基于PLC的音乐喷泉控制系统的设计-毕业设计.docx

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1、河南理工大学毕业设计论文任务书专业班级电科12-2班学生姓名史嗫一、题目基于PIC的音乐喷泉控制系统的设计二、起止日期年月日至年月日三、主要任务与要求指导教师职称学院领导签字（盖章）年月日河南理工大学毕业设计论文）评阅人评语题目评阅人职称工作单位年月日河南理工大学毕业设计论文评定书题目指导教师职称年月日河南理工大学毕业设计论文）辩论许可证辩论前向毕业设计辩论委员会（小组）提交了如下资料:1、设计（论文）说明共页2、图纸共张3、指导教师意见共页4、评阅人意见共页经审查，专业班同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，到达毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理

2、的有关规定，同意参加毕业设计（论文）辩论。指导教师签字（盖章）年月日根据审查，准予参加辩论。辩论委员会主席（组长）签字（盖章）年月日河南理工大学毕业设计论文）辩论委员会小组）决议学院专业班同学的毕业设计（论文）于年月日进行了辩论。根据学生所提供的毕业设计（论文）材料、指导教师和评阅人意见以及在辩论过程中学生答复下列问题的情况，毕业设计（论文）辩论委员会（小组）做出如下决议。一、毕业设计（论文）的总评语二、毕业设计（论文）的总评成绩：三、辩论组组长签名:辩论组成员签名:辩论委员会主席：签字（盖章）年月日基于PlC的音乐喷泉控制系统的设计摘要本文设计的核心为三菱FX2N系列PLC,使用这种PLC能

3、够容易的完成对喷泉系统的控制，并且能够准确的完成控制动作，到达设计的目的。本文首先根据设计的需要完成喷泉控制的流程设计，然后完成输入和输出的分配，根据这个分配选择适宜的PLC完成编程控制，程序编辑完成后对程序进行检查，检查没有问题后开始使用仿真软件进行仿真，证明程序的正确性，确定本次设计的喷泉控制系统能够完成对喷泉的控制。关键词：喷泉;PLC;变频器;PLC仿真;AbstractInthispaper,thecoreofdesignfortheMitsubishiFX2NseriesPLC,usingthePLCcaneasilycompletethefountainsystemcontrol

4、,andbeabletocompletethecontrolactionaccurate,toachievethepurposeofdesign.Thispaperaccordingtotheneedofthedesignofthecompletefountaincontrolprocessdesign,andthencompletethedistributionoftheinputandoutput,accordingtothedistributionofchoosingtheappropriatePLCprogrammingcontrol,programeditingtheprograma

5、fterthecompletionofinspection,checknoproblemafterstartusingsimulationsoftwaresimulation,provethecorrectnessoftheprogram,thefountainofthedesignofthecontrolsystemcancompletecontrolofthefountain.Keywords:fountainPLCFrequencyconverterPLCsimulation目录1引言错误!未定义书签。1.1 控制背景和意义错误!未定义书签。1.2 开展现状错误!未定义书签。1.3 喷泉

6、介绍错误!未定义书签。2音乐喷泉控制介绍错误!未定义书签。2.1 音乐喷泉的原理错误!未定义书签。2.2 音乐喷泉控制要求错误!未定义书签。2.3 PLC控制设计错误!未定义书签。2. 4设计的主要特点错误!未定义书签。3硬件介绍错误!未定义书签。2.1 PLC选型错误!未定义书签。2.2 信号源错误!未定义书签。2.3 水泵的选择错误!未定义书签。3. 4喷泉灯和按钮的选择错误!未定义书签。3.5变频器的选择错误!未定义书签。4软件设计错误!未定义书签。4.1 流程设计错误!未定义书签。4.2 输入输出分配错误!未定义书签。4. 3电路图错误!未定义书签。5程序分析错误!未定义书签。4.1

7、PLC梯形图编程语言的介绍错误!未定义书签。4.2 程序分析错误!未定义书签。5. 3PLC程序仿真错误!未定义书签。总结错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。附录错误!未定义书签。1引言随着时代的进步，自动化技术进一步的开展，自动化控制设备走进了千家万户，给人们的工作带来了很多的方便，喷泉控制设备作为自动化控制设备的一种，已经广泛的被人么使用，人们也越来越认可自动化喷泉控制设备的开展和应用。喷泉控制设备控制系统的组成是传感器输入，PLC控制核心和输出模块共同组成，通过传感器的信号给PLC,PLC经过分析后，完成对喷泉的输出控制，这种控制的核心是PLC,使用PLC能

