畢業(yè)設(shè)計(jì)：花式噴泉的PLC控制設(shè)計(jì)

1、目錄摘要8ABSTRACT8第一章 緒 論11.1課題研究背景11.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容21.3課題設(shè)計(jì)的目的和意義3第二章 系統(tǒng)控制方案的確定32.1花式噴泉的概述32.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟42.3系統(tǒng)控制方案52.4花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖6第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)63.1 可編程控制器（PLC）的選擇63.1.1 PLC概述6的選型73.2變頻器的選型93.3水泵的選型10水泵的參數(shù)及性能11選擇步驟143.4硬件接線圖15第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)164.1 PLC梯形圖概述164.2 SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的操作方法164.3 I/O分配表17輸入信號(hào)17輸出信號(hào)174.4I/O

2、接線圖174.5流程圖184.6梯形圖（見附錄1）194.7噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程序19第五章 結(jié)論21參考文獻(xiàn)22附錄123第一章 緒 論1.1課題研究背景隨著城市化進(jìn)程的加速，花式噴泉可以在人們周圍隨處可見。比如廣場(chǎng)，大廈，小區(qū)等。花式噴泉是人造小氣候，在炎熱的夏日可以起到增濕和降溫的作用；也為水體充氧，有利于水體增加自凈能力，起到防止水體黑臭的作用?；ㄊ絿娙\(yùn)行的靈活性是評(píng)價(jià)花式噴泉優(yōu)劣的關(guān)鍵，而這與花式噴泉的控制系統(tǒng)息息相關(guān)。花式噴泉可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出各種各樣的花樣，加上燈光，能給人有種不錯(cuò)的視覺享受。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制書上世間第一臺(tái)可編程控制器，并成功地應(yīng)

3、用在美國(guó)（gm）的生產(chǎn)線上。但當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱plc(programmablc logic controller)。1985年國(guó)際電子委員會(huì)（iec）對(duì)plc的定義如下：Plc是自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)于一體的一種新型工業(yè)控制裝置，已躍居工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（plc、robot、cad/cam）的首位。可編程控制器，簡(jiǎn)稱plc。它在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。具有1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)2.設(shè)計(jì)、安裝容易3.維修工作量少4.功能強(qiáng)、通用性好5.開發(fā)周期短、成功率高6.體積小、重量輕、功耗底等特點(diǎn)。具有功能強(qiáng)、可靠性高、

4、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域，并已成為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。與繼電觸發(fā)器系統(tǒng)相比系統(tǒng)更加可靠;價(jià)格上能與繼電接觸器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；易于在現(xiàn)場(chǎng)變更程序；便于使用、維修、維護(hù)；能直接推動(dòng)電磁閥、接觸器與之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，進(jìn)行花式噴泉的plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以推動(dòng)噴泉行業(yè)的發(fā)展，擴(kuò)大plc在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)和理論研究的價(jià)值。1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容本設(shè)計(jì)將在以下幾個(gè)方面對(duì)花式噴泉的控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和論證。（1）花式噴泉類型的選擇。綜合花式噴泉的類別和各類的特點(diǎn)和要求，在本課題中主要研究能有三種噴水花樣可供選擇

5、；能夠控制每環(huán)噴水管噴水的高度；噴水時(shí)要有燈光顯示；可以根據(jù)不同的季節(jié)、不同的場(chǎng)合可改變噴泉水的花樣。將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型及燈光有各種各樣的變化。（2）花式噴泉硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本課題設(shè)計(jì)的花式噴泉要求運(yùn)行速度準(zhǔn)確度高，在花式噴泉的格層檢測(cè)系統(tǒng)中選用在工業(yè)自動(dòng)控制上大量運(yùn)用的具有檢測(cè)精度高、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性能好的接近傳感器，運(yùn)用感應(yīng)器的開關(guān)量信號(hào)輸入給plc來實(shí)現(xiàn)控制。由于本課題目具體需求在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮了花式噴泉的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、穩(wěn)定、靈活、美觀的需要。（3）花式噴泉控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中選用了目前運(yùn)用

