基于PLC音樂噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、泰 山 學(xué) 院本科畢業(yè)論文基于plc音樂噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所 在 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 申請學(xué)士學(xué)位所屬學(xué)科 工 學(xué) 年 級(jí) 二一一級(jí)（3+2） 學(xué)生姓名、學(xué)號(hào) 王魯靜2011170294 指導(dǎo)教師姓名、職稱 陳宏圣 副教授 完 成 日 期 二一三年五月 摘要音樂噴泉作為一種人造環(huán)境工程項(xiàng)目，將音樂的美和噴泉有機(jī)的結(jié)合在一起，給人以賞心悅目的感受。隨著可編程控制器在我國的迅速發(fā)展，對音樂噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越多的控制部分由可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。 使用plc控制音樂噴泉，具有使用方便，運(yùn)行可靠，控制程序設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)。此論文是制作一個(gè)以小型pl

2、c為控制核心，變頻器控制水柱高度，以音頻采集為基礎(chǔ)的小型音樂噴泉控制系統(tǒng)。系統(tǒng)控制核心選用siemens公司的s7-200 micro plc，水泵的控制選用micromaster 420變頻器。主要包括控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及變頻器參數(shù)設(shè)置。 關(guān)鍵詞：音樂噴泉，可編程控制器，變頻器abstractthe music fountain as an artificial environment engineering project, will be the beauty of music and fountain are organically combined togeth

3、er, give a person with pleasant feelings. with the programmable controller in chinas rapid development, the music fountain control requirements are also getting higher and higher, making more and more control of the implemented by programmable controller.use plc to control the music fountain, is eas

4、y to use, reliable operation, has the advantages of simple control program design. making a small plc as control core, the inverter to control the height of the water column, small music fountain based on the audio collection control system. the core of the system control by the use of siemenss s7-2

5、00 micro plc, pump control using micromaster 420 converter. this paper mainly introduces the control system software design of musical fountain，focusing on plc programming and the transducer parameter settings.key words: musical fountain,plc, transducer目錄引 言11 plc基礎(chǔ)知識(shí)簡介21.1 plc的產(chǎn)生和發(fā)展21.2 plc的特點(diǎn)與應(yīng)用21

6、.3 plc的工作原理及工作過程32 變頻器基礎(chǔ)52.1 變頻器概述52.2 變頻器技術(shù)的發(fā)展52.2.1 變頻器的分類52.3 變頻器的工作原理以及控制方式52.3.1 變頻器的工作原理52.3.2 變頻器的控制方式62.4 micromaster 420概述72.5 mm420變頻器的電路結(jié)構(gòu)73 系統(tǒng)總體介紹103.1 音樂噴泉組成103.1.1 音樂噴泉水池設(shè)計(jì)103.1.2 控制系統(tǒng)組成104 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)124.1 plc控制系統(tǒng)i/o口的估算124.2 plc的選型134.3 plc輸入/輸出點(diǎn)分配144.4 plc控制接線圖155 變頻器及控制參數(shù)設(shè)計(jì)165.1 變頻器設(shè)

7、計(jì)165.1.1 變頻器選型165.2.2 變頻器控制接線圖165.2 mm420變頻器操作面板175.3 變頻器參數(shù)設(shè)置方法185.4 變頻器參數(shù)設(shè)置195.5 變頻器控制說明205.5.1 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)說明205.5.2 相關(guān)參數(shù)的說明206 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試236.1 plc控制流程236.2 主要控制程序266.3 plc的調(diào)試276.4 系統(tǒng)整體調(diào)試27結(jié) 論29參考文獻(xiàn)30致謝31附錄1 音樂噴泉控制程序32引 言音樂噴泉是一個(gè)使用音樂的主體元素（頻率，振幅，音調(diào)和節(jié)奏）與花型組合控制噴泉，水柱高度，距離變換和光的顏色組合與亮度變化。音樂噴泉是人工噴泉現(xiàn)代控制技術(shù)的使用，是融

8、合了基于程序控制的音樂噴泉控制系統(tǒng)，通過水和輕音樂噴泉控制相結(jié)合的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)光與色的組合、音樂的情緒、噴泉的生動(dòng)豐富的表演內(nèi)涵。隨著可編程控制技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器和變頻器技術(shù)在噴泉控制領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。即使用一個(gè)小型plc的音樂噴泉控制系統(tǒng)頻率轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)控制噴泉燈，水泵，接線簡單、編程與音樂節(jié)奏和情感以及流水燈的多點(diǎn)結(jié)合，便于適合追求時(shí)尚家居生活和娛樂。目前，音樂噴泉的控制中最常出現(xiàn)的是實(shí)時(shí)控制。小型plc的音樂噴泉控制系統(tǒng)基于現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用前景，值得推廣。在設(shè)計(jì)過程中，采用可編程控制器實(shí)現(xiàn)音樂噴泉的控制。尤其是在現(xiàn)場總線和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的控制網(wǎng)絡(luò)中開辟了一個(gè)新