8、够很好的完成这样的控制。本文使用的这种控制方式控制十分稳定，有一定的实用价值，制作本钱也很低,能够满足现代生活的需要。自动化水平的上下能够衡量-个企业的生产效率的先进性，高效的自动化控制设备能够提高企业的市场竞争能力，一个好的生产企业必须有配套的生产设备，如果生产设备技术水平不够，这样企业的开展就有一定的局限性。随着我国喷泉控制设备的开展，现代的生产技术能够完成很多的现场控制，这样就促使国内的设备制造企业开始研发新的喷泉控制设备，从而提高企业的竞争。自动化水平的提高，能够促进生产设备的改良，提高生产效率，保证产品的质量的同时，能够准确的完成控制。音乐喷泉是根据音乐的输入完成对输出的控制，根据输

9、入的变化完成对把戏的控制，喷水高度控制和灯光颜色控制。音乐喷泉常常采用时序控制，根据动作的需要完成对喷泉动作方式的控制，这样就可以根据人们的需要完成需要的动作方式。PLC主要采集音乐信号，根据音乐信号的变化完成对变频器的控制，这样就可以完成对水泵高度的控制。这样现场就可以根据现场的需要实时的完成对音乐喷泉的控制,不需要提供固定的控制方式和音乐信号，各种形式的音乐信号都能完成对喷泉的控制。图1-1喷泉实物图1.1 控制背景和意义近几十年来，PLC控制系统己被广泛使用，PLC控制系统的功能越来越完善。PLC在喷泉控制系统的应用也越来越多，近年来PLC控制系统取得了很大的进步，根据对喷泉控制的需要可

10、以选择不同的PLC功能。国内PLC控制器仍以常规PLC控制为主,虽然PLC控制系统在国内生产生活的应用十分广泛，但国内的PLC控制器的开展水平仍然不高，同先进国家的差距仍然很大。我国相关控制器大量依靠国外的成熟技术。所以，开展先进的PLC控制技术是我们必须重视的趋势。随着科学技术的不断开展，人们对喷泉控制系统的要求越来越高，特别是高精度、人性化的PLC控制系统是国内外PLC控制系统开展的必然趋势。喷泉控制设备是机械的一种,他的技术含量比拟高,需要很高的控制要求和环境要求,根据这个需要，我国推出了一种强制的认证CE认证，有了这个认证之后，就需要各地的生产厂家淘汰过去的老的生产线，引进新的智能的自

11、动化生产线来完成生产，这样就能够完成国家要求的强制认证。例如原来的老的生产线使用继电器控制整个程序的动作，配电盘占很大面积，并且布线是否繁琐，这样就产生了很多危害。经过设备改良后，使用PLC为控制的核心，能够很好的完成需要的控制。目前来看，我们的喷泉控制设备行业的年产值大约在20亿人民币，年均增长的速度超过了9),只能够满足国内生产企业的一局部需求，很大一局部生产设备需要进口，跟兴旺国家的设备相比，我们的生产的产品功能性和可靠性能够差一些，主要的问题是PLC控制核心不行。为了挽回这个不好的局面，我国的喷泉控制设备就要完成高精尖的控制，并且跟国际积极接轨，学习国外的先进技术，运用在我国的喷泉控制

12、设备中。对于喷泉控制设备的差距，主要是机械差距和电气的差距，对于机械的差距主要是引进高精度的加工设备。电气控制需要使用PLC完成控制，这样就能够减少和国外的差距，赶上国外的脚步。1.2 开展现状目前，国内在喷泉控制设备研究方面以及技术方面没有到达最完善的效果，从经费、质量、控制方面都还相对落后，技术也不过硬，与兴旺国家的技术相比相差甚远。由于国内的喷泉控制设备相对落后，导致很多喷泉控制设备都是从国外进口，增加了本钱。进口设备最大的问题就是以后的维护维修问题，一直都要受他人牵制。据有效数据研究分析，国内对喷泉控制设备的利用落后于有一些兴旺国家的水平,但近些年,在技术上有所突破，开展速度明显提高，

13、水平也得到提升，技术程度更上一层。国外的喷泉控制设备系统主要使用自动化设备完成整体的喷泉控制，这样能过实现高度的自动化。在中国，由于喷泉控制设备开展的时间比拟晚，现在主要使用传统的继电器控制完成散热动作，这样的控制方法比拟落后。国外喷泉控制设备主要是用在兴旺国家的控制系统中，自动化程度越来越高。喷泉控制设备为现代工厂控制必不可少的一个环节。日本以及欧洲大中型生产企业都开始完成对喷泉控制设备的使用。在欧洲和日韩等地区，喷泉控制设备已经开始变得十分常见。随着国内的经济开展，喷泉控制设备得到越来越多的应用，这样就促使工厂越来越重视。国内生产的喷泉控制设备控制比拟简单，国内生产的喷泉控制设备的优势是价

