基于PLC音乐喷泉控制系统的设计【优秀毕业课程设计论文】

泰 山 学 院 本科 毕业论文 基于 乐喷泉控制系统的设计 所 在 学 院 机械工程学院 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 申请学士学位所属学科 工 学 年 级 二一 一 级（ 3+2） 学生姓名、学 号 王鲁静 2011170294 指导教师姓名 、 职称 陈宏圣 副教授 完 成 日 期 二一 三 年五月 摘要 I 摘要音乐喷泉作为一种人造环境工程项目，将音乐的美和喷泉有机的结合在一起，给人以赏心悦目的感受。 随着可编程控制器在我国的迅速发展，对音乐喷泉的控制要求也越来越高，使得越来越多的控制部分 由 可编程控 制器来实现。 使用 制音乐喷泉，具有使用方便，运行可靠，控制程序设计简单等优点。 此论文是制作 一个以小型 控制核心，变频器控制水柱高度，以音频采集为基础的小型音乐喷泉控制系统。系统控制核心选用 司的 泵的控制选用 20变频器 。 主要包括控制系统的软件系统设计、硬件系统的设计以及变频器参数设置。 关键词 ： 音乐喷泉，可编程控制器，变频器 I he as an be of a s of by LC to is to of a LC as to of on of by s 20 of LC 录 录 引 言 1 础知识简介 产生和发展 特点与应用 工作原理及工作过程 2 变频器基础 频器概述 频器技术的发展 频器的分类 变频器的工作原理以及控制方式 变频器的工作原理 变频器的控制方式 20 概述 频器的电路结构 3 系统总体介绍 0 音乐喷泉组成 0 音乐喷泉水池设计 0 控制系统组成 0 4 控制系统的硬件设计 3 制系统 I/O 口的估算 3 选型 4 入 /输出点分配 5 制接线图 6 5 变频器及控制参数设计 8 变频器设计 8 变频器选型 8 目录 变频器控制接线图 8 频器操作面板 9 变频器参数设置方法 0 变频器参数设置 1 变频器控制说明 2 系统参数设计说明 2 相关参数的说明 3 6 控制系统软件设计 及调试 5 制流程 5 主要控制程序 8 调试 9 统整体调试 0 结 论 1 参考文献 2 致谢 3 附录 1 音乐喷泉控制程序 4 泰山学院本科毕业 论文 1 引 言 音乐喷泉是一个使用音乐的主体 元 素（频率，振幅，音调和节奏） 与 花型组合控制喷泉，水柱高度，距离变换和光的颜色组合 与 亮度变化。音乐喷泉是人工喷泉现代控制技术的使用，是 融合了 基于程序控制的音乐喷泉控制系统，通过水和轻音乐喷泉控制相结合的变化而变化，从而实现光与色的组合、音乐的情绪、喷泉的生动丰富的表演内涵。 随着可编程控制技术的发展，可编程序控制器和变频器技术在喷泉控制领域发挥着不可替代的作用。 即 使用一个小型 音乐喷泉控制系统频率转换器，可以实现控制喷泉灯，水泵，接线简单、编程与音乐节 奏和情感以及流水灯的多点结合，便于适合追求时尚家居生活和娱乐。 目前， 音乐喷泉的控制中最常出现的是实时控制 。 小型 音乐喷泉控制系统基于现实生活中的应用前景，值得推广。在设计过程中，采用可编程控制器实现音乐喷泉的控制。尤其是在现场总线和工业自动化领域的控制网络中开辟了一个新的发展空间。 其外围设备 的设计是依据 易于 形成一个 整体 的 工业控制系统 ， 便 于扩充功能的原则。 考虑到 音乐喷泉系统的 控制 复杂性， 若 采用继电器控制， 其 控制可靠性 较 差。若采取 制， 由程序控制，是一种软连接，大大的提高了可靠性 。可编程控制器是音乐喷泉的控制核心，可编程控制器是整个系统的“大脑”，开关量转换音乐频率来控制喷泉的变化和闪烁的灯光都是通过程序实现的。可编程控制器，简化了控制电路，提高工作速度和系统运行的可靠性和灵活性，而且还增强了喷泉工程的自动化及智能化。 泰山学院本科毕业 论文 2 1 础知识简介 在继电器控制技术的基础上发展起来的一种先进的技术 借助于计算机技术和现代通信技术。 