基于PLC的音樂噴泉控制系統(tǒng)的設計

趙新 魏穎

沈陽工學院

基于PLC的音樂噴泉控制系統(tǒng)的設計

趙新 魏穎

沈陽工學院

本系統(tǒng)由歐姆龍CP1H型PLC作為控制核心，構建一個音樂噴泉控制系統(tǒng)。在CX-Programmer軟件中對程序進行編譯，并通過組態(tài)王軟件將實時數(shù)據(jù)回傳，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)控。提出了一種新的方法來控制噴泉的變化，本設計將通過對音樂音頻信號的實時采樣，再通過變頻器對潛水泵進行變頻調速，利用各式噴頭的噴射、搖擺、旋轉來實現(xiàn)噴泉水柱高低、搖擺幅度、旋轉速度來實時地展現(xiàn)音樂的頻譜。

歐姆龍PLC 組態(tài)王軟件 CX-Programmer

1 硬件系統(tǒng)方案

在硬件設計方面，我們通過采用歐姆龍CP1H系列可編程控制器來對系統(tǒng)中的繼電器、撥盤開關、電機、傳感器以及其他的一系列電氣元件進行控制，從而保證整個系統(tǒng)的正常運行。

PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它通過運行存儲在其內存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進而再通過輸出電路的物理過程去實現(xiàn)對負載的控制。

2 軟件系統(tǒng)方案

本次設計中我們將采用的是歐姆龍公司的CP1H系列的可編程控制器，與之相對應的我們將采用歐姆龍公司的編程套件中可編程控制器編程軟件CX-Programmer進行一個系統(tǒng)的編程。

在系統(tǒng)運行的自動方式下，我們將使用高速計數(shù)器0，用CX-P軟件進行設計，在本次設計中，我們還應分別設計出系統(tǒng)的循環(huán)任務和中斷任務。

循環(huán)任務的程序由公共程序、自動程序和手動程序三部分組成。

3 音樂噴泉控制系統(tǒng)原理圖

基于PLC的音樂噴泉控制系統(tǒng)的工作原理如下：

控制系統(tǒng)主電路圖主要包括變頻器、潛水泵兩個主要部分。變頻器的電源線直接從三相交流電獲得，分別接至R、S、T三個端子上，對應的輸出到潛水泵，潛水泵則接至U、V、W三個端子上，該控制系統(tǒng)電路中有熔斷、熱繼電器兩大保護裝置。而STF、RL、RM、RH則是控制調節(jié)輸出，通過改變其端子組合去改變潛水泵的轉速。具體控制系統(tǒng)主電路圖如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)主電路圖

CP1H控制系統(tǒng)硬件設計的關鍵部分是設計CP1H的外部電路，根據(jù)以上所選的CPU模塊型號、各擴展模塊的型號以及本機的I/O地址，給出I/O資源配置表如表1所示。

表1 輸入輸出地址分配表

4 音樂噴泉系統(tǒng)控制程序設計

在噴泉中，通過按鈕開關信號來控制CP1H:因為有4層噴水，因此用了1個變額器來控制4個水泵。

花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖，如圖2所示。

圖2 花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖

5 音樂噴泉控制系統(tǒng)組態(tài)通信

在通訊標準HostLink中，該標準支持PLC與組態(tài)王通過數(shù)據(jù)連接線進行實時通訊。在本次的設計中我們選擇的PLC的型號是CP1H-E40DR-A，想要實現(xiàn)二者之間通訊，則我們必須要先調試好CX-Programmer軟件和組態(tài)王軟件之間通訊協(xié)議，并且需要對一系列參數(shù)進行設定，還需要將地址準確無誤映射到組態(tài)王軟件的字典中。然后將程序下載到PLC，我們可以通過合適的數(shù)據(jù)傳輸線纜把實時的數(shù)據(jù)傳到組態(tài)王軟件中，實現(xiàn)控制。

[1]郭艷萍.李曉波.CP1H在自動噴泉控制中的應用[J]漯河職業(yè)技術學院學報（綜合版）.2013

[2]王紅.可編程控制器使用教程[M].北京：電子工業(yè)出版社.2003

[3]殷培峰.基于CP1H噴泉控制系統(tǒng)的設計與應用[J].蘭州石化職業(yè)技術學院學報．2016:6

魏穎