9、的發(fā)展空間。plc及其外圍設(shè)備的設(shè)計(jì)是依據(jù)易于形成一個(gè)整體的工業(yè)控制系統(tǒng)，便于擴(kuò)充功能的原則。考慮到音樂噴泉系統(tǒng)的控制復(fù)雜性，若采用繼電器控制，其控制可靠性較差。若采取plc控制，plc是由程序控制，是一種軟連接，大大的提高了可靠性?？删幊炭刂破魇且魳穱娙目刂坪诵?，可編程控制器是整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”，開關(guān)量轉(zhuǎn)換音樂頻率來控制噴泉的變化和閃爍的燈光都是通過程序?qū)崿F(xiàn)的?？删幊炭刂破?，簡化了控制電路，提高工作速度和系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和靈活性，而且還增強(qiáng)了噴泉工程的自動(dòng)化及智能化。1 plc基礎(chǔ)知識(shí)簡介在繼電器控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種先進(jìn)的技術(shù)plc，還借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)。plc自產(chǎn)生

10、至今，雖然只有30年，但今天已在該行業(yè)快速發(fā)展。現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱產(chǎn)業(yè)為plc技術(shù)，cadcam技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)。plc技術(shù)主要是以微處理器為核心，應(yīng)用時(shí)間，計(jì)算、算術(shù)、邏輯程序控制，并通過數(shù)字和模擬i/o實(shí)現(xiàn)各種具體的生產(chǎn)工藝的控制。目前廣泛使用的為機(jī)械和電氣控制，電氣控制，數(shù)據(jù)采集，網(wǎng)絡(luò)通信和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。1.1 plc的產(chǎn)生和發(fā)展iec在二十世紀(jì)九十年代年頒布了可編程控制器（plc）的含義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。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，并通過數(shù)字式

11、和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)”。plc發(fā)展迅速，故其實(shí)現(xiàn)的功能豐富，應(yīng)用范圍廣，開發(fā)了實(shí)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(jī)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(qiáng)通信聯(lián)網(wǎng)功能。1.2 plc的特點(diǎn)與應(yīng)用1 plc的特點(diǎn) plc技術(shù)能夠高速發(fā)展，除工業(yè)自動(dòng)化的客觀需求之外，主要是由于它自身還有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。具有特殊結(jié)構(gòu)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，與普通計(jì)算機(jī)

12、相比具有更強(qiáng)的能夠與工業(yè)過程相接的接口，同時(shí)具備適用于控制要求的程序設(shè)計(jì)語言是可編程控制器實(shí)質(zhì)?？删幊炭刂破魇菍⒂?jì)算機(jī)技術(shù)和電器控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起的技術(shù)。其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：可靠性高，抗干擾性強(qiáng)；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(qiáng)；體積小，能耗低2。2. plc的應(yīng)用 基于plc自身優(yōu)勢，在工業(yè)控制中倍受青睞。plc的主要應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了幾個(gè)方面：開關(guān)量的邏輯和順序控制；模擬量控制；運(yùn)動(dòng)控制；過程控制；數(shù)據(jù)處理；信號(hào)連鎖系統(tǒng)；通信及聯(lián)網(wǎng)；時(shí)間控制。1.3 plc的工作原理及工作過程與普通微機(jī)類似，plc亦是由硬件和軟件組成。plc的正常地運(yùn)行只能依靠于軟件的控制。

13、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件為軟件系統(tǒng)的兩個(gè)部分。plc 的基本運(yùn)行過程如下：1） 輸入處理階段：plc把所有外部輸入電路的狀態(tài)輸入映像寄存器；2）程序執(zhí)行：用戶程序中的指令按次序被掃描，然后依據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容執(zhí)行邏輯運(yùn)算；3） 輸出處理階段：根據(jù)程序執(zhí)行的結(jié)果，各輸出點(diǎn)相應(yīng)的控制信號(hào)由輸出狀態(tài)寄存器并行發(fā)出，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的邏輯控制功能。掃描周期即每執(zhí)行一遍程序所需的時(shí)間。plc 的掃描周期通常只有零點(diǎn)零幾秒。然而事實(shí)上，一系列不斷重復(fù)的順序操作是很多機(jī)械設(shè)備的工作過程，而這與plc 的工作原理類似。所以，plc 的程序可以和機(jī)器的操作步驟相對應(yīng)，而且plc程序編制過程簡單易懂，正確率高，修改簡便，

14、因而軟件的開發(fā)費(fèi)用及開發(fā)周期都有可觀的改變。plc通常在每次掃描期間進(jìn)行故障自診斷以及與編程器的通信，此過程的意義在于提高工作的準(zhǔn)確性，及時(shí)接收外部控制指令。plc的掃描工作流程如圖1所示。 圖1 plc的掃描工作流程42 變頻器基礎(chǔ)2.1 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。2.2 變頻器技術(shù)的發(fā)展

15、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”。2.2.1 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7。（2） 按控制方式分類：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。2.3 變頻器的工作原理以及控制方式

16、2.3.1 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)磁極對數(shù)。由公式1知，異步電動(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