6、最多的plc編程語(yǔ)言梯形圖，梯形圖的編程能直觀明了的設(shè)計(jì)花式噴泉控制的要求，梯形圖的編寫運(yùn)用swopc-fxgp/win-c編程軟件，此軟件支持全部的三菱fx系列的plc，并且具有強(qiáng)大的診斷功能，能更快的查找出故障的原因，從而大大縮短了維修時(shí)間。1.3課題設(shè)計(jì)的目的和意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入個(gè)嶄新的時(shí)代，其應(yīng)用越來越廣。而隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快和人口大量集聚，環(huán)境越來越重要，好的環(huán)境能使心身愉快，做事效率提高。其中噴泉可以濕潤(rùn)周圍空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴泉的細(xì)小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子，有益

7、于改善社區(qū)面貌和增進(jìn)居民身心健康。第二章 系統(tǒng)控制方案的確定2.1花式噴泉的概述噴泉是一種將水或其他液體經(jīng)過一定壓力通過噴頭灑出來具有一定形狀的組合體，提供水壓的一般為水泵?，F(xiàn)代城市中的噴泉形式已十分豐富。隨著構(gòu)筑物的大小及水壓等的變化，噴泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈?？煞譃橐韵?種：（1）普通噴泉：只有簡(jiǎn)單的幾種固定水型及燈光，隨著電源的開閉而控制噴泉的運(yùn)行、水型和燈光的變化。（2）程控噴泉：將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號(hào)，使水型及燈光有各種各樣的變化。（3）音樂噴泉：在程序控制噴泉的基礎(chǔ)上加入了音樂控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)音頻及M

8、IDI信號(hào)的識(shí)別，進(jìn)行譯碼和編碼，最終將信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)，使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步。（4）水幕激光噴泉：將激光器發(fā)出的激光束射在水幕噴頭的水幕上，激光束由激光控制系統(tǒng)編程控制，可發(fā)出多種多樣的圖案及色彩，照射在晶瑩透明的水膜上，形成斑斕奪目的起義效果。（5）水珍珠噴泉：利用特殊音波將水變成球體的噴水裝置和全頻高速閃光燈的視覺圖像效果的產(chǎn)品組成。（6）游戲噴泉：又稱感應(yīng)泉，噴泉水柱根據(jù)游人的動(dòng)作產(chǎn)生反應(yīng)，而且這種應(yīng)具有不確定性，是一種互動(dòng)式噴泉，增強(qiáng)了娛樂氛圍。（7）跳跳噴泉：又名光亮泉。是一種高科技水景藝術(shù)，水形似根根晶瑩透徹地冰柱，一串串飛向空中，輕舞飛揚(yáng)。2.2采用PLC控

9、制花式噴泉的優(yōu)點(diǎn) （1）控制方式上看：PLC軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。 （2）工作方式看：PLC串行工作，不受制約。（3）控制速度上看：PLC通過半導(dǎo)體來控制，速度很快，無(wú)觸點(diǎn)，顧而五抖動(dòng)一說。（4）定時(shí)、計(jì)數(shù)看：PLC時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬，有記憶功能。（5）可靠、維護(hù)看：PLC無(wú)觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，且有自我診斷功能，對(duì)程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)方便。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟在花式噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮以下幾點(diǎn)：（1）深入了解和分析花式噴泉的工藝條件和控制要求。（2）確定I/O設(shè)備。根據(jù)花式噴泉控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入、輸出

10、設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)等，常用的輸出設(shè)備有指示燈等。（3）根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。（4）分配I/O點(diǎn)，分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入輸出分配表或輸入輸出端子 的接線圖。（5）設(shè)計(jì)花式噴泉系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計(jì)出周密完整的梯形圖（6）程序，這是整個(gè)花式噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心工作。（7）將程序輸入PLC進(jìn)行軟件測(cè)試，查找錯(cuò)誤，使系統(tǒng)程序更加完善。2.3系統(tǒng)控制方案花式噴泉系統(tǒng)的控制要求如下：（1）1、2均為外環(huán)形狀的噴水管，3為內(nèi)環(huán)形狀的噴水管，4為星形噴水管。燈光系統(tǒng)由三條支路組成，分別為綠色燈支路（在1,2之間）、黃色燈支路（在2,3之間）紅色燈支路（在3

