淺談三菱PLC在噴泉控制中的應用

王寶東新會中集集裝箱有限公司

淺談三菱PLC在噴泉控制中的應用

王寶東
新會中集集裝箱有限公司

噴泉作為一種觀賞性較高的藝術水景，可以在公共設施供人們休閑，觀賞,比如廣場、大廈、小區、公園等。花樣噴泉的核心是PLC,本文運用三菱PLC控制各種類型的噴泉機械或吸水過程。本設計由可編程控制器PLC組成的小型噴泉系統在軟件及硬件上均可以較好的滿足控制噴泉造型變化的要求。

花樣噴泉；三菱PLC；自動控制

前言

本文基于三菱PLC實現噴泉自動化控制，闡述了三菱PLC的組成和自動控制工作原理。通過可編程控制器設定的排列組合，進行噴泉水型花樣變化,使得噴泉能夠噴射各種水型，實現多姿多彩的變化。

1 、花樣噴泉設計要求

要求噴泉控制程序能夠產生不同的噴水造型，對于噴泉控制系統，采用PLC較為合適，PLC對噴泉的水泵進行時序控制。按下啟動按鈕，在噴泉工作指示燈亮2秒后，PLC驅動電機水泵有不同的周期運轉，選擇開關設置的方式運行一個循環，改變不同時段內噴水閥的狀態，就是各噴頭按順序噴水。通過計算機運行程序發出控制信號，運用感應器的開關量信號輸入給PLC來實現控制。

對于花式噴泉的PLC控制，該控制系統選用三菱公司FXON系列的PLC，故障率低、穩定性能好、具有強大的診斷功能、維護工作量少。

2 、可編程控制器(PLC)的選型

2.1 PLC概述

可編程控制器，有各種各樣的I/O接口，實現控制外設或通信接口與外界交換信息。PLC帶有硬件故障自我檢測功能，自身故障自診斷程序，具有完善的數據運算能力。自動化開關量邏輯控制是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路內部電路采取了先進的抗干擾技術。PLC采用相應的A/D和D/A轉換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理在實際工業化運作中的模擬量。PLC系統可以完成對系統中各種的采集然后通過分析及處理，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。從控制機構配置來說，日常維護容易，早期直接用于開關量I/ O模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。

2.2 PLC的選型

在PLC系統設計時，設計選型的主要依據就是課題的噴泉自動化控制，通過三菱PLC對水泵的噴射控制，選擇噴泉的控制水位范圍以及噴泉的控制動作，確定PLC的功能，估算輸入輸出（I/O）點數作為輸入輸出點數估算數據。所需存儲器容量，即PLC在噴泉應用中所使用的存儲單元的容量。為了保證系統的實用性，在CPU型號的選擇上應考慮開關量、數據存儲器的容量、性能價格比、模塊的擴展能力。

2.3 外圍硬件的選型

噴泉的噴頭有很多種，噴泉安裝許多對方向直流噴嘴，需要選擇中心直上噴頭才能噴射各種水型，噴頭由多個直流噴頭組合而成滿足噴泉的功能展示，當水泵開啟時相應的電磁閥也打開。因為噴泉的核心控制設備工作環境特殊，坑污能力、電磁閥電壓、流體溫度、所以選用水下專用電磁閥。電機必須滿足使用流量和揚程的要求，噴泉的水泵選擇功率2.2kw的電機，適用于電機頻繁啟動的要求，滿足噴射流量12.50米3/h，根據本文的工作環境要求，選擇采用潛水泵，達到了節約水資源的目的，使用條件是潛水深度不超過5米。為了提高效率，所以在本設計中用到變頻器，噴泉需要6臺步進電機來制造多功能花樣噴泉，所以在對多步進電機控制時選擇合適的控制柜，通過變頻器調速技術來控制調節噴泉噴射的水流長短及出水速度，而且后期可以通過控制器編寫程序，實現多功能程序運作。燈的選擇，要考慮燈的使用壽命和安全性，選用LED水下燈。

3 、花樣噴泉系統軟件設計

本設計中噴泉控制系統的運行，采用指令來實現噴泉控制系統的。在噴泉中，通電后，進入工作狀態，通過按鈕開關信號來控制PLC，噴泉按照設定的程序開始運行。根據噴泉的適用性要求，將設計好的程序寫入PLC后，根據梯形圖中各觸點的狀態和邏輯關系，系統則按照選擇的花樣繼續運行。I/O模塊的選擇，用于連接電磁閥、步進電機、變頻器。PLC的I/O地址分配，為數字量輸入、數字量輸出、模擬量輸入和模擬量。如果程序為連續運行模式，需要定時器來控制噴頭的噴射時間。本設計采用STEP 7軟件，用來編寫噴泉的控制程序，只需要改寫子程序，就可以改變為其他的噴水方式，用XGET和XPUT指令與S7-200PLC的CPU通信以便于快速實現相關應用，適合于多種場所。

4 、PLC監控系統設計

MCGS組態軟件,夠完成噴泉數據采集、運用組態技術在通訊中要設置數據通訊類型，對系統監控對象生產過程狀態的綜合記錄，收集所有I/O點的參數，設計畫圖結構和畫圖草圖，人機界面友好管理水平高。通過PC/PPI電纜與多臺S7-200機通訊時的連接，實現PLC實時數據庫中的系統數據變化狀態，使輸入輸出I/O與數據庫建立實時監控對應數據連接關系，將組態監控系統與PLC設備進行通信連接。直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關系完全符合要求。上位機可實現對系統自動控制方式之間自動切換，進行控制運算和流程調度保證噴泉的花樣功能。

5 、系統的調試

可以根據功能表圖，將模擬調試好的程序送入用戶存儲器進行調試，檢查程序的運行是否符合功能表圖的規定和活動狀態的正確變化、驅動的負載相應的變化。及時根據現實的噴泉需求修改梯形圖和PLC中的程序，寫入它們的實際設定值，對相應硬件和軟件部分作適當調整。根據對新的改進梯形圖程序進行翻譯成程序，并在實際的噴泉中測試，通過觀察各個步驟是否與噴泉自動化系統要求相符合，假如存在一些調試不成功或者不滿意的地方，通過檢查反復編寫控制程序，一直調試掃描通電檢查來查找接線故障，直到一個最滿意的控制系統。

小結

通過對噴泉PLC的設計，了解了編程控制器的工作特點以及多功能性，熟悉掌握了PLC的使用。為了更好的實現對自動噴泉控制，需要編寫可靠地運用程序，并且還需要人機動態監控控制，靈活性對系統進行操作修改，實現系統多功能運用。通過對相應硬件和軟件部分調試，保證系統軟件和系統硬件更好地作適用于噴泉自動化控制，并且符合美學標準。

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