17、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)榻涣麟姟Ｗ冾l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。 圖2 變頻器的基本構(gòu)成92.3.2 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，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/

18、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)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)，對頻率和電流進(jìn)行調(diào)控 10 。 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

19、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，即可對電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行分別控制9。2.4 micromaster 420概述micromaster420 為適用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器。此系列型號(hào)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。微處理器控制此變頻器，其功率輸出器件采用絕緣柵雙極型晶體管（igbt）。因此，運(yùn)行可靠性較高以及實(shí)現(xiàn)多功能是其特性。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行噪聲之所以降低是因?yàn)閜wm的開關(guān)頻率可以選擇。能同時(shí)為

20、變頻器和電動(dòng)機(jī)提供良好的保護(hù)是其完備的保護(hù)功能。micromaster420具有可調(diào)的工廠設(shè)置參數(shù)，并且是為眾多且簡單的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)提供動(dòng)力的較好驅(qū)動(dòng)裝置。由于其全面而完備的控制功能，故在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，micromaster420可用于更優(yōu)的控制系統(tǒng)。micromaster 420用于單機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)，還應(yīng)用與集成自動(dòng)控制系統(tǒng)中11。2.5 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。其電路圖如圖3所示。電源輸入單相或三相的交流電，整流電路將恒壓恒頻的交流電轉(zhuǎn)換成恒定的直流電，供給逆變電路的是主電

21、路的功能。cpu控制逆變電路，使恒定的直流電轉(zhuǎn)換成u和f均可調(diào)的三相交流電，供給電動(dòng)機(jī)負(fù)載。由圖3可知，mm420變頻器直流與交流轉(zhuǎn)換是通過電容進(jìn)行濾波的，因此此變頻器屬于電壓型交-直-交變頻器。mm420變頻器的控制電路包括cpu、模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸出、輸出繼電器觸頭、操作板等組成了為用戶提供的10v直流電源的是端子1、2。當(dāng)采取模擬電壓信號(hào)輸入方式輸入給定頻率時(shí)，配備一個(gè)高精度的直流電源是為提高交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制精度。為用戶提供了兩對模擬電壓給定輸入端的是模擬輸入3、4端，其作為頻率給定信號(hào)，經(jīng)變頻器內(nèi)的a/d轉(zhuǎn)換器(將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量)，供給cpu的控制系統(tǒng)。為用戶提供了3

22、個(gè)完全可編程的數(shù)字輸入端是數(shù)字輸入端5、6、7，數(shù)字信號(hào)經(jīng)光電隔離輸入到cpu，對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。24v直流電源端是端子8和9，為變頻器的控制電路提供24v直流電源12。圖 3 變頻器電路圖3 系統(tǒng)總體介紹plc和變頻器主要完成了音樂噴泉的控制過程音樂的頻率信號(hào)控制plc；實(shí)現(xiàn)水泵轉(zhuǎn)速變化依靠改變水泵電機(jī)的控制頻率，進(jìn)而利用水泵的轉(zhuǎn)速變化控制音樂噴泉的水柱高度變化，以上過程實(shí)現(xiàn)了音樂變化對噴泉的控制的過程。變頻器接受來自plc處理的音樂信號(hào)，輸出頻率不同的交流電，使水泵的噴水狀態(tài)發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)了噴泉噴水隨音樂高低呈現(xiàn)不同的形態(tài)。同時(shí)通過plc控制彩燈，實(shí)現(xiàn)彩燈組與音樂節(jié)奏的同步變換。3.1 音

23、樂噴泉組成3.1.1 音樂噴泉水池設(shè)計(jì)此小型音樂噴泉的設(shè)計(jì)為：噴頭分三組，外圈設(shè)有九個(gè)噴頭，中圈設(shè)有六個(gè)噴頭，這兩圈的噴水口直徑0.5mm，此兩圈噴頭由一個(gè)12w的潛水泵提供動(dòng)力；內(nèi)圈只有一個(gè)中心主噴頭，采用集流直上噴頭，此噴頭噴水流量較大。在水泵大功率工作時(shí)，有壯觀的噴水直徑和高度，此直流噴頭由一個(gè)55w的潛水泵提供水壓。兩組彩燈分別安裝在外圈和中圈噴頭下，成交替閃爍的工作狀態(tài)。使音樂噴泉工作時(shí)噴水層次感明顯，視覺效果良好。噴泉水池直徑約0.8m，噴頭組最大直徑0.5m，在外圈和中圈噴頭向內(nèi)傾斜的情況下很好的防止了水池噴水造成的向外濺水。3.1.2 控制系統(tǒng)組成音樂噴泉的控制系統(tǒng)由音樂信號(hào)處

24、理電路（包括f/v轉(zhuǎn)換電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)隔離電路），plc及變頻控制電路，潛水泵和彩燈控制電路，穩(wěn)壓電源電路和音響設(shè)備組成。音樂噴泉控制系統(tǒng)硬件組成部分如圖4所示。調(diào)速端調(diào)速端dc5vdc5v兩組水下燈兩組潛水泵cdvcddvd可編程序控制器外部音箱（左）變頻器1#ssr變頻器3#ssrmm外部音箱（右）功率放大器a/d圖4 音樂噴泉控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖1、音樂信號(hào)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(hào)進(jìn)行采樣處理兩路輸出方式。2、水型與樂曲同步的控制水型會(huì)同樂曲播放同時(shí)演示。在樂曲之間轉(zhuǎn)換期間，水型也保持同