11、,4之間）。（2）該噴泉共有三種花樣可供選擇。按下啟動(dòng)按鈕，噴泉即開始工作，按下停止按鈕，則停止噴水。噴泉的工作方式（即噴水花樣）由選擇開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。（3）該花式噴泉有四種噴水花樣可供選擇：1.花樣選擇開關(guān)在位置1時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，4,3,2間隔兩秒依次噴水，一起工作18秒后，如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。2.花樣選擇開關(guān)在位置2時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1,2,3,4間隔兩秒依次噴水，一起工作30秒后，如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式 ，則繼續(xù)循環(huán)下去。3.花樣選擇開關(guān)在位置3時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1，3同時(shí)噴水，延時(shí)3秒后2，4噴水，1，3停止噴

12、水。交替運(yùn)行15秒后，1,2,3,4全噴水，30秒后，如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式 ，則繼續(xù)循環(huán)下去。4.花樣選擇開關(guān)在位置4時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1,2,3,4間隔兩秒依次噴水，一起工作30秒后，1，2，3，4，分別延時(shí)2秒，依次停止噴水。再經(jīng)1秒延時(shí)按照4，3，2，1，依次間隔2秒噴水，然后一起噴水。30秒后停止。如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式 ，則繼續(xù)循環(huán)下去。 （5）燈光系統(tǒng)的控制：由PLC的X5輸入端為燈光系統(tǒng)控制的選擇按鈕，當(dāng)需要燈光配合時(shí)，接通X5輸入端。此時(shí)可實(shí)現(xiàn)三路燈光的控制，即3,4任意一層噴水時(shí)，紅色燈亮；2噴水時(shí)，黃色燈亮；所有的噴頭

13、噴水時(shí)，綠色燈亮?；ㄊ絿娙厥疽鈭D如圖2-1所示：2.4花式噴泉控制系統(tǒng)的原理圖在噴泉中，通過按鈕開關(guān)信號(hào)來控制PLC：因?yàn)橛?層噴水，因此用了1個(gè)變頻器控制4個(gè)水泵?；ㄊ絿娙刂葡到y(tǒng)的原理如圖2-2所示：第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 可編程控制器（PLC）的選擇3.1.1 PLC概述可編程控制器，英文稱Progammable Controller,簡(jiǎn)稱PLC，本課題中用PLC作為它的簡(jiǎn)稱。PLC是用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它通過運(yùn)行存儲(chǔ)在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物理過程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的

14、控制。PLC有豐富的指令系統(tǒng)，有各種各樣的I/O接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能：1.邏輯處理功能；2.數(shù)據(jù)運(yùn)算功能；3.準(zhǔn)確定時(shí)功能；4.高速計(jì)數(shù)功能；5.中斷處理（可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)部中斷）功能；6.程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；7.聯(lián)網(wǎng)通信功能；8.自檢測(cè)、自診斷功能?？梢哉f，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，PLC幾乎也都可以做到。LC的選型 在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，

15、然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。（1）輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。（2）存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器

16、容量的估算來代替。（3）控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)控制的需求，主要介紹一下幾種功能的選擇。1.控制功能PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。2.編程功能離線編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)

17、試不方便。在離線編程方式：CU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)載現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能（SFC）、梯形圖（LD）、功能模式圖塊(FBD)三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（il）、結(jié)構(gòu)體文（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC113123），同時(shí)，還應(yīng)該支持多種語(yǔ)言編程方式，如C,Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。3.診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過

18、軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對(duì)PLC的CPU與外幣輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。 4機(jī)型的選擇 通過對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇、對(duì)存儲(chǔ)量的選擇？對(duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型的分許。 該控制系統(tǒng)選用三菱公司FXON系列的PLC。它體積小，重量輕，使用壽命長(zhǎng)，編程和維護(hù)方便，故障率低，通過擴(kuò)展模塊的鏈接，可以增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。我設(shè)計(jì)的花式噴泉模型共有6個(gè)輸入，11個(gè)輸出，因此，選用型號(hào)為FX2N-32MR的PLC。3.2變頻器的選型變頻調(diào)速技術(shù)是針對(duì)固定工頻而采取的高