14、格比拟廉价，但是质量不如国外进口的设备，这样就需要工厂能够实现价格低的根底上，实现更高的质量，质量差的最主要原因就是生产的设备的自动化器件容易出现故障，这样就使得喷泉控制设备不能正常工作，出现问题。这样就需要一个完善成熟的控制产品，完成对喷泉控制设备的控制，开展一个成熟的产品。1.3 喷泉介绍喷泉主要可以分为2个种类，第一种是因地制宜，根据现场的环境的不同，现场地形的不同选择适宜的喷泉方式；另一种是完全人工制作的喷泉控制系统，这种喷泉系统只需要场地和水源就能够完成喷泉设计，喷泉的种类有很多，喷泉的种类有很多，主要可以分为音乐喷泉、程控喷泉、旱地喷泉、跑动喷泉、光亮喷泉、趣味喷泉、激光水幕电影、

15、超高喷泉等。根据使用条件的不同可以分为很多种喷泉种类,漂浮式喷泉主要是整个系统完全漂浮在浮箱上，这种控制方式比拟简单，能够应用在大型的自然湖泊或者大型人工湖泊中。跑泉是由多个喷头组成的，按照一定的时序控制完成对喷泉的控制，可以根据需要完成不同形态的喷泉控制，并且可以根据需要使用音乐结合控制和灯光的控制。2音乐喷泉控制介绍音乐喷泉的控制主要由PLC和变频器完成，通过音乐的频率信号控制PLC。通过改变水泵电机的控制频率可以实现水泵转速变化,进而通过水泵的转速变化来控制音乐喷泉的水柱高度变化,实现音乐变化对喷泉的控制。变频器接受来自经PLC处理的音乐控制信号,输出频率不同的交流电，从而水泵的喷水状态

16、不断变化，实现了喷泉喷水随音乐上下呈现不同的形态。同时通过PLC控制彩灯，实现彩灯组与音乐节奏的同步变换。2. 1音乐喷泉的原理本设计的音乐喷泉系统主要是根据输入的音量变化转换为模拟量信号控制程序的动作，根据输入的模拟量变化，PLC完成对输出的控制。本设计使用FXON-3A检测音乐信号,音乐信号转换成4-20MA信号输出到PLC模拟量，PLC模拟量根据采集到的信号完成对变频器的控制，完成对喷泉动作高度的控制。当音乐的声音变大的时候，喷泉的高度就变高,当输入的声音变低的时候，喷泉的高度就变低。彩灯根据需要完成闪烁速度控制，并且按照红黄绿和青蓝紫2种方式工作，3. 2音乐喷泉控制要求音乐喷泉控制系

17、统采用三菱PLCFX2N设计控制程序。要求喷泉的喷水高度能随着音乐频率的变化而变化。为此，音乐喷泉采用以下方案进行控制设计。每个喷头安装电磁阀,由PLC控制其开闭以到达喷射把戏繁多的目的;不安装电磁阀的喷头直接由变频器控制水泵电机的运转来实现水柱的上下随音乐的变化而变化,亦可实现喷水时水型由无水逐渐升高并保持一段时间后逐渐降至无喷水出现。本次课题设计主要是完成喷泉控制系统的设计，因为最早的喷泉管理主要靠继电器控制，管理方法比拟落后。随着自动化技术的进步,喷泉管理系统有了进一步的开展，但是刚开始出现的控制系统自动化程度十分低，运行的时候不稳定，并且发生问题的时候很难查找，影响继续使用，根据这些缺

18、乏，设计出一款依赖PLC控制的自动喷泉控制系统，该设计系统可塑性高，自动化程度高，并且运行平安可靠，到达对喷泉控制的智能化和自动化管理。2. 3PLC控制设计PLC控制的设备是一种现代设备常见的控制手段，根据PLC的种类不同可以完成不同的控制要求，PLC控制的设备能够实现各种控制的功能，人们根据需要可以选择PLC的控制方式，到达对设备的控制目的。PLC的编程使用计算机编程，根据不同的需要完成不同的控制要求，计算机编程语言完成对PLC的程序编写十分容易，这样就可以减少编程时候需要的时间，比拟容易完成这个控制。本设计使用三菱PLC完成对喷泉的设计，本设计根据实际的需要完成对程序的控制,使用仿真软件