25、步停止或繼續(xù)演示。為使水型與樂曲達(dá)到同步的效果，此音樂噴泉控制系統(tǒng)提供了可調(diào)整的噴泉延時(shí)程序。3、潛水泵電動(dòng)機(jī)的控制控制器內(nèi)部的程序來控制潛水泵電動(dòng)機(jī)，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。4、彩色燈光的控制彩色燈光由控制器系統(tǒng)程序控制。彩色燈光會(huì)通過控制程序隨音樂的變化相應(yīng)的水下產(chǎn)生變化與動(dòng)作，達(dá)到視覺與聽覺的完美統(tǒng)一，給人以精神的完美享受。5、水型的節(jié)奏隨動(dòng)控制不同的音樂節(jié)奏同步變化呈現(xiàn)出水型的跳躍和搖擺，表現(xiàn)出音樂噴泉的視覺沖擊力。這種水型變化是通過a/d對其音頻信號(hào)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(shí)現(xiàn)加速和減速控制，實(shí)現(xiàn)對不同音樂信號(hào)

26、的直觀感受。4 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)音樂噴泉邏輯控制系統(tǒng)的控制核心是plc，在建立一個(gè)plc控制系統(tǒng)時(shí)，哪些信號(hào)需要輸入至plc，plc需要驅(qū)動(dòng)哪些負(fù)載,以及采用何種編程方式，都會(huì)影響到其內(nèi)部i/o點(diǎn)數(shù)的分配，首先需要把系統(tǒng)所需的輸入/輸出數(shù)量明確，其次按需要確定各控制動(dòng)作的順序和各控制裝置彼此間的關(guān)系。在確定控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的關(guān)系后，進(jìn)行分配輸入/輸出設(shè)備點(diǎn)。因此， plc音樂噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先要解決的問題是i/o點(diǎn)數(shù)的確定，它不僅決定著系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)，也是系統(tǒng)軟件編寫的前提。在估算plc的輸入/輸出點(diǎn)、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器之后，就可以對plc進(jìn)行選型，并進(jìn)一步進(jìn)行輸入/輸出量的確

27、定。4.1 plc控制系統(tǒng)i/o口的估算小型音樂噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)i/o點(diǎn)時(shí),依據(jù)plc 的i/o節(jié)點(diǎn)使用原則,應(yīng)預(yù)留出一定的i/o點(diǎn)擴(kuò)展時(shí)使用?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)的控制要求大體確定控制系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)。1、估算系統(tǒng)數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)根據(jù)音樂的旋律和音頻信號(hào)的大小來控制噴泉水柱的高低，所以其數(shù)字量輸入只需要滿足系統(tǒng)啟動(dòng)、停止兩個(gè)功能。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(diǎn)數(shù)項(xiàng)目名稱輸入點(diǎn)數(shù)備 注總點(diǎn)數(shù)啟動(dòng)按鈕1噴泉控制系統(tǒng)啟動(dòng)輸入點(diǎn)數(shù)：2停止按鈕1噴泉控制系統(tǒng)停止2、估算系統(tǒng)模擬量輸入點(diǎn)數(shù)將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化成plc能識(shí)別數(shù)字量信號(hào)的過程中需采用一個(gè)a/d轉(zhuǎn)換模塊，因此模擬量輸入點(diǎn)為1個(gè)。

28、如表2所示表2 系統(tǒng)模擬量輸入各元器件功能及所占plc點(diǎn)數(shù)項(xiàng)目名稱模擬量輸入點(diǎn)數(shù)備 注總點(diǎn)數(shù)音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊1音頻信號(hào)大小輸入點(diǎn)數(shù)：13、估算系統(tǒng)數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)數(shù)字量輸出由變頻器開關(guān)量控制和燈光開關(guān)量控制兩個(gè)部分，變頻器包括啟動(dòng)和調(diào)速兩種控制量。如表3所示表3 系統(tǒng)數(shù)字量輸出各元器件功能及所占plc點(diǎn)數(shù)項(xiàng)目名稱輸出點(diǎn)數(shù)備 注總點(diǎn)數(shù)啟動(dòng)變頻器開關(guān)量8控制變頻器運(yùn)行輸出總點(diǎn)數(shù)：16變頻器速度開關(guān)量4選擇變頻器頻率水泵控制輸出2水泵的控制水下燈光控制輸出2水下燈光的控制4.2 plc的選型由對音樂噴泉控制系統(tǒng)的組成、工作過程、i/o點(diǎn)的估算分析可知，系統(tǒng)中實(shí)際需要數(shù)字量輸入點(diǎn)2點(diǎn),模擬量輸入模塊