19、效節(jié)能措施，工頻（50Hz）是發(fā)電的最佳頻率，但它并非是所有用電設(shè)備的最佳工作頻率，因而導(dǎo)致許多設(shè)備長(zhǎng)期處于低頻率、低功率引述運(yùn)行狀態(tài)。占全國(guó)耗電2/3的交流電動(dòng)機(jī)目前大多數(shù)還在工頻、恒速下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行效率只有60%左右。為了提高效率，所以在本設(shè)計(jì)中用到變頻器。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把貢品交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。整流部分為三橋式不可控整流器，逆變比分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間

20、直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)：（1）采用變頻的目的：恒壓控制或恒流控制等。（2）變頻器的負(fù)載類型;如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。（3）變頻器與負(fù)載的匹配問題：1.電壓匹配：變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。2.電流匹配：普通的離心泵，變頻器的額定電流與電動(dòng)機(jī)的額定電流相符。對(duì)于特殊的負(fù)載如深水泵等需要參考電機(jī)的性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。3.轉(zhuǎn)矩匹配：這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或又減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。.在使用變頻器驅(qū)動(dòng)告訴電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流地阿牛值增大。因此

21、用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。.變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣的情況下，變頻器容量要更大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。.對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器的容量要放大一檔。 本設(shè)計(jì)是通過變頻器蘇調(diào)技術(shù)來控制每環(huán)噴水的高度。我選用的是FR-S520（E）系列變頻調(diào)速器。其實(shí)物圖如圖3-1示。3.3水泵的選型泵是一種面大量廣通用型號(hào)機(jī)械設(shè)備，它廣泛地應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、礦山、選船、輕工、農(nóng)業(yè)、民用和國(guó)防各部門，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。泵的電能

22、消耗起了積極作用。但是目前在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中，由于選型不合理，許多的泵處于不合理運(yùn)行狀況，運(yùn)行效率低，浪費(fèi)了大量能量。還有的泵由于選型不合理，根本不能使用，或者使用維修成本增加，經(jīng)濟(jì)效益低。由此可見，合理選泵對(duì)節(jié)約能源同樣具有重要意義。所謂合理選泵，就是要綜合考慮泵機(jī)組和泵站的投資和運(yùn)行費(fèi)用等綜合性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，使之符合經(jīng)濟(jì)、安全、適用的原則。具體來說，有以下幾個(gè)方面：必須滿足使用流量和揚(yáng)程的要求，即要求泵的運(yùn)行工次點(diǎn)經(jīng)常保持在高效間運(yùn)行，這樣既能剩動(dòng)力又不易損壞。所選擇的水泵既要體積小、重量輕、造價(jià)便宜，又要具有良好的特性和較高的效率。具有良好的抗氣蝕性能，這樣既能減小泵房的開挖深度，又

23、不使水泵發(fā)生氣蝕，運(yùn)行平衡、壽命長(zhǎng)。水泵的參數(shù)及性能（1）水泵的主要參數(shù)水泵參數(shù)是指工作性能的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，包括流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、效率和比轉(zhuǎn)數(shù)等。1.流量（Q）泵的流量市直單位時(shí)間所排出的液體的數(shù)量。通常泵的流量用體積計(jì)算，以Q表示，單位為米3/時(shí)（m3/h）、米3/秒（m3/s）、升/秒（1/s），也可用重量計(jì)，以G表示，單位為噸/時(shí)（t/h）、噸/秒（t/S）、千克/秒（kg/s）。G與Q的關(guān)系：G=r*Q r-液體的重量（千克/米3）因水的重量近似1000千克/米3，故 1升/秒=3.6米3/時(shí)=3.6噸/時(shí)2.揚(yáng)程（H）泵的揚(yáng)程是指單位重量的液體通過泵所增加的能量。以H表示，實(shí)質(zhì)上就是