产生至今，虽然只有 30 年，但今天已在该行业快速发展 。 现代工业自动化的三大支柱产业 为 术， 术和机器人技术 。 术主要是以微处理器为核心，应用时间，计算 、 算术 、 逻辑 程序控制 ，并通过数字和模拟 I/O 实现各种具体的生产工艺 的控制 。目前广泛使用的 为 机械和电气控制，电气控制，数据采集，网络通信和运输 等领域 。 产生和发展 二十世纪九十年代 年 颁布 了 可编程控制器 （ 含义 ：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，是专为在工业环境下应用而设计。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种 类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩展其功能的原则设计” 3 。 展 迅速 ， 故 其实现的 功能 丰富 ，应用范围 广 ， 开发 了 实现 各种 功能需求 的 统， 未来 发展趋势 为 ：小型化、 专用化 、 易用化 ； 大容量、高速度、信息化 ；智能 I/O 模块 的发展 ； 人机界面研发与发展 ； 开放性和 程序语言的 标准化 ； 过程控制领域 应用； 冗余特性； 增强 通信联网功能 。 特点与应用 1 特点 术 能够 高速发展， 除 工业自动化的客观 需求 之 外，主要是由于它自身 还有 很多独特 的 优点。 具有特殊结构的工业控制计算机， 与 普通 计算机相比具有更强的 能够与 工业过程 相接 的接口，同时 具备 适用于控制要求的程序设计语言 是可编程控制器实质 。可编程控制器是将计算机技术和电器控制技术有机地结合在一起 的技术 。其特点主要 体现在： 可靠性高，抗干扰性强 ； 编程简单、使用方便 ； 易于安装、调试、维修 ； 功能完善，通用性强 ； 体积小， 能耗低 2。 泰山学院本科毕业 论文 3 2. 应用 基于 身 优势 ，在工业控制中 倍受青睐 。 主要应用领域 涵盖了几个 方面 ： 开关 量的 逻辑和顺序控制；模拟 量 控制； 运动控制；过程 控制；数据处理；信号连锁系统；通信 及联网 ； 时间控制 。 工作原理及工作过程 与普通微机类似， 是由 硬件和软件组成 。 正常地 运行 只能依靠于软件的控制 。 系统软件和应用软件 为 软件 系统的两个部分 。 基本 运行过程如下 ： 1） 输入 处理阶段 ： 所有外部输入电路的状态输入映像寄存器 ； 2）程序执行 ： 用户程序中的指令 按次序被 扫描 ， 然后依据 输入状态和指令内容 执行 逻辑运算； 3） 输出 处理阶段 ：根据 程序执行 的结果，各输出点 相应的控 制信号 由 输出状态寄存器并行发 出，实现 控制系统 的逻辑控制功能。扫描周期 即 每执行一遍 程序 所需的时间。 扫描周期 通常 只有 零点零几 秒。 然而事实上， 一系列不断重复的顺序操作 是很多 机械设备的工作过程， 而这与 工作 原理类似 。 所以 ，程序 可以和 机器的 操作步骤相 对应， 而且 序 编制 过程简单易懂 ， 正确率高 ，修改 简便 ， 因而 软件的开发费用 及 开发周期 都有可观的改变 。 常在每次扫描期间 进行 故障自诊断 以及 与编程器的通信 ， 此过程的意义在于 提高工作的 准确 性，及时接收 外部 控制 指令 。 扫描工作流程如图 1 所 示。 泰山学院本科毕业 论文 4 电 源 开 启内 部 处 理输 入 处 理 （ 输 入 刷 新 、 远 程 I / O ）通 信 服 务 （ 外 设 、 C P U 、 总 线 ）更 新 时 钟 、 系 统 内 部 寄 存 器C P U 运 行 方 式 为 R U N ？执 行 用 户 程 序执 行 输 出 刷 新 过 程执 行 自 诊 断 过 程存 放 自 诊 断 错 误 结 果C P U 强 制 为 S T O P 方 式自 诊 断 错 误 为 致 命 错 误P L C 正 常 ？ O P 图 1 扫描工作流程 4 泰山学院本科毕业 论文 5 2 变频器基础 变频器概述 实现把 电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电 功能 装置称 为 “变频器”。 变换器是电力电子装置的电源转换成各种频率的交流电源来实现变频调速电机的使用，运动控制系统的 功率变 换器。变频技术是一种高新技术 集 自动控制， 电力电子技术 ，微电子技术，通讯技术 于一体 。变频器具有速度快，省电，节能，可靠，高效，广泛应用在各种领域 。 频器技术的发展 有 交流异步电动机调速 功能的 变频器 ，其性能远远超过交 流 、直流调速 控制方式， 拥有 结构简单、 宽 调速范围、 高 调速精度、安装调试 简便 、使用方便、保护功能完善、运行稳定可靠、节能效果显著 等优点 ，是交流电动机调速的 主导 技术。 运动控制系统 中 ，起 功率 变换 作用的 是 器 变频器 ，运动控制 技术 是多学科 综合 的高新技术，是自动化技术的“前沿” 。 变频器的分类 （ 1） 按输出电压调节方式分类： 式； 式； 高载波变频率的 式 7。 （ 2） 按控制方式分类： 电压 /频率 控制； 转差频率控制； 矢量控制。 （ 3） 按用途分类： 通用变频器； 高性能专用变频器； 高频变频器； 小型变频器 7。 变频器的工作原理以及控制方式 变频器的工作原理 变频器是把工频电 转 换为 其它 频率 的交流电， 来适应 交流电动机变频调速的需求 。 变频器 目前主要应用的 变频方式 是交 交方式 ，直流电 是工频电流经过整流器转换来的 ， 再 把 由直流电转换的频率、电压均可控制的交流电 供给电动机。变频器的电路 有 整流器、直流环节、逆变器和控制电路 4个部分组成 8。 泰山学院本科毕业 论文 6 交流电动机 同步转速表达式 为 ： n = 60 f (1 s) / p （ 公式 1） 式中： n 异步电动机的转速； f 异步电动机的频率； s 电动机转差率； p电动机 磁 极对数。 由 公式 1 知 ，异步电动机的转速与频率成正比， 因此 改变频率 f 即可改变电动机 的转速 。 变频器就是利用改变电源频率来实现速度调节 ，是一种理想调速 方式 8。 变频器 的工作过程：一 是将交流电 转换为 直流电 ， 然后 再利 用电子元件 使 直流电 变为交流电 。 变频器 一般 用可控硅 组装成 频率 可调 的装置 ， 使频率 可调 ， 从而调控 电机的转数 ， 使转数 产生 变化。 一般整流电路、平波电路、控制电路、逆变电路等部分 组成 了 其变换电路 。 变频器的基本结构如图 2所示 。 整 流 电 路 直 流 中 间 电 路 逆 变 电 路控 制 电 路交 流 电商 用 电 源交 流 电频 率 和 电 压 可调 的 交 流 电图 2 变频器的基本构成 9 变频器的控制方式 开环控制和闭环控制是 变频器 两种 控制方式， 闭环控 制 进行电动机速度 的 反馈。开环控制有 电压 /频率 控制方式，闭环控制 分为 转差频率控制和矢量控制。 (1) 电压 /频率 控制 要在 改变电源频率进行调速的同时， 有必要 的 措施 来保 障 电动机的气隙磁通处于高效状态 ， 以便获得理想的转矩速度特性 。这 是 电压 /频率 控制的 目的 。这种类型的 变频器结构简单，开环控制 是其采用的控制方 法 ， 固其 精度和动态特性 不是 很 好的 ， 因此，若要在低电压区得到较大的调速范围是比较困难的 。 因此， 一般是对控制性能要求不高的 场合采用这种控制方式的 变频器。 转差频率控制 方式 ： 泰山学院本科毕业 论文 7 其 适用于自动控制系统 是因为具有速度调节器，利用速度反馈进行速度闭环控制，速度的静差小 。单机运转 是转差频率控制方式之一 。 采用此方式 的变频器具有良好的稳定性 ， 急速的加减速 特性， 负载变动 ， 响应特性 ，其原因是 采用了此种方式 的 变频器中有电流负反馈 环节，对频率和电流进行 调控 10 。 