29、1個(gè)，數(shù)字量輸出點(diǎn)16點(diǎn)，輸出擴(kuò)展模塊1個(gè)。同時(shí)，該控制系統(tǒng)是單機(jī)系統(tǒng)，故可選擇整體式結(jié)構(gòu)的plc。1、simatic s7-200系列 plc主要特點(diǎn)：豐富的指令、內(nèi)置集成功能、擴(kuò)展模塊；實(shí)時(shí)特性強(qiáng)；通訊功能良好；可靠性好，適應(yīng)性強(qiáng)，性價(jià)比高。2、s7-200 plc的硬件系統(tǒng)s7-200主要由cpu模塊、擴(kuò)展模塊和總線連接電纜集成的模塊化的plc。（1）cpu模塊該模塊主要包括cpu、電源和i/o點(diǎn)三部分。cpu主要負(fù)責(zé)程序的運(yùn)行工作； cpu供電以及與cpu模塊相連的其他模塊的用電需求都由此電源模塊部分提供；該模塊自身帶的一定數(shù)量的開關(guān)量i/o點(diǎn)，若足以達(dá)到控制系統(tǒng)的要求，則可以不需要擴(kuò)

30、展開關(guān)量i/o模塊。（2）擴(kuò)展模塊因?yàn)橥ǔpu模塊本身的i/o點(diǎn)有限、且無模擬量i/o點(diǎn)，所以需要一些特殊功能擴(kuò)展模塊：數(shù)字量i/o模塊、模擬量i/o模塊等。（3）總線連接電纜 總線連接電纜用來把i/o模塊和plc或其他的擴(kuò)展模塊連接在一起。3、s7-200plc的硬件系統(tǒng)配置s7-200設(shè)有兩種系統(tǒng)配置方式：一是在面板上進(jìn)行配置；另一是在din導(dǎo)軌進(jìn)行配置。圖5和圖6分別表示了以上兩種系統(tǒng)配置方式。s7-200i/o模塊i/o模塊i/o模塊i/o模塊din導(dǎo)軌s7-200i/o模塊i/o模塊面板圖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(jì)選用西門子s7-200系列 cpu22

31、6晶體管輸出型的plc。它具有如下配置：24輸入，6輸出共40個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)，還可連接7個(gè)擴(kuò)展摸快單元，包括模擬量擴(kuò)展摸板，這足以滿足系統(tǒng)所需要的輸入輸出端口要求。4.3 plc輸入/輸出點(diǎn)分配根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，音樂信號(hào)處理模塊轉(zhuǎn)換的8路開關(guān)量信號(hào)由plc的數(shù)字量輸入模塊來接收，經(jīng)plc內(nèi)部cpu處理，通過輸出模塊控制彩燈和變頻器，實(shí)現(xiàn)對變頻器的數(shù)字控制。控制系統(tǒng)plc的輸入/輸出點(diǎn)分配如表4和表5。 表4 plc輸入點(diǎn)分配表序號(hào)點(diǎn)號(hào) 符號(hào) 意義1i0.0 bit0音頻信號(hào)輸入2 i0.1 bit1 音頻信號(hào)輸入3 i0.2 bit2 音頻信號(hào)輸入4 i0.3 bit3 音頻信號(hào)輸入5 i

32、0.4 bit4 音頻信號(hào)輸入6 i0.5 bit5 音頻信號(hào)輸入7i0.6 bit6 音頻信號(hào)輸入8 i0.7 bit7音頻信號(hào)輸入9 i1.0 k1 啟動(dòng)按鈕10 i1.1 k2 停止按鈕表5 plc輸出點(diǎn)分配表序號(hào)點(diǎn)號(hào)符號(hào)意義1q0.2km11#水泵工作2q0.3km22#水泵工作3q0.6ka11#彩燈工作4q0.7ka22#彩燈工作5q1.0din1變頻器速度一6q1.1din2變頻器速度二7q1.2din3變頻器速度三8q1.5ain+變頻器運(yùn)行4.4 plc控制接線圖plc的i1.0端子控制啟動(dòng)按鈕， i1.1端子控制停止按鈕，i0.0i0.7接收音頻開關(guān)量信號(hào)，兩個(gè)led燈組的

33、變換直接由q0.6和q0.7端子控制。水泵的起停由q0.2和q0.3來控制，變頻器的輸出頻率選擇由q1.0q1.2端子控制。plc硬件連接圖如圖7所示。圖7 plc控制端子連接圖5 變頻器及控制參數(shù)設(shè)計(jì)變頻器的主要任務(wù)是把工頻電轉(zhuǎn)換為其他頻率的交流電，滿足交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速變化。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(hào)，輸出頻率不同的交流電，達(dá)到水泵的噴水狀態(tài)不斷變化的設(shè)計(jì)目的，實(shí)現(xiàn)噴泉噴水與音樂樂律達(dá)到和諧的統(tǒng)一。根據(jù)現(xiàn)場音樂控制水柱，使水柱與音樂同步，但水泵控制水柱，水泵又由異步電動(dòng)機(jī)控制。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過頻率變化而改變的，但工頻電的頻率是恒定的，而變頻器是專門電機(jī)調(diào)速的