24、水泵能夠揚(yáng)水的高度，又叫總揚(yáng)程或全揚(yáng)程。單位為米液柱高度，習(xí)慣上省去“液柱”，以米（m）表示。泵的總揚(yáng)程由吸水揚(yáng)程兩部分組成，因此總揚(yáng)程=吸水揚(yáng)程=出水揚(yáng)程但由于水流經(jīng)過管路時(shí)受到各種阻力而減少了泵的吸水揚(yáng)程和出水揚(yáng)程，因此吸水揚(yáng)程=實(shí)際吸水揚(yáng)程+吸水損失揚(yáng)程出水揚(yáng)程=實(shí)際出水揚(yáng)程+出水損失揚(yáng)程損失揚(yáng)程=吸水損失揚(yáng)程+出水損失揚(yáng)程總揚(yáng)程=實(shí)際揚(yáng)程+損失揚(yáng)程由于水泵銘牌上表明的揚(yáng)程是上述水泵的總揚(yáng)程，因此不能誤認(rèn)為銘牌上的揚(yáng)程是實(shí)際揚(yáng)程數(shù)值，水泵的實(shí)際揚(yáng)程都比水泵銘牌上的揚(yáng)程數(shù)值小。因此在確定水泵揚(yáng)程時(shí)，這一點(diǎn)要特別注意，否則，如果只按實(shí)際揚(yáng)程來確定水泵的揚(yáng)程，訂購(gòu)來的水泵揚(yáng)程就低了，那可能會(huì)降

25、低水泵的效率，甚至打不上水來。損失揚(yáng)程與管路上的水管和附近種類（低閥、閘閥、逆止閥、直管、彎管）、數(shù)量、水管內(nèi)徑、管長(zhǎng)、水管內(nèi)壁粗糙程度以及水泵流量等都有密切關(guān)系，這一點(diǎn)在管路設(shè)計(jì)和選配水管和附件時(shí)也應(yīng)注意。1.允許吸上真空高度（HS）允許吸上真空高度是指真空表讀數(shù)吸水揚(yáng)程，也就是泵的吸水揚(yáng)程（簡(jiǎn)稱泵的吸程），包括實(shí)際吸水揚(yáng)程和吸水損失揚(yáng)程之和。以Hs表示，單位為米（m）。允許吸上真空高度是安裝水泵高度的重要參數(shù)，安裝水泵時(shí)，應(yīng)使水泵的吸水揚(yáng)程小于允許吸上真空高度值，否則安裝過高，就吸不上水或產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象、2.轉(zhuǎn)速（n）轉(zhuǎn)速是指泵葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，以n表示，單位為轉(zhuǎn)/分（r/min）。每臺(tái)泵都

26、有一定的轉(zhuǎn)速，不能隨意提高或降低，這個(gè)固定的轉(zhuǎn)速稱為額定轉(zhuǎn)速，水泵銘牌上標(biāo)定的轉(zhuǎn)速即為額定轉(zhuǎn)速。如果遠(yuǎn)大于額定轉(zhuǎn)速，不但會(huì)引起動(dòng)力機(jī)超載或轉(zhuǎn)不動(dòng)，而且泵的零部件也容易損壞；轉(zhuǎn)速降低，泵的效率就會(huì)降低，影響水泵的正常工作。3.比轉(zhuǎn)數(shù)（ns）在前述水泵型號(hào)中，有些型號(hào)的組成部分有比轉(zhuǎn)數(shù)這個(gè)參數(shù)。比轉(zhuǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)速是兩個(gè)概念，水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)，簡(jiǎn)稱比速，通常用符號(hào)為ns。水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)是指一個(gè)假象的所謂標(biāo)準(zhǔn)水泵葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)，這個(gè)假想的水泵與真實(shí)水泵的葉輪各部分都幾乎相似而在消耗功率為0.735千瓦、揚(yáng)程為1米、流量為0.075立方米/秒時(shí)所具有的轉(zhuǎn)數(shù)。葉輪形狀相同或相似的水泵比轉(zhuǎn)數(shù)相同，葉輪形狀不相同或不相似的水