19、对程序进行仿真，最好验证程序的可行性。本次设计的使用的PLC可靠性是否高，能够根据需要完成稳定的控制工作，根据这个需要，可以完本钱次设计。比照PLC和单片机的控制方案，使用单片机控制设计的时候，控制的程序不能够非常复杂，如果控制的程序过于复杂，使用单片机控制的稳定性和速度都不能到达PLC设计的标准，这样就需要使用PLC控制。使用单片机的控制程序控制的灵活性比拟小，不能够根据现场的需要，灵活的完成对程序的控制，这样就促使单片机的使用有一定的局限性。单片机主要适用在小型的控制设备中，比方电视机，遥控机，风扇，空调等小型设备，对于大型设备，比方说机床等都需要使用PLC完成控制。单片机的特点是加工比拟

20、廉价，适合批量生产，有固定的控制程序。对于PLC来说，PLC是一种常用的控制设备，能够根据使用的需要完成程序的编程动作，这样就使得PLC使用的场合更加的广泛。PLC的可塑性更好，PLC可以和各种检查模块和通讯模块进行连接，这样就可以根据现场的变化完成各种控制.2.4设计的主要特点本设计的控制要求有以下三点，首先是设计的程序需要有一定的创新，其次是设计的可靠性，最后是设计的性价比要高。本设计的使用的设计方法比拟新颖，程序设计完成后，使用电脑完成了对程序的仿真工作。本设计的主要组成是由多个控制按钮连接到PLC,按钮的输入信号输输入到PLC后,根据这个信号完成信号的处理，控制输出路灯的动作。本设计的

21、可靠性比拟高，可靠性是在系统设计中一个重要的元素，首先要确定设计的可靠性，才能完成系统的设计，使用PLC为控制的核心，能够实现准确有效的控制，到达设计的要求，PLC的控制能够保证控制的准确性和可靠性。本设计的性价比比拟高，当我们需要完成一个设计的时候，首先要考虑设计的硬件价格和稳定性，还要考虑设计的硬件尽量减少，这样就可以压缩本钱，产生更高的价值。的稳定性没有问题，硬件的价格也比拟低，这样就可以使用完成控制。比照其他的控制产品，三菱PLC的准确性，使用的价值更高，并且使用PLC的控制系统，三菱PLC比照其他PLC的控制点，三菱PLC的控制点的价格更低。这样就可以减少建造的本钱，降低资金的消耗。

22、关于喷泉控制系统的开展，还有很大的空间。喷泉控制系统想要走的更远，首先要保证系统的绝对优越性，我们在设计控制系统的时候要考虑到其稳定性和灵活便捷性，除了这些还要考虑到本钱节约方面问题，毕竟一切生产都是在利益根底上。由于自喷泉控制系统需要成熟的技术和适合的场地，所以目前很多公园等场合还没有用上这种先进设备。希望以后喷泉控制系统技术可以上升一层，让这种设备可以被广泛应用。3硬件介绍3. 1PLC选型PLC是一种自动化控制产品，他的主要功能是可以使用计算机完成编程，然后根据输入的需要，完成对输出的控制。PLC还可以使用远程联网控制，实现对现场设备的自动化操作控制，到达远程控制的功能，这样就能够实现把

23、计算机信号转换为工厂需要的继电器信号或者模拟量信号完成控制。PLC分很多种，根据需要的不同可以分为模拟量控制和继电器控制，根据控制的要求不同，可以分为小型PLC和中大型PLC,根据产品的产地不同可以分为德国三菱和日本三菱等国家的产品，PLC的主要结构有控制核心FX2N、输入和输出端口、扩展模块接口。PLC电源系统和外部接口等组成。PLC的工作方式很简单，主要是根据输入的需要完成对输出的控制，首先要使用编程软件完成对应的编程动作,编程可以分为很多种编程软件,但是主要的编程手段是一样的，都是使用继电器，定时器和计数器等完成对输出的控制。虽然各个厂家的产品不同，但是实现的目的是一样的。编程完成后，P

24、LC开始控制，首先PLC对输入信号进行采集，根据需要完成输入的读取动作，读取完成后，开始使用PLC控制程序的输出。同样对于PLC的输出也是根据输入的情况完成输出的控制，当输入开始有变化的时候,输出也开始变化。这样就完成了对PLC的输出控制。PLC的输出控制开始后，使用FX2N把控制的输出信号，转换为继电器信号，继电器就可以控制现场设备的工作。S3-1PLC结构图PLC的特点有很多，主要的特点是PLC的性能十分稳定，使用PLC的控制系统控制功能十分强大，可以根据现场环境的需要，完成不同的控制功能，并且PLC的操作十分简单,十分适合初用者使用。PLC还有一个特点是控制的功能十分完善，能够实现各种控

