基于PLC的音乐喷泉控制系统的设计

赵新 魏颖

沈阳工学院

基于PLC的音乐喷泉控制系统的设计

赵新 魏颖

沈阳工学院

本系统由欧姆龙CP1H型PLC作为控制核心，构建一个音乐喷泉控制系统。在CX-Programmer软件中对程序进行编译，并通过组态王软件将实时数据回传，从而实现对系统的监控。提出了一种新的方法来控制喷泉的变化，本设计将通过对音乐音频信号的实时采样，再通过变频器对潜水泵进行变频调速，利用各式喷头的喷射、摇摆、旋转来实现喷泉水柱高低、摇摆幅度、旋转速度来实时地展现音乐的频谱。

欧姆龙PLC 组态王软件 CX-Programmer

1 硬件系统方案

在硬件设计方面，我们通过采用欧姆龙CP1H系列可编程控制器来对系统中的继电器、拨盘开关、电机、传感器以及其他的一系列电气元件进行控制，从而保证整个系统的正常运行。

PLC是用于工业现场的电控制器。它通过运行存储在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。

2 软件系统方案

本次设计中我们将采用的是欧姆龙公司的CP1H系列的可编程控制器，与之相对应的我们将采用欧姆龙公司的编程套件中可编程控制器编程软件CX-Programmer进行一个系统的编程。

在系统运行的自动方式下，我们将使用高速计数器0，用CX-P软件进行设计，在本次设计中，我们还应分别设计出系统的循环任务和中断任务。

循环任务的程序由公共程序、自动程序和手动程序三部分组成。

3 音乐喷泉控制系统原理图

基于PLC的音乐喷泉控制系统的工作原理如下：

控制系统主电路图主要包括变频器、潜水泵两个主要部分。变频器的电源线直接从三相交流电获得，分别接至R、S、T三个端子上，对应的输出到潜水泵，潜水泵则接至U、V、W三个端子上，该控制系统电路中有熔断、热继电器两大保护装置。而STF、RL、RM、RH则是控制调节输出，通过改变其端子组合去改变潜水泵的转速。具体控制系统主电路图如图1所示。

图1 控制系统主电路图

CP1H控制系统硬件设计的关键部分是设计CP1H的外部电路，根据以上所选的CPU模块型号、各扩展模块的型号以及本机的I/O地址，给出I/O资源配置表如表1所示。

表1 输入输出地址分配表

4 音乐喷泉系统控制程序设计

在喷泉中，通过按钮开关信号来控制CP1H:因为有4层喷水，因此用了1个变额器来控制4个水泵。

花式喷泉控制系统的原理图，如图2所示。

图2 花式喷泉控制系统的原理图

5 音乐喷泉控制系统组态通信

在通讯标准HostLink中，该标准支持PLC与组态王通过数据连接线进行实时通讯。在本次的设计中我们选择的PLC的型号是CP1H-E40DR-A，想要实现二者之间通讯，则我们必须要先调试好CX-Programmer软件和组态王软件之间通讯协议，并且需要对一系列参数进行设定，还需要将地址准确无误映射到组态王软件的字典中。然后将程序下载到PLC，我们可以通过合适的数据传输线缆把实时的数据传到组态王软件中，实现控制。

[1]郭艳萍.李晓波.CP1H在自动喷泉控制中的应用[J]漯河职业技术学院学报（综合版）.2013

[2]王红.可编程控制器使用教程[M].北京：电子工业出版社.2003

[3]殷培峰.基于CP1H喷泉控制系统的设计与应用[J].兰州石化职业技术学院学报．2016:6

魏颖