基于PLC對噴泉及LED燈電氣控制系統改造

魏斌

摘要：本次改造采用了觸摸屏來進行手動操作，使得選擇多樣性;采用了變頻器調速技術，實現噴泉水柱的高低變化;采用PLC作為控制器，對噴泉和LED潛水燈進行控制，使其能有多彩的變化。

關鍵詞：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

現今許多噴泉的控制有些單調，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。為達到這一目的，加入了觸摸屏，讓本系統選擇多樣性，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律，從而變化出更多的方案，讓觀賞性更強。也使系統更穩定可靠。

1 系統的組成

花式噴泉控制系統是由觸摸屏來進行手自動控制，并把控制信號傳送到PLC，作為輸入信號。再由PLC通過編程，輸出信號來控制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，實現水柱的高低變化。系統組成的原理圖如圖1所示。

2 元器件的選擇及相應參數設置

2.1 LED潛水燈的選擇

選擇的是LS-SD-5007-3W型LED潛水燈（數量：24盞）。因為它的輸入電壓是AC12V，它的工作場所是在水下，工作溫度范圍符合現場環境（-40℃～50℃），這一切都滿足本次改造的需要以及上述四點（LED潛水燈的選擇應考慮的四個方面）。

2.2 噴頭選擇

本設計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用，這種噴頭裝有球型接頭，可沿垂直方向15度進行調節，萬向直流噴頭可組合各種不同形狀的噴射效果。

本設計選用的第二種噴頭就是YZ-302型可調玉柱噴頭它將設置在噴泉的中央。在本次改造中它是由PLC控制閥的通斷，以此來實現水柱的噴出。YZ-302型玉柱噴頭噴嘴斷面為一環縫隙，當壓力水從中直射噴出時，其形似水晶圓柱。該噴頭噴出的水勢宏偉壯觀，抗風性能好。

2.3 水泵的選擇

本次設計選擇噴泉水泵，因為噴泉水泵是在水下作業，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。同時噴泉水泵的安裝，使用以及維護簡單方便，體系小，結構簡單，節約原材料，能耗低，重量輕。最重要的是它滿足了本設計中研究對象（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，讓變頻器調節并輸出大小不同的輸出電流來實現每個噴水口噴出不同高度的水柱變化。進過收集資料以及網絡上的信息對比，采用FR-D700型變頻器較為合適。本次設計中水泵的功率是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，且通過內部設置可以實現輸出電流為2.2A，電壓為380V，這滿足了對噴泉水泵的控制要求。變頻器參數設置為：

1）按下PU/EXT按鍵，切換到PU模式;? 2） ALLC=1? ? ? ? ? ? 恢復出廠設置;

3）P160=0? ? ?擴展設置范圍; 4）P1=50HZ? ? ? ? ?上限頻率;

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

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

9）P24=30HZ? ?低速;? ? ? ? 10）P7=1S? ? ? ? ? ? ? 加速時間;

11）P8=1S? ? ? 減速時間;? ?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

因為本次改造用在PLC上用到了3個輸入35個輸出，經過收集資料以及網絡上的信息對比，采用FX2N-80MR比較合適，它的基本單元是內置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能實現這一功能。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展空間，而且性價比高，它的輸出點數基本用完，這樣既不用去而外購買擴展模塊又不怕浪費過多輸入輸出點數。

2.6 觸摸屏的選擇

本設計采用了GOT1000系列的觸摸屏，它結合了傳統人機界面的優點，使人機界面能夠配合PLC發揮出最佳的效果。觸摸屏I/O分配表如表1所示。

3 電路設計

3.1 主電路如圖2所示

3.2 控制電路如圖3所示

4 PLC程序設計（SFC）

4.1 主程序 （SFC）

（1）停止和預停

當初始化脈沖或按下停止按鈕（觸摸屏M1/外接X1）時，跳轉到S0，并復位啟動按M0，按下預停按鈕M3后，預停輔助繼電器置位。

（2）24小時時間計數

上電后，24小時到了或按下重新定時按鈕則重新計數定時24小時是由T50到T117共48個定時器實現的，每個定時器定時半小時（即1800S/K18000），半夜0點開始：[>= T50 K0]。

（3）上午6點以前和上午6點開始

上午6點以前：[<= T63 K18000]

上午6點開始：[>= T64 K0]

（4） 下午6點以前和下午6點開始

下午6點以前：[<=T103 K18000]

下午6點開始：[>= T104 K0]

（5）半夜12點以前

半夜12點以前：[<= T117 K18000]

4.2 控制程序部分流程圖（SFC）

其中，S0是對整個系統的一個清零，并且是預停復位處，S10是對整個系統的一個清零，S34是對6：00a.m.-6：00p.m.手動系統的一個清零，S15是對6：00p.m.-12：00p.m.手動系統的一個清零，S11-S14：6：00a.m.-6：00p.m.自動步驟1，S20-S25： 6：00a.m.-6：00p.m.自動步驟2，S40-S43： 6：00a.m.-6：00p.m.手動步驟1，S50-S55： 6：00a.m.-6：00p.m.手動步驟2，S30-S32： 6：00p.m.-12：00p.m.自動步驟3，S33：6：00p.m.-12：00p.m.自動步驟4，S60-S62： 6：00p.m.-12：00p.m.手動步驟3，S70：6：00p.m.-12：00p.m.手動步驟4。

5 結語

本系統改造方案從技術方面來看，該系統所用的設備有很高的技術含量;從可靠性來看，觸摸屏、變頻器、PLC它們使用壽命都相當長，尤其是PLC，它抗干擾能力強，使用壽命長;從經濟性開看，性價比高，功能全面實用，且維修方便工程后期維護方便節約成本。

本設計中的改造將可以解決傳統噴泉控制簡單，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。

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【通聯編輯：梁書】