25、制，到达控制的要求完成对设备的控制。最后PLC的价格也不是很高，能够被工厂接受，这样PLC控制就变得越来越多人使用，应用的范围也越来越广。性能高，抗外扰能力强性能是否可靠是我们选择PLC的根本保证，PLC以自身的生产技术来说绝对过硬，因为其拥有集成电路，内部设计具有很强的抗干扰力，基于这些可看出性能稳不稳定。对于外部电路而言，PLC和继电器比拟，后者电气接线局部多，不能与前者相提并论，所以使用后者过失率就能控制住。除此之外，PLC本身还具有报警功能，根据需要可以完成报警动作。对于PLC的使用来说，使用者可以进行自检，也就是编完程序可以通过软件监测，诊断程序，方便查找过失。PLC的控制功能十分完

26、善随着时代的进步，自动化技术的开展越来越快，数字量、模拟量和通讯手段己经变成很常见的手段，这样就需要PLC能够完成这些控制，到达控制的目的。这样PLC的生产厂家使用外接控制模块完成对这些情况的链接动作，到达联合控制的目的，可以应用到各个领域的自动化行业。操作简单方便，容易使用PLC作为一种语言，很容易被大家学习，PLC的编程语言主要是根据电路图来完成制作，操作是否简单。对于不同的PLC,编程的方法也不同，但是控制的手段是一样的，只是控制的符号不同而己，容易被初学者掌握。系统设计方便PLC控制程序的变化十分容易，使用电脑或者手编器能够容易的完成程序的变化，这样工厂就可以根据生产工艺的变化,完成对

27、PLC控制的改变,这样就方便了广阔的使用者，能够容易的完成程序的编程，到达控制的目的。小巧轻便的身型，低能耗PLC属于小型电器件，目前市面上的产品底部尺寸小，重量轻，耗能也低。由于其身型小巧，可以轻易的放置在设备的预留位置上，这种有点决定了其理想的实用性。PLC的控制功能非常多，根据不同的控制要求可以完成对PLC的选型动作。首先对于PLC的选型,需要知道需要那种PLa国外生产的PLC比方三菱、OMRON,AB,ABB、施耐德和西门子等，国内生产的PLC比方信捷、伟伦和通泰等PLC,本文设计选择的PLC为三菱FX2N系列。这种PLC是日本三菱公司生产的一种高性能PLC,主要使用在小型设备生产线控

28、制。这一种小型PLC的性能十分突出，能够到达一般品牌大型PLC的控制速度，并且有很高的稳定性，一般都不容易出现问题。三菱PLC的扩展模块有很多种，能够完成很多控制的功能，比方说模拟量控制、数字量控制、通讯控制和定位控制，这些控制都可以使用PLC的扩展模块完成对应的控制动作。三菱PLC的内部有很多继电器和计数器等内部元件，这些内部元件的使用十分方便，并且能够准备的完成控制。本次设计使用的PLC需要13个数字量输入点和11个数字量输出点，这样就需要使用PLC的本体型号为FX2N-32MR-001型，能够完成控制的目的。比照其他产品的PLC,三菱PLC的优点有很多，首先三菱PLC的抗干扰能力十分好，

29、主要是三菱的PLC的输入为低电平有效，这样就可以排除很多干扰，同西门子PLC进行比拟，三菱PLC的稳定性什么好，并且三菱PLC的输入需要低电平有效，十分容易造成干扰,这样就容易产生很多问题。其次三菱PLC的价格比拟廉价，能够被广阔用户接受，经过市场调查，三菱FX2N系列PLC,主体模块为FX2N-48MR型的价格为1200元左右，扩展模块16入16出的价格为600元左右，这个价格比拟廉价，能够被用户接受。最后三菱PLC的输入信号为NPN信号，这样的产品在国内十分常见，比同样的低电压输出型的价格更有优势，方便了外部输入的使用，减少了设备制造的整个本钱。图3-2PLC实物图3. 2信号源传感器的种

30、类非常多，传感器是自动控制的必须条件，根据输入传感器的变化，可以完成不同的控制功能。传感器主要是根据检测到的温度、湿度、浓度等物理量，使用这个检测值进行放大处理，得到的变化值就能够完成对信号的采集工作。传感器可以根据需要完成不同的输出动作，主要可以分为继电器输出、晶体管输出和模拟量输出。根据使用情况的不同，可以完成不同的功能。传感器的控制参数有很多种，主要的参数是控制的灵敏度和稳定性。传感器根据选型的型号不同，控制的功能不同，这样就可以影响传感器的灵敏度。对于不同的数据处理中单片机），传感器的灵敏度也不尽相同。这样就要求选择的传感器的性能要好，能够具有较高的抗干扰能力，具有一定的响应速度，这样