27、泵比轉(zhuǎn)數(shù)不相同。如軸流泵比轉(zhuǎn)數(shù)比混流泵大，混流泵比轉(zhuǎn)數(shù)也是放映水泵特性的綜合性指標(biāo)。此外，要注意比轉(zhuǎn)數(shù)大的水泵，其轉(zhuǎn)速不一定高；比轉(zhuǎn)數(shù)小的，轉(zhuǎn)速不一定低。大流量、低揚(yáng)程的水泵，比轉(zhuǎn)數(shù)大，防止則小。一般比轉(zhuǎn)數(shù)較低的離心泵，其流量小、揚(yáng)程高；而比轉(zhuǎn)數(shù)較高的軸流泵，其流量大、揚(yáng)程低。4.功率功率是指機(jī)組在單位時(shí)間內(nèi)作功的大小。水泵功率可分為有效功率、軸功率和配套功率三種。（1）有效功率 它是出丟水泵內(nèi)部損失功率后，純用于羊水所消耗的功率，因此又稱為凈功率、輸出功率或水馬力。常用符號(hào)為N效，單位為千瓦（或馬力）。有效功率只可用水泵的流量和揚(yáng)程計(jì)算得出： （2）軸功率 它是動(dòng)力機(jī)傳給水泵軸上的功率，因此

28、稱為軸功率或輸入功率。要包括泵體內(nèi)軸承的摩擦、水泵軸與填料的摩擦、水與葉輪、泵殼間的摩擦，以及泵內(nèi)高壓水的回漏等所消耗的功率。（3）配套功率 它是指水泵應(yīng)選配的動(dòng)力機(jī)的功率，一次又稱有用功率。常用符號(hào)為N配，它比軸功率大。這是因?yàn)閯?dòng)力機(jī)把動(dòng)力傳遞給水泵的過程中，有傳動(dòng)損失；同時(shí)還要考慮水泵工作時(shí)，流量及揚(yáng)程有波動(dòng)而可能出現(xiàn)動(dòng)力機(jī)超載，因此動(dòng)力機(jī)需要比水泵軸功率大的功率儲(chǔ)備。配套功率可按下式求得： 動(dòng)力安全系數(shù)（或稱備用系數(shù)）可根據(jù)水泵軸功率大小確定，軸功率小時(shí)取大值。傳動(dòng)交率要根據(jù)傳動(dòng)類型和傳動(dòng)方式確定。采用聯(lián)軸器直接傳動(dòng)時(shí)，取0.99。采用皮帶傳動(dòng)時(shí)，開口式傳動(dòng)取0.98，交叉?zhèn)鲃?dòng)取0.9，

29、半交叉取0.920.94；三角帶傳動(dòng)取0.96。5.、效率（n）效率是指有效功率與軸功率的比值，因此他是反映泵對(duì)動(dòng)力所給予的功率利用程度的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。常用符號(hào)為n，其大小用百分?jǐn)?shù)來表示?？捎孟率奖磉_(dá)： 由于有效功率小與軸功率，因此水泵效率永遠(yuǎn)小于1。但水泵效率值越大說明有效功率越大，泵內(nèi)損失功率越小。我們選擇水泵時(shí)，應(yīng)盡量選擇效率高的水泵銘牌上的效率是指水泵可能達(dá)到的最高效率，一般農(nóng)用水泵的最高效率為60%80%，有些大型水泵超過了80%。選擇步驟（1）列出基本數(shù)據(jù)：1.介質(zhì)的特性：介質(zhì)名稱、比重、粘度、腐蝕性、毒性等。2.介質(zhì)中所含固體和顆粒、含量多少。3.所需要的流量，一般工業(yè)用泵在工藝

30、流程中可以忽略管道系統(tǒng)中的泄漏量， 5.壓力，吸水池壓力，排水池壓力，管道系統(tǒng)中的壓力降。（2）確定流量揚(yáng)程和流量1.如果生產(chǎn)工藝中已給出最小、正常、最大流量，應(yīng)按最大流量考慮。2.如果生產(chǎn)工藝中只給出正常流量，應(yīng)考慮留有一定的余量。3.如果基本數(shù)據(jù)值只給重量流量，應(yīng)換算成體積流量。由于噴泉的水泵必須滿足大功率快速精確啟停，我選用品牌為DESHB(德士比)的QYP100-4.5-2.2噴泉泵。其實(shí)物圖見其3-2所示： 3.4硬件接線圖系統(tǒng)的硬件連接圖即PLC和系統(tǒng)中各個(gè)硬件的連線。具體的如圖3-4所示：第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 PLC梯形圖概述梯形圖時(shí)使用的最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱為PLC的

