的兩根線必須相互絞在一起。如果操作臺(tái)離變頻器較遠(yuǎn)，應(yīng)該先將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成能遠(yuǎn)距離傳送的信號(hào)，再將能遠(yuǎn)距離傳送的信號(hào)轉(zhuǎn)換成變頻器所需要的信號(hào)。開關(guān)量接線時(shí)，不能外加電源，否則將燒壞變頻器的控制板。3、變頻器的接地：從安全及降低噪聲的需要出發(fā)，為防止漏電和干擾侵入或輻射，變頻器必須接地。根據(jù)電氣設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，接地電阻應(yīng)小于或等于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，且用較粗的短線接到變頻器的專用接地端子上。當(dāng)變頻器和其他設(shè)備，或有多臺(tái)變頻器一起接地時(shí)，每臺(tái)設(shè)備應(yīng)分別和地相接，而不允許將一臺(tái)設(shè)備的接地端和另一臺(tái)設(shè)備的接地端相接后

50、再接地。343 MM430變頻器常用參數(shù)簡介(1)基本操作面板(BOP2)介紹：變頻器的參數(shù)只能用基本操作面板或者通過串行通訊接口進(jìn)行修改。基本操作面板(BOP2)如圖3-9所示。圖3-9變頻器的基本操作面板(BOP2)設(shè)置變頻器的運(yùn)行方式：面板操作方式，通過端子控制的外部方式。還可設(shè)定各種參數(shù)，顯示變頻器的輸出電壓、電流、頻率。例如，設(shè)定電動(dòng)機(jī)的各種參數(shù)，變頻器的控制方式，PID控制等等，選擇的參數(shù)號(hào)和設(shè)定的參數(shù)值在LED液晶顯示器上顯示。其中顯示參數(shù)r XXXX表示是一個(gè)不能修改的只讀參數(shù)；顯示參數(shù)P XXXX是一個(gè)可修改的設(shè)定參數(shù)。基本操作面板顯示屏按扭的功能表如圖31所示。表31操作面

51、板按扭功能表(2)變頻器常用參數(shù)介紹：1)P0003：用戶的參數(shù)訪問級(jí)別。缺省值為1。當(dāng)P0003=l，標(biāo)準(zhǔn)級(jí)；當(dāng)P0003=2，擴(kuò)展級(jí)；當(dāng)P0003=3，專家級(jí)。2)P0004：參數(shù)過濾器。P0004取值不同，基本操作面板(BOP2)顯示的參數(shù)值將不一樣。P0004=O時(shí)，無參數(shù)過濾功能，可直接訪問參數(shù)；P0004=2，可訪問變頻器參數(shù)；P0004=3，可訪問電動(dòng)機(jī)參數(shù)；P0004=4，可訪問速度傳感器參數(shù)；P0004=7，可訪問命令和數(shù)字IO參數(shù)；P0004=8，可訪問模擬I0參數(shù)；P0004=10，可訪問設(shè)定值通道和斜坡發(fā)生器參數(shù)；P0004=13，可訪問電動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)；P0004=2

52、0，可訪問通訊參數(shù)；P0004=22，可訪問PI控制器參數(shù)。3)P0010：調(diào)試用的參數(shù)過濾器。P0010=O表示準(zhǔn)備調(diào)試，如果P0010被訪問以后沒有設(shè)定為0，變頻器將不運(yùn)行；P0010=I表示快速調(diào)試變頻器參數(shù)；POOl0=30表示恢復(fù)變頻器的缺省值。4)P0100：確定使用地區(qū)的參數(shù)，P0100=0，適用于歐洲和中國，頻率為50HZ；P0100-2，適用于北美，頻率為60HZ。5)P0300-選擇電動(dòng)機(jī)的類型。調(diào)試期間，在選擇電動(dòng)機(jī)的類型和優(yōu)化變頻器的特性時(shí)需要選定這一參數(shù)。實(shí)際使用的電動(dòng)機(jī)大多是異步電動(dòng)機(jī)。P0300=l，選定為異步電動(dòng)機(jī)：P0300-2，選定為同步電動(dòng)機(jī)。6)P030