31、才能够完成稳定快速的响应。这样就可以防止在动态监测的时候带来的误差，当信号发生变化的时候，动态监测就跟着变化，这样就需要很高的灵敏度才能完成检测。传感器的稳定性主要跟传感器本身的结构有关系，外界环境也能影响传感器的稳定性，这样就需要使用者在使用传感器的时候，按照说明书的需要完成安装和检测工作，这样才能够提供一个稳定的检测手段本次设计使用信号从声卡中直接提取，声卡把话筒等声音信号转换为模拟量信号，声卡使用数据装换模块根据需要将声波振幅信号进行采集,然后经过处理放大后完成输出动作。这种方法采集到的信号变化不稳定，这样对变频器的控制有影响，就需要使用滤波信号完成对信号的处理，这样才能够完成对变频器的

32、控制。图3-3音乐信号转换器3.3水泵的选择水泵的种类有很多种，主要根据需要分为卧式水泵和潜水泵。根据设计的需要选择适宜的水泵，这样就可以降低水泵的本钱。本设计选择潜水泵完成控制，潜水泵的优点是能耗低、体积小、重量轻，不需灌引水，使用、维护及管理方便，能够到达节约水资源的目的，适合喷泉的喷水要求。本设计中央水泵选用QSPlOT3-0.75型号，外围水泵选用QSPlO-IO-O.55,具体参数如表所示：表3-2水泵参数图3-4水泵实物图3. 4喷泉灯和按钮的选择本设计的指示灯选择的型号为SD-07,工作电压为交流220V,功率为9*1KM,颜色分为红黄蓝绿青蓝，能够到达完全防水，外部材质为不锈钢

33、制作。本设计按钮选择GQ12B高强度彩色按钮开关，安装孔尺寸12mm,开关额定值2A/36VDC,开关组合1NO,操作类型自复式，外壳材料锌铝合金，钮头材料PBT,头部颜色有红绿黄蓝白黑等，防护等级IP65/IKO8。图3-5开关实物图4. 5变频器的选择变频器的作用是根据输入的控制要求，完成对电机转动速度的控制。当变频器的控制信号发生变化的时候，使用变频器的输出频率的变化完成对电机速度的控制。变频器主要由整流电路、滤波电路、逆变电路等电路组成。控制局部包含制动单元，驱动推元和微处理单元组成。整流电路主要是把交流电转换为直流电，这样就可以使用直流电控制电机转动的速度。滤波电路的作用是完成对交流

34、变直流的滤波动作，这样就可以得到稳定的直流信号，最后逆变电路是根据直流的电压大小，转换为交流电，当电压变大的时候，交流电的频率就变大，当电压变小的时候，交流电的频率就变小。制动单元是在电机减速停车的时候，减少直流反应电路的大小，起到保护电机的作用。驱动单元是控制交流电转换为宜流电的大小，这样就可以完成对速度的控制。微处理单元主要是完成对电机的保护作用。变频器的种类有很多种，可以简单的分为轻载型，重载型和矢量型。根据用法的需要可以选择不同的种类。本设计根据需要选择的是轻载型变频器，主要使用变频器的速度控制功能，根据输入的变化完成对速度的控制。图3-6变频器接线图三菱变频器是一种新型的变频器，他的

35、功能十分强大，可以完成很多控制，主要可以分为矢量控制和PlD控制，本设计使用变频器的模拟量控制，当输入的模拟量信号发生变化的时候，变频器控制电机的速度根据输入完成变化。本论文采用的是三菱S500变频器。表变频器参数4软件设计1 .1流程设计音乐喷泉的控制主要PLC完成，通过音乐的频率信号控制PLC的输出，变频器接受来自经PLC的开关量信号，控制变频器输出频率不同的交流电，从而使水泵的喷水状态不断变化，实现了喷泉喷水随音乐上下呈现不同的形态。同时PLC还控制水泵的启动停止并控制彩灯，实现彩灯组与音乐节奏的同步变换。本设计使用控制按钮控制整个程序的动作,根据需要选择喷泉的把戏，然后完成对喷泉的控制

36、，程序框图如下列图所示：图4-1程序框图本次设计的音乐喷泉系统分为手动和自动状态，手动状态下，可以使用按钮控制音乐喷泉工作。自动状态下，按下启动按钮后，音乐喷泉开始自开工作，当按下停止按钮之后,音乐喷泉开始停止工作。本设计使用FXON-3A检测音乐信号，音乐信号转换成4-2OMA信号输出到PLC模拟量，PLC模拟量根据采集到的信号完成对变频器的控制，完成对喷泉动作高度的控制。当音乐的声音变大的时候，喷泉的高度就变高，当输入的声音变低的时候,喷泉的高度就变低。彩灯根据需要完成闪烁速度控制，并且按照红黄绿和青蓝紫2种方式工作，程序流程如下列图所示：图4-2音乐喷泉流程自动状态下，动作的间隔时间为2

