基于PLC和變頻技術(shù)的花樣噴泉設(shè)計(jì)

王躍　李娜　高為將

【摘 要】介紹了噴泉的發(fā)展，從噴泉的整體設(shè)計(jì)要求入手，對(duì)噴泉控制系統(tǒng)的硬件和軟件部分都進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】噴泉；編程；設(shè)計(jì)

【Abstract】This paper Introduced the development of the fountain and designed The hardware and software of the fountain control system in detail from the overall design requirements of the fountain.

【Key words】Fountain； Program； Design

0 緒論

隨著城市化進(jìn)程的加速，花樣噴泉在人們生活中隨處可見(jiàn)。花樣噴泉是人造小氣候，在炎熱的夏日可以起到增濕和降溫的作用，能為水體充氧并增加其自凈能力?；訃娙\(yùn)行的靈活性是評(píng)價(jià)花樣噴泉優(yōu)劣的關(guān)鍵，包括花樣效果和燈光效果，而這與花樣噴泉的控制系統(tǒng)息息相關(guān)。

花式噴泉采用了可編程控制器PLC和變頻器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其可靠性大大提高。花式噴泉控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化，拓展性強(qiáng)，并且有自檢和報(bào)警系統(tǒng)；使用梯形圖方法編程，可以使設(shè)計(jì)清晰，編程簡(jiǎn)便；變頻器調(diào)速以其調(diào)速性能和起制動(dòng)性能、高效控制噴泉水位的高度。因此，可編程控制器PLC技術(shù)加變頻器調(diào)速技術(shù)已成為現(xiàn)代噴泉行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)。

本設(shè)計(jì)采用PLC和變頻器的調(diào)速技術(shù)，噴水的高度可控并伴有燈光顯示，噴水的花樣可根據(jù)需要變換不同類型。具體設(shè)計(jì)是按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型及燈光變化。

1 噴泉的總體設(shè)計(jì)

1.1 噴泉的布局設(shè)計(jì)

1.2 控制要求

花樣噴泉的核心是PLC，即可編程序控制器，是一種以微處理器為核心、帶有輸入輸出接口和指令存儲(chǔ)器、綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的新一代工業(yè)控制裝置。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行指令，進(jìn)行邏輯控制、位置控制、順序控制、技術(shù)、定時(shí)和算數(shù)運(yùn)算等操作，并通過(guò)模擬式和數(shù)字式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。

1.3 變頻器電路的設(shè)計(jì)

本文選用三菱FR-S520型號(hào)的變頻器。主電路的連接：本設(shè)計(jì)變頻器為三相380V變頻器，為了不產(chǎn)生過(guò)大的電流，采用三相電源，380V交流電源從R、S和T三個(gè)端子輸入，三相電動(dòng)機(jī)與變頻器的U、V、W相連。主電路連接見(jiàn)圖2所示。

控制電路的連接：變頻器采用外部端子的控制方式，通過(guò)PLC的輸出繼電器來(lái)控制變頻器，使其輸出正向頻率，控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。變頻器的輸出頻率控制是通過(guò)在其數(shù)字量輸入端（端子RH、RM、RL）的組合來(lái)控制變頻器的輸出頻率。由于三菱FR-S520的輸入方式是源型，因此PLC的輸出需要通過(guò)中間繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)來(lái)做開(kāi)關(guān)量來(lái)連接變頻器的正反轉(zhuǎn)及多段速控制端子。

1.4 PLC電路的設(shè)計(jì)

根據(jù)花樣噴泉設(shè)計(jì)的控制要求和輸入、輸出等變量的特點(diǎn)，運(yùn)用三菱FX3U系列繼電器輸出型的PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)花樣噴泉控制。

PLC作為花樣噴泉的核心控制設(shè)備，在整個(gè)控制系統(tǒng)中起主要作用。其控制作用主要是以下幾個(gè)方面：

（1）控制噴泉燈光的變化。

（2）通過(guò)PLC控制變頻器來(lái)控制水泵的正向運(yùn)行。

（3）通過(guò)數(shù)字量輸入端采集頻率信號(hào)。采集后的頻率經(jīng)過(guò)處理后送給泵是泵輸出不同的轉(zhuǎn)速，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)水柱的高低變化。

（4）控制內(nèi)外圈電磁閥的通斷，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)外圈交替變化。

PLC控制外部器件的接線框圖如圖3所示。

1.5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

花式噴泉的I/O分配，噴泉的I/O分配見(jiàn)表1。

2 總結(jié)

利用實(shí)際生活中的噴泉控制系統(tǒng)入手，融合電氣自動(dòng)化專業(yè)的PLC控制和變頻器控制技術(shù)，對(duì)培養(yǎng)技能型學(xué)生是一項(xiàng)有益的嘗試。利用PLC編寫的程序與傳統(tǒng)的單片機(jī)等控制比較，在實(shí)現(xiàn)對(duì)噴泉多種花樣的控制的同時(shí)，具有更高的穩(wěn)定性。

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[責(zé)任編輯：湯靜]