基于PLC對(duì)噴泉及LED燈電氣控制系統(tǒng)改造

魏斌

摘要：本次改造采用了觸摸屏來進(jìn)行手動(dòng)操作，使得選擇多樣性;采用了變頻器調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)噴泉水柱的高低變化;采用PLC作為控制器，對(duì)噴泉和LED潛水燈進(jìn)行控制，使其能有多彩的變化。

關(guān)鍵詞：觸摸屏;變頻器;PLC;噴泉;LED潛水燈

Abstract： in this transformation， touch screen is used for manual operation， which makes selection diversity; frequency converter speed regulation technology is used to realize the height change of fountain water column; PLC is used as controller to control fountain and led diving lamp， so that it can have colorful changes.

Key words： touch screen; inverter; PLC; fountain; led diving lamp

現(xiàn)今許多噴泉的控制有些單調(diào)，且觀賞性不足。本次改造的主要目的是讓噴泉及燈光的效果更加絢麗多彩、賞心悅目。為達(dá)到這一目的，加入了觸摸屏，讓本系統(tǒng)選擇多樣性，加入變頻器讓水柱變化多樣，使用PLC讓水柱和LED潛水燈燈光變化效果更好。通過改變水柱和燈光的變化規(guī)律，從而變化出更多的方案，讓觀賞性更強(qiáng)。也使系統(tǒng)更穩(wěn)定可靠。

1 系統(tǒng)的組成

花式噴泉控制系統(tǒng)是由觸摸屏來進(jìn)行手自動(dòng)控制，并把控制信號(hào)傳送到PLC，作為輸入信號(hào)。再由PLC通過編程，輸出信號(hào)來控制LED潛水燈的變化和噴口的通斷以及變頻器的頻率變化。再由變頻器通過改變輸出電流的大小來控制水泵，實(shí)現(xiàn)水柱的高低變化。系統(tǒng)組成的原理圖如圖1所示。

2 元器件的選擇及相應(yīng)參數(shù)設(shè)置

2.1 LED潛水燈的選擇

選擇的是LS-SD-5007-3W型LED潛水燈（數(shù)量：24盞）。因?yàn)樗妮斎腚妷菏茿C12V，它的工作場所是在水下，工作溫度范圍符合現(xiàn)場環(huán)境（-40℃～50℃），這一切都滿足本次改造的需要以及上述四點(diǎn)（LED潛水燈的選擇應(yīng)考慮的四個(gè)方面）。

2.2 噴頭選擇

本設(shè)計(jì)選用的第一種噴頭就是WX-117型萬向直流噴頭它將圍繞在噴泉的四周。WX-117型噴頭在各種場合的噴水池中廣泛應(yīng)用，這種噴頭裝有球型接頭，可沿垂直方向15度進(jìn)行調(diào)節(jié)，萬向直流噴頭可組合各種不同形狀的噴射效果。

本設(shè)計(jì)選用的第二種噴頭就是YZ-302型可調(diào)玉柱噴頭它將設(shè)置在噴泉的中央。在本次改造中它是由PLC控制閥的通斷，以此來實(shí)現(xiàn)水柱的噴出。YZ-302型玉柱噴頭噴嘴斷面為一環(huán)縫隙，當(dāng)壓力水從中直射噴出時(shí)，其形似水晶圓柱。該噴頭噴出的水勢(shì)宏偉壯觀，抗風(fēng)性能好。

2.3 水泵的選擇

本次設(shè)計(jì)選擇噴泉水泵，因?yàn)閲娙檬窃谒伦鳂I(yè)，這就不用額外建造泵房，可以減少使用工程的空間面積并降低成本。同時(shí)噴泉水泵的安裝，使用以及維護(hù)簡單方便，體系小，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約原材料，能耗低，重量輕。最重要的是它滿足了本設(shè)計(jì)中研究對(duì)象（噴泉）的所有需求。

2.4 變頻器的選擇

本次改造的是通過PLC控制變頻器，讓變頻器調(diào)節(jié)并輸出大小不同的輸出電流來實(shí)現(xiàn)每個(gè)噴水口噴出不同高度的水柱變化。進(jìn)過收集資料以及網(wǎng)絡(luò)上的信息對(duì)比，采用FR-D700型變頻器較為合適。本次設(shè)計(jì)中水泵的功率是0.55KW，電流是2.2A，電壓是380V，而本變頻器FR-D700的功率范圍是0.4KW-7.5KW，且通過內(nèi)部設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)輸出電流為2.2A，電壓為380V，這滿足了對(duì)噴泉水泵的控制要求。變頻器參數(shù)設(shè)置為：

1）按下PU/EXT按鍵，切換到PU模式;? 2） ALLC=1? ? ? ? ? ? 恢復(fù)出廠設(shè)置;

3）P160=0? ? ?擴(kuò)展設(shè)置范圍; 4）P1=50HZ? ? ? ? ?上限頻率;

5）P2=0HZ? ? ? 下限頻率;? ? ?6）P3=50HZ? ? ? ? ? ? 基準(zhǔn)頻率;