34、裝置。所以可由變頻器間接控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使水柱高度發(fā)生變化。5.1 變頻器設(shè)計(jì)5.1.1 變頻器選型基于控制系統(tǒng)相對簡單，本次設(shè)計(jì)選用mm420變頻器來控制潛水泵的轉(zhuǎn)速。mm420通用變頻器，可以用來控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度，適用于變頻驅(qū)動(dòng)裝置。micromaster420 具備可控的工廠設(shè)置參數(shù)，它是為數(shù)量眾多且簡單的控制系統(tǒng)供電的理想變頻裝置。5.2.2 變頻器控制接線圖其硬件連接圖如圖8所示，mm420變頻器的ain+端子連接plc的q1.5輸出口，控制變頻器起停。plc輸出口q1.0q1.2連接到變頻器din1din3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

35、預(yù)置頻率。ka2km2ain-ain+din1din2din3q1q1q1q1ka10v西門子mm 420變頻器pe.5.0.1.2km3km4mmkm1uvviuilnplcqf圖8 變頻器設(shè)計(jì)連接圖5.2 mm420變頻器操作面板利用bop可以更改mm 420變頻器的各個(gè)參數(shù)。bop具有5位數(shù)字的7段顯示，用于顯示參數(shù)序號(hào)以及數(shù)值、報(bào)警和故障信息以及該參數(shù)的設(shè)定值和真實(shí)值，但bop不能存儲(chǔ)參數(shù)信息。bop上的按鈕以及功能說明見表6。表6 bop上的按鈕及其功能13 5.3 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

36、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。圖9 改變過濾功能參數(shù)p000413圖10 修改選擇命令/設(shè)定值源下標(biāo)參數(shù)p0179135.4 變頻器參數(shù)設(shè)置變頻器一般設(shè)置的參數(shù)包括：電動(dòng)機(jī)參數(shù);可由電動(dòng)機(jī)銘牌獲得，例如電動(dòng)機(jī)的額定電壓、額定功率、額定電流以及額定轉(zhuǎn)速?？刂齐妱?dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止方式有變頻器控制面板和端子兩種?？刂谱冾l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(gè)固定的頻率（控制變頻器端子來對應(yīng)頻率） 。變頻器工作的最小頻率和最大頻率，增加或減少減速時(shí)間等。變頻器控制方式。在本系統(tǒng)中需要是設(shè)置的參數(shù)有：（1） p0010參數(shù)為“30”， p0970參

37、數(shù)設(shè)定為“1”，變頻器復(fù)位到工廠設(shè)定值（2） p0003參數(shù)為“2” 擴(kuò)展用戶的參數(shù)訪問范圍（3） p0700參數(shù)為“2” 由模擬端子/數(shù)字輸入控制變頻器（4） p0701參數(shù)為“17”固定頻率值設(shè)定方式2（5） p0702參數(shù)為“17”固定頻率值設(shè)定方式2（6） p0703參數(shù)為“17”固定頻率值設(shè)定方式2（7） p0704參數(shù)為“1” 正轉(zhuǎn)啟動(dòng)（8） p1000參數(shù)為“3” 固定頻率設(shè)定值（9） p1001參數(shù)為“20”固定頻率1為20hz（10） p1002參數(shù)為“25”固定頻率2為25hz（11） p1003參數(shù)為“30”固定頻率3為30hz（12） p1004參數(shù)為“35”固定頻率4

38、為35hz（13） p1005參數(shù)為“40”固定頻率5為40hz（14） p1006參數(shù)為“45”固定頻率6為45hz（15） p1007參數(shù)為“50”固定頻率7為50hz5.5 變頻器控制說明5.5.1 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)說明變頻器由數(shù)字信號(hào)控制，將p0700參數(shù)設(shè)置為“2”，控制編碼形式為bcd碼，實(shí)現(xiàn)變頻器對水泵電機(jī)多段調(diào)速控制。變頻信號(hào)由plc發(fā)出，接入變頻器為用戶提供的3個(gè)完全可編程的數(shù)字輸入端，3個(gè)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。數(shù)字信號(hào)經(jīng)光電隔離輸入cpu，處理后通過逆變器實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。變頻器設(shè)置水泵正轉(zhuǎn)啟動(dòng)。數(shù)字輸入與對應(yīng)頻率如表7所示。表7

39、數(shù)字輸入與對應(yīng)頻率din11010101din20110011din30001111頻率值（hz）202530354045505.5.2 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。（2）p0003參數(shù)為“2”，變頻器的參數(shù)有4個(gè)用戶訪問級(jí)，1標(biāo)準(zhǔn)訪問級(jí)、2擴(kuò)展訪問級(jí)、3專家訪問級(jí)、4維修級(jí)。訪問的等級(jí)由參數(shù)p0003選擇。在很多應(yīng)用情況下，只要訪問1（p0003 = 1）和2（p0003=2）。每組功能中出現(xiàn)的參數(shù)號(hào)取決于p0003 中設(shè)定的訪問級(jí)。該參數(shù)的設(shè)定范圍為04，缺省值為1。（3）p0700參數(shù)為“2