53、4：電動(dòng)機(jī)的額定電壓。本參數(shù)只能在P0010=I(快速調(diào)試)時(shí)進(jìn)行修改。輸入變頻器的電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)必須與電動(dòng)機(jī)的接線(星形或三角形)相一致。如果電動(dòng)機(jī)采取三角形接線，就必須輸入三角形接線的銘牌數(shù)據(jù)。7)P0305"電動(dòng)機(jī)的額定電流。本參數(shù)只能在POOl0-1(快速調(diào)試)時(shí)進(jìn)行修改。8)P0307電動(dòng)機(jī)的額定功率。本參數(shù)只能在P0010=I(快速調(diào)試)時(shí)進(jìn)行修改。9)P0308：電動(dòng)機(jī)的額定功率因數(shù)。本參數(shù)只能在P0010=I(快速調(diào)試)時(shí)進(jìn)行修改。10)P0310-電動(dòng)機(jī)的額定頻率。本參數(shù)只能在P0010=I(快速調(diào)試)時(shí)進(jìn)行修改。11)P0311：電動(dòng)機(jī)的額定速度。本參數(shù)只能在P0

54、010=I(快速調(diào)試)時(shí)進(jìn)行修改。12)P0700：選擇命令源。P0700=0，表示是工廠的缺省設(shè)置；P0700=l，表示由BOP(操作板)設(shè)置；P0700=2，表示由端子排輸入設(shè)置；P0700=4，表示由BOP鏈路的USS設(shè)置；P0700=5，表示由COM鏈路的USS設(shè)置。13)P0701：數(shù)字輸入1的功能(控制數(shù)字端子5)。常用的設(shè)定值有：P0701=0時(shí)，禁止數(shù)字輸入；P0701=l時(shí)，接通正轉(zhuǎn)斷開停止：P0701-2時(shí)，接通反轉(zhuǎn)斷開停止；P0701=3時(shí)，按慣性自由停車：P0701=-4時(shí)，按斜坡函數(shù)曲線快速降速；P0701=10時(shí)，正向點(diǎn)動(dòng)；P0701=11時(shí)，反向點(diǎn)動(dòng)；P0701=

55、12時(shí)，反轉(zhuǎn)；P0701=13時(shí)，使用電位器控制升速(增加頻率)；P0701=14時(shí)，使用電位器控制降速(減小頻率)；P0701=15時(shí)，按設(shè)定的固定頻率運(yùn)行：P0701=16時(shí)，按固定頻率相加的方式運(yùn)行。14)P0702：數(shù)字輸入2的功能(控制數(shù)字端子6)。設(shè)定值同P0701。15)P0703-數(shù)字輸入3的功能(控制數(shù)字端子7)。設(shè)定值同P0701。16)P0704-數(shù)字輸入4的功能(控制數(shù)字端子8)。設(shè)定值同P0701。17)P0705-數(shù)字輸入5的功能(控制數(shù)字端子16)。設(shè)定值同P0701。18)P0706-數(shù)字輸入6的功能(控制數(shù)字端子17)。設(shè)定值同P0701。19)P0970-恢

56、復(fù)缺省值。P0970=0時(shí)，禁止復(fù)位；P0970=1時(shí)，參數(shù)復(fù)位?；謴?fù)缺省值時(shí)，首先設(shè)定P0010=30，然后設(shè)定P0970=1即可。20)P1000-頻率設(shè)定值的選擇。P1000=0時(shí)，無頻率設(shè)定值；P1000=I時(shí)，頻率設(shè)定可由BOP(操作板)的增減鍵設(shè)置，也可由參數(shù)P1040設(shè)置；P1000=-2時(shí)，頻率設(shè)定由AINl，AIN2端子輸入進(jìn)的模擬量控制；P1000=3時(shí)，設(shè)定為固定頻率，頻率可相加。21)P1001：固定頻率設(shè)定值，對(duì)應(yīng)端子5的頻率設(shè)定。22)P1002：固定頻率設(shè)定值，對(duì)應(yīng)端子6的頻率設(shè)定。23)P1003固定頻率設(shè)定值，對(duì)應(yīng)端子7的頻率設(shè)定。24)P1004：固定頻率設(shè)定值，對(duì)應(yīng)端子8的