7）P5=40HZ? ? ? ?中速;? ? ? ? ?8）P6=50HZ? ? ? ? ? ? 高速;

9）P24=30HZ? ?低速;? ? ? ? 10）P7=1S? ? ? ? ? ? ? 加速時(shí)間;

11）P8=1S? ? ? 減速時(shí)間;? ?12）P80=0.55KW? ? ? ? ?額定容量;

13）P83=380V? ? 額定電壓;? ?14）P84=50HZ? ? 額定頻率;

2.5 控制器的選擇

因?yàn)楸敬胃脑煊迷赑LC上用到了3個(gè)輸入35個(gè)輸出，經(jīng)過收集資料以及網(wǎng)絡(luò)上的信息對(duì)比，采用FX2N-80MR比較合適，它的基本單元是內(nèi)置40輸入/40輸出（繼電器），而且在本次改造中有用到直流輸出，而這種繼電器型PLC能實(shí)現(xiàn)這一功能。它能滿足本次改造的一切控制要求并留有一定的未來的擴(kuò)展空間，而且性價(jià)比高，它的輸出點(diǎn)數(shù)基本用完，這樣既不用去而外購買擴(kuò)展模塊又不怕浪費(fèi)過多輸入輸出點(diǎn)數(shù)。

2.6 觸摸屏的選擇

本設(shè)計(jì)采用了GOT1000系列的觸摸屏，它結(jié)合了傳統(tǒng)人機(jī)界面的優(yōu)點(diǎn)，使人機(jī)界面能夠配合PLC發(fā)揮出最佳的效果。觸摸屏I/O分配表如表1所示。

3 電路設(shè)計(jì)

3.1 主電路如圖2所示

3.2 控制電路如圖3所示

4 PLC程序設(shè)計(jì)（SFC）

4.1 主程序 （SFC）

（1）停止和預(yù)停

當(dāng)初始化脈沖或按下停止按鈕（觸摸屏M1/外接X1）時(shí)，跳轉(zhuǎn)到S0，并復(fù)位啟動(dòng)按M0，按下預(yù)停按鈕M3后，預(yù)停輔助繼電器置位。

（2）24小時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)

上電后，24小時(shí)到了或按下重新定時(shí)按鈕則重新計(jì)數(shù)定時(shí)24小時(shí)是由T50到T117共48個(gè)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)定時(shí)器定時(shí)半小時(shí)（即1800S/K18000），半夜0點(diǎn)開始：[>= T50 K0]。

（3）上午6點(diǎn)以前和上午6點(diǎn)開始

上午6點(diǎn)以前：[<= T63 K18000]

上午6點(diǎn)開始：[>= T64 K0]

（4） 下午6點(diǎn)以前和下午6點(diǎn)開始

下午6點(diǎn)以前：[<=T103 K18000]

下午6點(diǎn)開始：[>= T104 K0]

（5）半夜12點(diǎn)以前

半夜12點(diǎn)以前：[<= T117 K18000]

4.2 控制程序部分流程圖（SFC）

其中，S0是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)清零，并且是預(yù)停復(fù)位處，S10是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)清零，S34是對(duì)6：00a.m.-6：00p.m.手動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)清零，S15是對(duì)6：00p.m.-12：00p.m.手動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)清零，S11-S14：6：00a.m.-6：00p.m.自動(dòng)步驟1，S20-S25： 6：00a.m.-6：00p.m.自動(dòng)步驟2，S40-S43： 6：00a.m.-6：00p.m.手動(dòng)步驟1，S50-S55： 6：00a.m.-6：00p.m.手動(dòng)步驟2，S30-S32： 6：00p.m.-12：00p.m.自動(dòng)步驟3，S33：6：00p.m.-12：00p.m.自動(dòng)步驟4，S60-S62： 6：00p.m.-12：00p.m.手動(dòng)步驟3，S70：6：00p.m.-12：00p.m.手動(dòng)步驟4。

5 結(jié)語

本系統(tǒng)改造方案從技術(shù)方面來看，該系統(tǒng)所用的設(shè)備有很高的技術(shù)含量;從可靠性來看，觸摸屏、變頻器、PLC它們使用壽命都相當(dāng)長，尤其是PLC，它抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長;從經(jīng)濟(jì)性開看，性價(jià)比高，功能全面實(shí)用，且維修方便工程后期維護(hù)方便節(jié)約成本。

本設(shè)計(jì)中的改造將可以解決傳統(tǒng)噴泉控制簡單，效果單一，觀賞性不足等問題，讓噴泉及LED的燈光效果更加絢麗多彩、賞心悅目。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊清德.LED工程應(yīng)用技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2010：85-120.

[2] 呂永祥.潛水電泵的使用和維護(hù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995：35-64.

[3] 三菱通用變頻器FR-D700使用手冊(cè).

[4] FX2N系列微型可編程控制器使用手冊(cè).

[5] 殷培峰.基于PLC噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2006，6（1）：20-22.

【通聯(lián)編輯：梁書】