矢量控制 方式 ： 异步电动机和直流电动机具有相同的转矩产生机理 是矢量控制的基本核心思想 ，即磁场和与其相垂直的电流的积 是电动机的转矩 ， 异步电动机的定子电流 是可以分为产生磁场的电流分量和产生转矩的电流分量 。 若 要 达到控制电动机转矩的目的 ，可以通过控制电动机定子电流的大小和相位，即可对电动机的励磁电流和转矩电流进行 分别 控制 9。 20 概述 适用于控制三相交流电动机速度的变频器 。此 系列 型号 种类 繁多 ，电源电压 可有单相 到三相 ，额定功率 由 120W 到 11供 选用。微处理器控制 此 变频器 ， 其功率输出器件 采用绝缘栅双极型晶体管（ 。因此， 运行可靠性 较高 以及 实现多 功能 是 其 特性 。电动机运行噪声 之所以降低是因为 以选择 。 能 同时为 变频器和电 动机提供良好的保护 是其 完备 的保护功能 。 有可调 的工厂设置参数 ，并且是为 众多 且 简单的电动机控制系统 提供动力的较好 驱动装置。由于 其 全面而完备的控制功能，故在设置相关参数以后， 用于更 优 的 控制系统。 20 用于单机驱动 的 控制 系统， 还 应用 与 集成 自动 控制 系统 中11。 频器包括主电路和控制电路部分，主电路 功能是完成电能转换； 控制电路 则是 处理信息的收集、变换和传输 。 其 电路图如图 3所示 。 泰山学院本科毕业 论文 8 电源输入单相或三 相的交流电，整流电路将 恒压恒频的 交流电转换成恒定的直流电，供给逆变电路 的 是 主电路 的功能。 制 逆变电路 ， 使恒定的直流电转换 成 U和 供给电动机负载。由图 3可知， 频器直流 与交流转换 是通过电容进行滤波的，因此 此变频器 属于电压型交 交变频器。 频器的控制电路包括 拟输入、模拟输出、数字输出、输出继电器触头、操作板 等 组成 了 为用户提供的 10V 直流电源 的 是端子 1、 2。当采取模拟电压信号输入方式输入给定频率时， 配备一个高精度的直流电源 是为 提高交流 变频调速系统的控制精度 。 为用户提供了两对模拟电压给定输入端 的是 模拟输入 3、 4端， 其 作为频率给定信号，经变频器内的 A/D 转换器 (将模拟量转换为数字量 )， 供给 控制系统。 为用户提供了 3个完全可编程的数字输入端 是 数字输入端 5、 6、 7，数字信号经光电隔离输入 到 电动机进行控制。 24V 直流电源端 是端子 8和 9，为变频器的控制电路提供 24V 直流电源 12。 泰山学院本科毕业 论文 9 图 3 变频器电路图 泰山学院本科毕业 论文 10 3 系统总体介绍 变频器 主要 完成 了音乐喷泉的控制过程 音乐的频率信号控制 现水泵转速变化 依靠改 变水泵电机的控制频率，进而利用水泵的转速变化 控制音乐喷泉的水柱高度变化， 以上过程 实现 了 音乐变化对喷泉的控制 的过程 。变频器接受来自 理的音乐信号，输出频率不同的交流电， 使 水泵的喷水状态 发生 变化，实现了喷泉喷水随音乐高低呈现不同的形态。同时通过 制彩灯，实现彩灯组与音乐节奏的同步变换。 音乐喷泉组成 音乐喷泉水池设计 此 小型音乐喷泉 的设计为： 喷头分三组 ， 外圈 设有 九个喷头，中圈 设有 六个喷头， 这两圈的 喷水口直径 两圈喷头由一个 12W 的潜水泵提供 动力 ；内圈只有一个 中心主 喷头 ，采 用集流直上喷头， 此 喷头喷水流量 较 大 。在 水泵大功率 工作 时，有壮观的喷水直径和高度 ，此 直流 喷头由一个 55W 的潜水泵提供水压。两组彩灯分别安装在外圈和中圈喷头下，成交替闪烁 的工作状态 。 使 音乐喷泉工作时喷水层次感明显，视觉效果良好。喷泉水池直径约 头组最大直径 外圈和中圈喷头向内倾斜的情况下很好的防止了水池喷水造成的向外溅水。 控制系统组成 音乐喷泉的控制系统由音乐信号处理电路（包括 F/ /数转换电路、信号隔离电路）， 水泵和彩灯控制电路， 稳压电源电路和音响设备组成。 