37、秒，动作循环如下列图所示：图4-3把戏1动作循环图4-4把戏2动作循环4 .2输入输出分配根据设计的需要，完成对PLC的输入和输出分配。对于输入和输出的分配，首先需要确定PLC的输入是什么信号，输出需要什么信号。本设计的输入有按钮等控制输入，需要完成输入的分配，然后根据输出的需要，完成输出的分配。输入和输出的分配需要保存20-30%的余量，这样能够灵活的完成控制。对于输入没有什么需要注意的设计，对于输出需要确定PLC的输出的工作电压一致，因为PLC的输出端口有很多，可以根据需要的不同完成不同的电压控制，输入输出分配表如下列图所示：表4T输入输出分配表输入输出分配表序号PLC地址功能序号PLC地

38、址功能SBlXO启动KMlYO1路喷泉SB2Xl停止KM2Yl2路喷泉SB3X2手动自动KM3Y23路喷泉SB4X3红灯手动KM4Y34路喷泉SB5X4黄灯手动KM5Y45路喷泉SB6X5绿灯手动LlY5红灯SB7X6青色灯手动L2Y6黄灯SB8X7蓝色灯手动L3Y7绿灯SB9XlO紫色灯手动L4YlO青色灯SBlOXll彩灯动作方式1L5Yll蓝色灯SBllX12彩灯动作方式2L6Y12紫色灯SB12X13喷泉动作方式1SB13X14喷泉动作方式2FX0N-3A输入1Al输出音乐信号1高度变频器输出输入24. 3电路图根据PLC的输入和输出分配表，可以完成对电路图的设计，对于电路图的设计，首

39、先要知道PLC的输入为高电平还是低电平，当输入的信号为低电平的时候，PLC的输入才动作。然后根据PLC的输入输出分配表，完成对输入的接线。最后根据设计的需要选择不同的符号，比方按钮开关需要使用固定的符号完成输出，本设计选择的按钮开关的触点为常开触点。对于PLC的输出端，只需要确定输出端的工作电压就行了，对于普通的控制，PLC的控制为交流220V,当PLC的输出端有步进电机或者伺服等控制器的时候，就需要使用晶体管完成输出，本设计的电路图如下列图所示：图4-5PLC控制电路图对于主回路的设计，使用的电源为三相380V,为整个系统提供电源，本次设计选择的变频器工作电压为380V,这样就可以完成对变频

40、器的控制，使用空气开关控制整个电路的开关，变频器控制电机完成对速度调整控制，电路如下列图所示：图4-6主回路电路图5程序分析5.1PLC梯形图编程语言的介绍梯形图编程语言是现在使用最广泛、最常用和最简单的一种编程语言，编程语句有很多的特点，梯形语言和传统的继电器控制比拟，设计的中心思想根本一样，可以进行互相的转换，能够直观的观察梯形图的输入和输出的变化。现在科技的进步，很多厂家可以生产先进的，这些厂家的编程语言有很多种，但是都是使用梯形图进行显示，而且显示的方法大同小异，只有符号或者根本指令不一样，但是控制的方式根本相同。对于PLC的编程，首先要确定的输入和输出情况，然后根据需要的逻辑关系完成

41、具体的输入和输出的分配，根据这个分配确定梯形图的编程方式，这样就可以完成编程的准备工作。对于一些特殊的模拟量、定位和伺服控制器等指令，需要确定的控制模块，使用这个模块完成对编程的设计。编程过程中使用的中间继电器的数量没有限制，用法没有限制，但是不能出现双线圈输出的情况。编程语言的编程方式是输入从左左边开始输入，输出是在线圈的最右边，输出之后不可以继续接输出。除去一些特殊的指令，输出不可以直接接到线圈的左边，必须有输入控制。双线圈动作在编程中尽量防止，如果使用双线圈指令，程序就可能出现问题,达不到控制的要求。梯形图的工作方式是和水的流动是相识的，从上到下动作，动作完成后，重新开始对输入扫描和更新

42、，完成对输出的更新，这样不停的循环输出，到达控制的目的。梯形图的设计方法有很多，确定这个控制没有问题，就可以使用编程语言完成对这个编程的替代工作，这样不仅节省了很多的控制元件，而且可以减少布线，到达完美控制的目的。完成控制之后，可以根据要求完成对外部接线图的制图，然后这样编程的好处就是编程的可塑性大，较为容易改变控制的输入和输出，完成对程序的修改。经验设计的方法是使用一些经典的电路，根据这些电路的控制完成的程序设计，这样的电路经过反复的修改后，可以完成增加或者减少输入和输出，内部的控制继电器等，这样的设计需要很屡次的修改，最后能够实现控制的目的。此次设计我是运用的顺序控制法设计的梯形图，这样是