40、”，選擇數(shù)字的命令信號(hào)源：最小值：0；缺省值：2；最大值：6。此參數(shù)改變時(shí)，同時(shí)會(huì)使所選項(xiàng)目的全部設(shè)置值恢復(fù)到工廠的缺省設(shè)置值。例如：把p0700設(shè)定值由1 改為2 時(shí)，所有的數(shù)字輸入都將復(fù)位為缺省的設(shè)置值。（4）p0701參數(shù)為“17”，用來選擇數(shù)字輸入1的功能。該參數(shù)設(shè)定范圍為099，缺省值為1。本系統(tǒng)中設(shè)置p0701為“17”，即固定頻率設(shè)定值（固定頻率值設(shè)定方式3）。（5）p0702參數(shù)為“17”，用來選擇數(shù)字輸入2的功能。該參數(shù)設(shè)定范圍為099，缺省值為12。本系統(tǒng)中設(shè)置p0702為“17”，即固定頻率設(shè)定值（固定頻率值設(shè)定方式3）。（6）p0703參數(shù)為“17”，用來選擇數(shù)字輸入3

41、的功能。該參數(shù)的最小值為0，最大值為99，缺省值為9。本系統(tǒng)中設(shè)置p0703為“17”即固定頻率設(shè)定值（固定頻率值設(shè)定方式3）。（7）參數(shù)為“1”，用來選擇數(shù)字輸入 4 的功能。p0704的設(shè)定范圍為099，缺省值為0。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）。（8）p1000參數(shù)為“3”。該參數(shù)選擇頻率設(shè)定值的信號(hào)源。在下面給出的可供選擇的設(shè)定值表中，主設(shè)定值由最低一位數(shù)字來選擇（即 0 到 6），而附加設(shè)定值由最高一位數(shù)字來選擇（ 即 x0 到 x6，其中，x=16）。只有一位數(shù)字時(shí)，表示只有主設(shè)定值，沒有附加設(shè)定值。本系統(tǒng)設(shè)置p1000參數(shù)為“

42、3”選擇固定頻率設(shè)定值。 （9）p1001參數(shù)為“20”。該參數(shù)定義固定頻率 1 的設(shè)定值。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(gè)on 命令才能使變頻器投入運(yùn)行。有三種選擇設(shè)定頻率的方法：（1） 直接選擇（p0701 - p0703 = 15）運(yùn)用此操作方式，數(shù)字輸入與固定頻率是一一對應(yīng)的。若多個(gè)設(shè)定頻率輸入要同時(shí)激活，這幾個(gè)數(shù)字的總和就是選定頻率。例如： ff1 + ff2 + ff3（2）直接選擇 + on 命令（p0701 - p0703 = 16）選擇固定頻率時(shí)，既有選定的固定頻率，又帶有 on 命令，把它們組合在一起。例如：

43、 ff1 + ff2 + ff3（3） 二進(jìn)制編碼的十進(jìn)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(gè)固定頻率。各個(gè)固定頻率的數(shù)值根據(jù)表7所示選擇。表8 數(shù)字輸入與對應(yīng)頻率參數(shù) 狀態(tài)din3din2din1p1000off不激活不激活不激活p1001ff1不激活不激活激活p1002ff2不激活激活不激活p1003ff3不激活激活激活p1004ff4激活不激活不激活p1005ff5激活不激活激活p1006ff6激活激活不激活p1007ff7激活激活激活（10）p1002p1007參數(shù)設(shè)置同p1001參數(shù)設(shè)置規(guī)則。116 控制系統(tǒng)軟件設(shè)

44、計(jì)及調(diào)試音樂噴泉的控制系統(tǒng)主要由plc完成，首先plc的輸出由音樂的頻率信號(hào)控制，然后變頻器接受來自可編程控制器的開關(guān)量信號(hào)，達(dá)到控制變頻器輸出頻率不同的交流電，從而使水泵的噴水狀態(tài)不斷變化的目的，實(shí)現(xiàn)噴泉噴水隨音樂高低呈現(xiàn)不同的狀態(tài)。同時(shí)plc還控制水泵的啟動(dòng)停止并控制彩燈，實(shí)現(xiàn)彩燈組與音樂節(jié)奏的同步變換。6.1 plc控制流程初始化plc后，首先檢測啟動(dòng)按鈕的狀態(tài)，然后選擇控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，如果停止按鈕按下則調(diào)至電機(jī)停止控制程序，停止電機(jī)工作。變頻器啟動(dòng)的初始條件為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)信號(hào)，只要其中一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工作即可使變頻器工作。plc對變頻器的控制是根據(jù)i0.0i0.7讀入的開關(guān)量數(shù)值，控制q