音乐喷泉控制系统硬件组成部分如图 4所示。 泰山学院本科毕业 论文 11 图 4 音乐喷泉控制系统硬件结构图 1、 音乐信号的处理 音乐喷泉的乐曲 从 播放器播放，通过功率放大器， 乐 曲 一路输出到音箱设备， 一路 由 A/D 转换模块对音频信号进行采样 处理 两路输出方式 。 2、水型与乐曲同步 的 控制 水型会同 乐曲播放 同时 演示。 在乐曲之间转换 期间，水型也 保持同步停止 或继续演示。 为 使水型与乐曲达到同步的效果 ，此音乐喷泉 控制系统提供 了 可调整的 喷泉 延时 程序 。 3、 潜水泵 电动机 的控 制 控制器内部 的程序 来控制潜 水泵电动机 ， 使 每一 首 乐曲 可从控制器中相应的找到对应的固定程序数据，并可以将其对应输出 。 4、彩色灯光 的控制 彩色灯光 由 控制器 系统程序控制。 彩色灯光会 通过控制程序随 音乐 的变化相应的水下 产生变化与 动作 ，达到视觉与听觉的完美统一，给人以精神的完美享受 。 5、水型的节奏随动控制 不同的音乐 节奏同步 变化呈现 出 水型的跳跃和摇摆， 表现 出音乐喷泉的 视 调速端 调速端 组水下灯 两组潜水泵 编程序控制器 外部音箱 （左） 变频器1# 频器3# M 外部音箱 （右） 功率放大器 A/D 泰山学院本科毕业 论文 12 觉冲击力 。这种水型 变化 是 通过 A/D 对其音频信号采集转换 后 通过对应的程序 控制， 经过 变频器对潜水泵实现加速 和 减速控制， 实现 对不同音乐信号 的直观感受 。 泰山学院本科毕业 论文 13 4 控制系统的硬件设计 音乐喷泉逻辑控制系统的控制核心是 在建立一个 哪些信号需要输入至 以及采用何种编程方式，都会影响到其内部 I/首先 需要 把系统 所需 的输入 /输出数量 明确 ， 其次 按需要确定各控制动作的顺序和各控制装置彼此间的关系。在确定控制系统各环节的关系后，进行分配输入 /输出设备 点 。 因此 ， 设计 首先 要解决的问题 是 I/它不仅决定着系统硬件部分的设计，也是 系统软件编写的前提。 在 估算 输出点、内部 继电器、定时器、 计 数器之后，就可以 对 进一步进行输入 /输出量的确定 。 制系统 I/O 口的估算 小型 音乐喷泉控制系统的设计 I/依据 I/应 预留出一定的 I/O 点 扩展时使用。 可以 根据 系统的控制要求 大 体 确定 控制 系统的输入输出点数。 1、 估算 系统 数字量 输入点数 根据音乐的旋律 和 音频信号的大小来控制喷泉水柱 的 高低，所以其数字量输入只需要满足系统启动、停止两个功能。 如表 1所示 表 1 系统数字量输入各元器 件功能及所占 数 项目名称 输入点数 备 注 总点数 启动按钮 1 喷泉控制系统启动 输入点数： 2 停止按钮 1 喷泉控制系统 停止 2、 估算 系统 模拟量输入点数 将 音频信号转化成 字量信号 的过程中 需采用一个 A/此 模拟量输入点为 1个。 如表 2所示 表 2 系统模拟量输入各元器件功能及所占 数 项目名称 模拟量输入点数 备 注 总点数 泰山学院本科毕业 论文 14 音频信号转换模块 1 音频信号大小 输入点数 ： 1 3、 估算 系统 数字量 输出 点数 系统数字量输出 由 变频器开关量 控制和 灯光开 关量 控制 两个部分，变频器 包括 启动和调速两种控制量。 如 表 3所示 表 3 系统数字量输出各元器件功能及所占 数 项目名称 输 出 点数 备 注 总点数 启动变频器开关量 8 控制变频器运行 输出总点数： 16 变频器速度开关量 4 选择变频器频率 水泵控制输出 2 水泵的控制 水下 灯 光控制输出 2 水下灯光的控制 选型 由对 音乐喷泉控制系统的组成、工作过程、 I/O 点的估算分析可知， 系统中实际需要数字量输入点 2点 ,模拟量输入模块 1 个，数字量输出点 16点，输出扩展模块 1 个 。 