43、最简单方便的程序控制方法。5. 2程序分析首先完成FX0N-3A的模拟量输入控制，本文使用的模拟量输入为FX0N-3A出厂初始值4-20MA输入有效，对应的PLC输入值为0-250,这样就完成了信号的采集，信号采集完成后，使用除法运算，算出输入的对应值，本文使用的模拟量输入值为0-250,如果选用的传感器为0-100的量程,那么只要把模拟量输入到PLC的数字除以25之后乘以10就是对应的测量值，程序如下列图所示：图5-1模拟量信号采集按下启动按钮后，动作循环开始动作，程序如下列图所示：图5-2循环控制根据计数器动作的数量完成输出的控制，如下列图所示：图5-2计数器输出控制最后完成输出控制，如下

44、列图所不：图5-3输出控制喷泉控制完成后，根据需要完成对彩灯的控制，彩灯控制的时间使用PLC本身的时间继电器完成控制，程序如下列图所示:图5-4彩灯控制程序控制程序完成后,开始完成变频器模拟量输出动作，首先判断扩展模块是否正常工作,正常工作后，使用模拟量输入通道控制变频器的动作速度，完成模拟量的输出动作，程序如下列图所示：图5-5模拟量输出5. 3PLC程序仿真程序设计完成后，对程序进行检查，检查程序没有问题，程序检查完成后，开始对程序仿真，首先启动逻辑启动测试，这样就可以在电脑上进行仿真，检查结果如下列图所示:图5-6程序检查图5-7程序仿真启动按下启动按钮，程序开始启动，选择动作方式1，开

45、始有输出，程序如下列图所示：图5-8程序转换仿真延时继电器开始工作，延时一定时间，切换到下一个动作，计数器增加，仿真如下列图所不：图5-9计数器输出控制最后完成输出动作，程序仿真如卜列图所不：图5-10程序仿真输出图5T1仿真输出总结根据上面的设计，本次的设计能够实现喷泉的控制，能够实现控制的功能。本设计的主要优点是设计的方法比拟新颖，经过试验的验证确保程序的可靠性。本设计的可靠性比拟高，本文使用三菱PLC做完控制的核心，能够实现准确有效的控制，到达设计的要求。本设计的性价比比拟高，三菱PLC的稳定性没有问题，硬件的价格也比拟低，这样就可以使用三菱PLC完成控制。比照其他的控制产品，三菱PLC

46、的准确性，使用的价值更高，并且使用三菱PLC的控制系统，比照其他PLC的控制点，三菱PLC的控制点的价格更低。本次设计的控制系统，有很多的缺点，首先是功能不完善，没有跟多把戏选择功能,这样控制时候就比拟单调，手动控制模式也不完整，不能够实现点动控制，对于调试设备有一定的局限性，其次使用的控制系统过于简单，当电源出现故障的时候，没有备用电源,最后本次设计的系统有一定的局限性，不能够实现广泛的应用。致谢本次可以已经完成，在这里感慨万分。在本次课题的设计中，我遇到了很多的困难,遇到困难后在老师的指导下开始通过上网查找资料，了解了如何完成这个课题。然后在老师的帮助下，很好的完成了课题的主要设计工作，这

47、里十分感谢老师的耐心指导，在设计的每一个阶段都对我进行了很大的帮助。最开始的选题的时候,老师推荐我选择什么题目，当时不理解老师为什么选择这个题目，现在做完这个题目之后，才指导老师的良苦用心。根据老师的要求，我独立完成了题目的设计调试。最后在论文编写的时候，老师帮组我答疑，解决了很多问题，这里由衷的谢谢老师。最后，我要感谢母校提供的实验设备，帮组我学会了很多有用的知识，这不单单是毕业设计，对我以后工作也有很大的帮助。最后在论文编写的时候，老师帮组我答疑，解决了很多问题，这里由衷的谢谢老师。最后，我要感谢母校提供的实验设备，帮组我学会了很多有用的知识，这不单单是毕业设计，对我以后工作也有很大的帮助。大学生活马上就要结束了，这里要十分感谢教育我的老师，帮做我的同学，没有他们的帮助，我也许不能有这么大的进步，谢谢你们！参考文献张国雄.测控电路M.北京：接卸工业出版社,2023:18-222孙余凯.传感器应用电路300例国.北京：电子工业出版社,2023:76-783夏路易，石宗义.电路原理图与电路设计教程M.北京：北京希望电子出版社.2023:105-1084孙平.可编程控制器原理及应用M.北京：高等教育出版社，2023:223-2265陈建