基于PLC和變頻技術的花樣噴泉設計

王躍　李娜　高為將

【摘 要】介紹了噴泉的發展，從噴泉的整體設計要求入手，對噴泉控制系統的硬件和軟件部分都進行了詳細設計。

【關鍵詞】噴泉；編程；設計

【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

隨著城市化進程的加速，花樣噴泉在人們生活中隨處可見。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。花樣噴泉運行的靈活性是評價花樣噴泉優劣的關鍵，包括花樣效果和燈光效果，而這與花樣噴泉的控制系統息息相關。

花式噴泉采用了可編程控制器PLC和變頻器，實現自動控制，其可靠性大大提高。花式噴泉控制系統結構簡單，外部線路簡化，拓展性強，并且有自檢和報警系統；使用梯形圖方法編程，可以使設計清晰，編程簡便；變頻器調速以其調速性能和起制動性能、高效控制噴泉水位的高度。因此，可編程控制器PLC技術加變頻器調速技術已成為現代噴泉行業的一個熱點。

本設計采用PLC和變頻器的調速技術，噴水的高度可控并伴有燈光顯示，噴水的花樣可根據需要變換不同類型。具體設計是按照預先設定的排列組合進行設計，通過計算機運行程序發出控制信號，使水型及燈光變化。

1 噴泉的總體設計

1.1 噴泉的布局設計

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器、綜合了計算機技術、微電子技術、通信技術、自動控制技術的新一代工業控制裝置。它能夠存儲和執行指令，進行邏輯控制、位置控制、順序控制、技術、定時和算數運算等操作，并通過模擬式和數字式的輸入和輸出，控制各種類型的機械和生產過程。

1.3 變頻器電路的設計

本文選用三菱FR-S520型號的變頻器。主電路的連接：本設計變頻器為三相380V變頻器，為了不產生過大的電流，采用三相電源，380V交流電源從R、S和T三個端子輸入，三相電動機與變頻器的U、V、W相連。主電路連接見圖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PLC的輸出繼電器來控制變頻器，使其輸出正向頻率，控制電動機正轉。變頻器的輸出頻率控制是通過在其數字量輸入端（端子RH、RM、RL）的組合來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的輸出需要通過中間繼電器的常開觸點來做開關量來連接變頻器的正反轉及多段速控制端子。

1.4 PLC電路的設計

根據花樣噴泉設計的控制要求和輸入、輸出等變量的特點，運用三菱FX3U系列繼電器輸出型的PLC來實現花樣噴泉控制。

PLC作為花樣噴泉的核心控制設備，在整個控制系統中起主要作用。其控制作用主要是以下幾個方面：

（1）控制噴泉燈光的變化。

（2）通過PLC控制變頻器來控制水泵的正向運行。

（3）通過數字量輸入端采集頻率信號。采集后的頻率經過處理后送給泵是泵輸出不同的轉速，從而來實現水柱的高低變化。

（4）控制內外圈電磁閥的通斷，從而實現內外圈交替變化。

PLC控制外部器件的接線框圖如圖3所示。

1.5 系統的軟件設計

花式噴泉的I/O分配，噴泉的I/O分配見表1。

2 總結

利用實際生活中的噴泉控制系統入手，融合電氣自動化專業的PLC控制和變頻器控制技術，對培養技能型學生是一項有益的嘗試。利用PLC編寫的程序與傳統的單片機等控制比較，在實現對噴泉多種花樣的控制的同時，具有更高的穩定性。

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[責任編輯：湯靜]