同时，该 控制 系统是单机系统， 故 可选择整体式结构的 1、 7列 要特点 ： 丰富的指令 、 内置集成功能 、 扩展模块；实时特性 强 ；通讯 功能良好 ；可靠性好，适应性强 ， 性价比高。 2、 硬件系统 要由 块、扩展模块和总线连接电缆 集成的模块化的 （ 1） 块 该模块主要包括 源和 I/O 点 三 部分。 要负责程序的运行工作； 电 以及 与 块相连的其他模块的用电需求 都由此电源模块部分提供 ；该模块自 身 带 的 一定数量的开 关量 I/O 点， 若足以达到 控制 系统的 要求，则可以不需要 扩展 开关量 I/O 模块。 （ 2）扩展模块 因为通常 块本身的 I/O 点有限、 且无模拟量 I/O 点，所以需要 一些特殊功能 扩展 模块 ： 数字量 I/O 模块、模拟量 I/O 模块等。 泰山学院本科毕业 论文 15 （ 3）总线连接电缆 总线连接电缆用来把 I/O 模块和 其他的扩展模块连接在一起。 3、 硬件系统配置 有两种系统配置方式 ： 一是在面板 上进行 配置 ； 另一是在 轨进行 配置。图 5 和 图 6分别 表 示 了以上 两种系统配置方式 。 图 5 第 1 种系统配 置图 图 6 第 2 种系统配置图 所以， 本设计选用西门子 列 体管输出 型的 具有如下配置： 24 输入 ， 6输出 共 40 个数字量 I/O 点， 还可 连接 7 个扩展摸 快 单元，包括模拟量扩展摸板， 这 足以 满足系统所需要的输入输出端口要求。 入 /输出点分配 根据 控制 系统 的 要求，音乐信号处理模块转换的 8 路开关量信号 由 数字量输入模块来接收 ，经 部 理，通过输出模块控制彩灯和变频器，实现对变频器的数字控制。控制系统 输出点分配如表 4和表 5。 表 4 入点分配表 序号 点号 符 号 意义 1 频信号输入 2 音频信号输入 3 音频信号输入 4 音频信号输入 5 音频信号输入 6 音频信号输入 7 音频信号输入 8 频信号输入 9 启动按钮 10 停止按钮 #水泵工作 2 #水泵工作 3 #彩灯工作 4 #彩灯工作 5 频器速度一 6 频器速度二 7 频器速度三 8 变频器运行 制接线图 子 控制 启动按钮 ， 子 控制 停止按钮 ， 收音频 开关量信号，两个 组的变换 直接由 子控制 。水泵的起停 由 控制 ，变频器的输出频率选择 由 子控制 。 所示。 泰山学院本科毕业 论文 17 S 7 - 2 0 0P L U 2 2 6D C / D C / D . 0I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 11 . 2Q 0 . 3Q 0 . 6Q 0 . 7 +2 L +2 . 5Q 1 . 2Q 1 . 1Q 1 . 0K 1K 2开关量信号停 止启 动K M 1K M 21 # 水 泵 启 停 控 制 继 电 器2 # 水 泵 启 停 控 制 继 电 器1 # 彩 灯 亮 灭 控 制2 # 彩 灯 亮 灭 控 制变 频 器 速 度 1变 频 器 速 度 2变 频 器 运 行 A I N +变 频 器 速 度 3变 频 器 A I N 制端子连接图 泰山学院本科毕业 论文 18 5 变频器及控制参数设计 变频器的主要任务是把工频电 转换 为 其他 频率的交流电，满足交流电动机的调速 变化。 本系统中变频器用来接受 经 理的音乐控制 开 关量 信号，输出频率不同的交流电， 达到 水泵的 喷水状态不断变化 的设计目的 ，实现 喷泉喷水 与 音乐 乐律达到和谐的统一 。 根据 现场 音乐控制水柱， 使 水柱与音乐同步， 但 水泵控制水柱，水泵 又由 异步电动机 控制。 异步电动机的转速 是通过频率变化而改变的，但工频电的频率是恒定的 ， 而 变频器是专门电机调速的装置。 所以可由 变频器 间接 控制电机的转速， 从而使水 柱 高度 发生变化。 变频器设计 变频器选型 基于控制系统相对简单，本次设计选用 频器来控制潜水泵的转速。用变频器，可以用来控制三相交流电动机速度 ，适用于变频驱动装置。 