31、第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)成為編程。PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了幾點(diǎn)起這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部繼電器等，該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常來觸電接通，常閉觸點(diǎn)斷開，稱這種狀態(tài)時(shí)該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C編

32、程軟件的操作方法本課題采用的編程軟件為SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件，具體的操作方法如下：1、打開SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件，之后點(diǎn)擊文件，在下拉菜單欄里點(diǎn)擊“新文件（N）”在選擇FX2N/FX2NC，確定打開后可以繪制梯形圖編本課題的程序。2、在打開文件之后就可以回執(zhí)梯形圖，根據(jù)所編的程序，在頁(yè)面右邊的功能圖， SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件的功能圖，在繪制梯形圖中選擇需要的輸入元件，完成對(duì)梯形圖的繪制。4.3 I/O分配表3-1輸入I/O分配表序號(hào)輸入說明1X0停止說明2X1啟動(dòng)按鈕3X2選擇開關(guān)1的位置4X3選擇開關(guān)2的位置5X4選擇開關(guān)3的位置6X5燈

33、控按鈕3-2輸入I/O分配表序號(hào)輸出說明1Y0電源指示2Y1控制1管噴水3Y2控制2管噴水4Y3控制3管噴水5Y4控制4管噴水6紅色燈紅色燈7Y6黃色燈8Y7綠色燈9Y8中速10Y9慢速11Y10正轉(zhuǎn)輸入信號(hào)啟動(dòng)按鈕SB0: I0.0 花樣選擇位置1開關(guān)SB1: I/0.1 花樣選擇位置2開關(guān)SB1: I/0.2 花樣選擇位置3開關(guān)SB1: I/0.3 花樣選擇位置4開關(guān)SB1: I/0.4 單步、連續(xù)開關(guān)SB5: I0.5 停止按鈕SB6: I0.6輸出信號(hào)1號(hào)噴頭噴水開關(guān)接觸器KM1: Q0.1 2號(hào)噴頭噴水開關(guān)接觸器KM2: Q0.2 3號(hào)噴頭噴水開關(guān)接觸器KM3: Q0.3 4號(hào)噴頭噴

34、水開關(guān)接觸器KM4: Q0.44.4I/O接線圖4.5流程圖4.6梯形圖（見附錄1）4.7噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)程序0 LD M80021 SET S03 STL S04 LD X0015 SET Y0046 SET S218 STL S219 OUT T0 K3012 LDT T0 13 SET Y00014 LD T015 SET S2217 STL S2218 RST Y00019 OUT T1 K3022 LDI T123 SET Y00124 LD T125 SET S2327 STL S2328 RST Y00129 OUT T232 LDI T233 SET Y00234 LD T2

35、35 SET S2437 STL S2438 RST Y00239 OUT T3 K3042 LDI T343 SET Y00344 LD T345 SET S2547 STL S2548 RST Y00349 OUT T4 K5052 LDI T4 53 SET Y00054 SET Y00155 LD T456 SET S2658 STL S2659 RST Y00060 RST Y00161 OUT T5 K5064 LDI T565 SET Y00266 SET Y00367 LD T568 SET S2770 STL S2771 RST Y00272 RST Y00373 OUT T

36、6 K4076 LDI T677 SET Y00078 SET Y00179 SET Y00280 SET Y00381 LD T682 SET S2884 STL S2885 RST Y00086 SET Y00287 SET Y00388 OUT T7 K5091 LD T792 SET S2994 STL S2995 RST Y00196 OUT T8 K5099 LD T8100 SET S30102 STL S30103 RST Y002104 OUT T9 K50107 LD T9108 SET S31110 STL S31111 RST Y003112 OUT T10 K50115 LD T10116 SET S32118 STL S32119 OUT T11 K80122 OUT Y000123 OUT Y002124 LD T11125 SET S33127 STL S33128 OUT T12 K80131 OUT Y001132 OUT Y003133 OUT C0 K3136 LD T12137 AND C0138 SET S34140 LD T12141 ANI C0142 OUT S32144 RET145 STL S34146 RST Y004147 OUT S0149 RET1