45、1.0q1.2的輸出，進(jìn)而達(dá)到選擇預(yù)置變頻器輸出頻率的目的。變頻器預(yù)置的頻率見表9所示。通過改變輸出電流的頻率來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)水柱的高低變換。兩組彩燈與音樂節(jié)奏的強(qiáng)度有關(guān)，通過i0.0i0.7的讀入數(shù)值控制彩燈的高低變換，達(dá)到與音樂協(xié)同。系統(tǒng)控制流程如圖11所示圖11 plc控制程序流程圖由流程圖可知，按下plc啟動(dòng)按鈕，則第一臺(tái)水泵電機(jī)啟動(dòng)，延時(shí)10s后檢測停止按鈕的狀態(tài)，若停止按鈕處于原始狀態(tài)，則第二臺(tái)水泵電機(jī)順序啟動(dòng)；若按下停止按鈕，則程序執(zhí)行電動(dòng)機(jī)停止程序，順序關(guān)掉水泵電機(jī)。彩燈的控制與啟動(dòng)按鈕的狀態(tài)無關(guān)，程序運(yùn)行后，彩燈就開始工作。如果2臺(tái)電動(dòng)機(jī)中的其中一臺(tái)工作就可以啟動(dòng)變頻器

46、，進(jìn)而通過變頻器控制水泵電機(jī)，控制程序如圖12所示。圖12 變頻器啟動(dòng)控制變頻器啟動(dòng)后，就開始讀取輸入的開關(guān)量，對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。變頻器工作流程如圖13所示。啟動(dòng)變頻器讀取plc輸入?yún)?shù)i0.0-i0.7根據(jù)m2.0-m2.7的值選擇變頻器輸出頻率輸出預(yù)置的頻率控制電機(jī)圖 13 變頻器工作流程變頻器啟動(dòng)后，讀入din1din3的數(shù)字量信息，3個(gè)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。6.2 主要控制程序?qū)ψ冾l器的控制是軟件設(shè)計(jì)的核心之一，對讀入的處理后的音頻信號(hào)進(jìn)行分析后，用來控制變頻器的輸出。以下程序圖14和圖15是系統(tǒng)通過plc

47、控制變頻器的具體過程。 圖14 變頻器工作頻率選擇程序首先根據(jù)i0.0i0.7的輸入值，控制中間狀態(tài)m2.0m2.7的數(shù)值，由于輸入值是從低到高的一串“1”，所以高位為“1”低位也一定為“1”，如i0.1為“1”，i0.2i0.7為“0”，則i0.0-i0.1一定均為“1”，此時(shí)m2.1的值為“1”，則q1.1q1.2的輸出值為100，結(jié)合數(shù)字輸入與對應(yīng)頻率選擇表，可知變頻器輸出20hz的交流電控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。圖15 變頻器工作速度選擇程序6.3 plc的調(diào)試s7-200機(jī)有stop、run及temp3種模式。stop模式可下載程序，但不能運(yùn)行程序，plc沒有輸出。run模式為運(yùn)行程序，plc產(chǎn)

48、生控制輸出,一般不能下載程序，但可設(shè)定為允許下載部分程序。temp模式，是由面板上的控制開關(guān)置temp未知確定的。在此模式下，plc處于run還是stop模式，由編程軟件對其遠(yuǎn)程操作進(jìn)行控制。面板上的控制開關(guān)置stop位置，則plc處于stop模式。且遠(yuǎn)程操作也不能使其變化。而面板上的控制開關(guān)置run位置，則plc處于run模式，但編程軟件可用遠(yuǎn)程操作使其改變?yōu)閟top模式。使plc改為run模式。在將所有設(shè)備安裝好，所有連線都接好的情況下進(jìn)行實(shí)際調(diào)試，也就是plc程序的現(xiàn)場調(diào)試1。6.4 系統(tǒng)整體調(diào)試首先使plc處于stop模式狀態(tài)，下載plc控制程序，與此同時(shí)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的變頻器參數(shù)設(shè)定變

49、頻器。開啟交流線路總電源和音樂信號(hào)控制部分電源，按下plc啟動(dòng)控制開關(guān)k1，plc控制啟動(dòng)水泵1，開啟音源播放音樂，音樂信號(hào)采集系統(tǒng)上的柱狀顯示器工作，隨音樂節(jié)律的高低顯示不同的高度，經(jīng)過10秒的延時(shí)，啟動(dòng)水泵2。此后，2號(hào)水泵跟1號(hào)水泵一起工作，直至按下停止控制開關(guān)。系統(tǒng)采集處理音樂信號(hào)后，變頻器開始工作，變頻器接收plc送出的段速控制信號(hào)來改變交流電源的頻率，使水泵接收到不同頻率的單相交流電壓，水泵電機(jī)變速運(yùn)轉(zhuǎn)，噴出水柱的高度不斷改變。同時(shí)plc隨音樂信號(hào)控制彩燈的閃爍。結(jié) 論音樂噴泉的設(shè)計(jì)涵蓋的專業(yè)非常廣泛, 包括音樂分析、噴水、電氣、通訊和自動(dòng)控制。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。本論文是有關(guān)音樂噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該控制系統(tǒng)采用可編程序控制器（plc）對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，用變頻器實(shí)現(xiàn)噴泉的調(diào)速控制。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(hào)元件和輸出執(zhí)行元件，在編程過程中主要是搞清楚各輸