备可控 的工厂设置参数，它是 为 数量众多 且 简单的控制系统供电的理想变频装置。 变频器控制接线图 其硬件连接图如图 8所示， 子连接 控制变频器起停。 出口 接到变频器 子上，通过 出的开关量控制变频器 输出 由设置参数决定的决定的预置频率。 泰山学院本科毕业 论文 19 图 8 变频器设计连接图 利用 以更改 20 变频器的各个参数。 有 5位数字的 7段显示 ，用于显示参数序号 以及 数值、报警和故障信息以及该参数的设定值和 真实 值， 但能存储参数信息。 的按钮以及功能说明见表 6。 表 6 的按钮及其功能 13 1 Q 1 Q 1 Q 1 0 V 西门 子 420 变频器 5 . 0 . 1 . 2 M V I L N F 泰山学院本科毕业 论文 20 变频器参数设置方法 用 以更改参数的数值，下面以更改过滤功能参数 例介绍数值的更改步骤， 见 图 9；并以选择命令 /设定值源 例说明如何修改参数的数值，见 图 10。 图 9 改变过滤功能参数 3 泰山学院本科毕业 论文 21 图 10 修改选择命令 /设定值源下标参数 3 变频器参数设置 变频器一般设置的 参数 包括 ：电 动 机参数 ;可 由 电 动 机铭牌 获得 ， 例 如电 动机 的额定 电压、 额定 功率、 额定 电流 以及额定 转速 。 控制 电 动 机启动 、 停止方式 有 变频器 控制 面板 和 端子 两种 。 控制 变频器 工作 频率方式 有 变频器面板、电位器（设置 相 应 的 频率 区域 ） 还是 多个 固定 的 频率（ 控制 变频器端子 来 对应频率） 。变频器 工作 的 最小 频率和 最大频率， 增 加 或减少 减速时间等。变频器控制方式。 在本系统中需要是设置的参数有： （ 1） 数为“ 30”， 数设定为“ 1”， 变频器复位到工厂设定值 （ 2） 数为“ 2” 扩展用户的参数访问范围 （ 3） 数为“ 2” 由模拟端子 /数字输入控制变频器 （ 4） 数为“ 17” 固定频率值设定方式 2 （ 5） 数为“ 17” 固定频率值设定方式 2 泰山学院本科毕业 论文 22 （ 6） 数为“ 17” 固定频率值设定方式 2 （ 7） 数为“ 1” 正转启动 （ 8） 数为“ 3” 固定频率设定值 （ 9） 数为“ 20” 固定频率 1为 20 10） 数为“ 25” 固定频率 2为 25 11） 数为 “ 30” 固定频率 3为 30 12） 数为“ 35” 固定频率 4为 35 13） 数为“ 40” 固定频率 5为 40 14） 数为“ 45” 固定频率 6为 45 15） 数为“ 50” 固定频率 7为 50变频器控制说明 系统参数设计说明 变频器由数字信号控制，将 数设置为“ 2”，控制编码形式为 现变频器对水泵电机多段调速控制。变频信号由 出，接入变频器为用户提供的 3 个完全可编程的数字输入端， 3个数字输入量控制变频器的 7种频率输出 ，通过参数设置 7种不同的固定频率。数字信号经光电隔离输入 理后通过逆变器实现对电机的控制。变频器设置水泵正转启动。数字输入与对应频率如表 7所示 。 表 7 数字输入与对应频率 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 频率值（ 20 25 30 35 40 45 50 泰山学院本科毕业 论文 23 相关参数的说明 （ 1）按照下面的数值设定参数（用 必要的通讯选件） ，可使 变频器的全部参数复位 到 工厂的缺省设定值 。 （ 2） 数为“ 2”，变频器的参数有 4个用户访问级 ， 1标准访问级 、2 扩展访问级 、 3 专家访问级 、 4 维修级。访问的等级由参数 择。 在很多应用情况下 ，只要访问 1（ 1）和 2（ ）。每组功能中出现的参数号取决于 设定的访问级。该参数的 设定范围为 0 4，缺省值为 1。 （ 3） 数为“ 2”，选择数字的命令信号源 ： 最小值：