畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于plc的音樂(lè)噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：基于PLC的音樂(lè)噴泉系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　━━━━━━噴泉軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　系 部 機(jī)電工程系 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)電一體化 </p><p>

2、　　班 級(jí) 機(jī)電105 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2012年4月23日</p><p><b>　　摘 要</b>&

3、lt;/p><p>　　在噴泉控制系統(tǒng)中，采用單片機(jī)控制原理，以可控硅作為功率開(kāi)關(guān)元件，由于可控硅承受過(guò)電壓、過(guò)電流的能力較差，因而不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。但采用PLC能有效的解決這一問(wèn)題，同時(shí)，PLC具有很強(qiáng)的自診斷功能，迅速方便的檢查出故障，縮短檢修時(shí)間，因而，確?？刂葡到y(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。但成本較高。本文以噴泉控制系統(tǒng)為例，采用歐姆龍（ OMRON）CPM1A系列PLC，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件配置、設(shè)計(jì)方案以及

4、軟件設(shè)計(jì)的順序功能圖和梯形圖，并且介紹了編程中的關(guān)鍵問(wèn)題。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可控硅；單片機(jī)；自診斷功能；可編程序（邏輯）控制器；順序功能流程圖</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In the fountain control system, using single-chip microcom

5、puter control principle, with silicon controlled as power switch components, due to take over voltage, over current controlled the ability is bad, so it cannot be long time running. But adopting PLC can effectively solve

6、 the problem, and at the same time, PLC has the very strong since diagnosis function, rapid convenient check a fault, shorten repair time, therefore, to ensure the reliability of the control system, the stability. But co

7、st</p><p>　　Keywords: silicon controlled; Single chip microcomputer; Since the diagnosis function; Programmable controller (logic); Order function flow chart </p><p><b>　　目 錄</b><

8、/p><p><b>　　1 緒論5</b></p><p>　　1.1噴泉的發(fā)展6</p><p>　　1.2噴泉的應(yīng)用狀況6</p><p>　　2 噴泉系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.1 噴水池的設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.2 噴頭和造型方案的

9、選擇7</p><p>　　2.3 配水管網(wǎng)的計(jì)算及其附件的選擇8</p><p>　　3 噴泉控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及器件選擇13</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.2 導(dǎo)線截面的選擇與校驗(yàn)14</p><p>　　3.3 開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇17</p>

10、<p>　　4 噴泉軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.1 控制要求22</p><p>　　4.2 I/O地址分配22</p><p>　　4.3 時(shí)序控制程序22</p><p><b>　　結(jié) 論28</b></p><p><b>　

11、　參考文獻(xiàn)29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　噴泉是園林、城市街道廣場(chǎng)和公共建筑等的裝飾品之一。噴泉對(duì)城市環(huán)境有多種價(jià)值，不僅能濕潤(rùn)周圍購(gòu)空氣、清除塵埃，而且由于噴泉噴射U1的細(xì)小水珠與空氣分子掩擊，能產(chǎn)生出大

12、量對(duì)人體有益的負(fù)氧離子。據(jù)對(duì)菜噴泉周圍lIl定，噴水前空氣中負(fù)氧離子的濃度為300個(gè)／毫升，正離子濃度為500個(gè)／毫九而噴水寸．A鐘后，負(fù)氧離子濃度增加到300000個(gè)／毫升，正離子濃度增加到50000個(gè)／毫升?？諝怆x子，尤其是負(fù)氧離子對(duì)人們的健康有良好的作用，被譽(yù)為“空氣長(zhǎng)壽素”。噴泉閱娜多姿的造型，歡快跳動(dòng)的水花，還能使人振奮精執(zhí)陶冶情愫，美化環(huán)境。因此，噴泉既有益于提高城市的文化藝術(shù)面貌，給人以美的享色又有益于環(huán)境保護(hù)，增進(jìn)人的身

13、心健康。</p><p>　　隨著城市現(xiàn)代化，文明生產(chǎn)及園林、旅游等事業(yè)的發(fā)展，噴泉越來(lái)越受到人們的喜玖噴泉技術(shù)也在不斷地發(fā)展，各式各樣的噴泉正在各地競(jìng)相出現(xiàn)。它比較適宜于喜慶節(jié)日、大型群眾集會(huì)的廣場(chǎng)噴泉和城市主題雕塑噴泉，其水造型往往是簡(jiǎn)捷、明快、莊重、大方，給予人們團(tuán)結(jié)進(jìn)取、凝聚向上的感受在商業(yè)廣場(chǎng)、購(gòu)物中心以及游泳景點(diǎn)的大型激光彩色音樂(lè)噴泉，其動(dòng)感十足的“水表演”，既歡快、跳躍，又抒情、富有詩(shī)意的“水舞蹈”

14、，有些噴泉配之以水幕電影，給人們以變幻無(wú)窮，絢麗多姿的視聽(tīng)效果。河、湖自然水面上噴水高度超過(guò)百米的高水柱噴泉，其雄偉、壯觀的水造型往往成為這個(gè)城市或旅游景點(diǎn)的特征之一。噴泉進(jìn)入了住宅小區(qū)，多與建筑小品和雕塑相映、相伴，既有中、老年人們喜愛(ài)的幽靜、典雅的風(fēng)格，也有適于兒童嬉水，趣味十足的形式。松馳、舒適的環(huán)境氛圍給人們愉悅的感受。</p><p>　　水是生命的核心，對(duì)于人類生存而言，水是最重要的因素之一，水不僅能

15、夠滿足人們</p><p>　　基本生活的需求，而且還能提高人們身心的舒適度，由于人們對(duì)于水的依賴和親近，從人類活動(dòng)開(kāi)始，人們就依水而居，從古代的城鎮(zhèn)發(fā)展開(kāi)始，人們就不斷地開(kāi)發(fā)水的造景功能、娛樂(lè)功能和環(huán)保功能，噴泉作為城鎮(zhèn)建設(shè)和園林造景的一部分，是滿足人們文化需求和精神需求的產(chǎn)品和作品。查詢古今中外的建筑史，園林史，其中有許多精美的噴泉成為城市或建筑的象征，這些傳世佳作保留至今，它們是美化城市的神來(lái)之筆，在美化城

16、市、美化環(huán)境中起到了畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用。陶冶和啟迪著后人，為今天的噴泉的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。</p><p><b>　　1.1噴泉的發(fā)展</b></p><p>　　噴泉起源很早，公元前6世紀(jì)在巴比倫空中花園中已建有噴泉。古希臘時(shí)代就已由飲用水的泉逐漸發(fā)展成為裝飾性的泉。有一種說(shuō)法認(rèn)為，噴泉起源于伊斯蘭國(guó)家的齋戒沐浴給水方法。在伊斯蘭園林中，噴泉或沿軸線布置，或作為局部構(gòu)圖

17、的中心。文藝復(fù)興時(shí)期噴泉技術(shù)有很大的發(fā)展，這一時(shí)期的噴泉多與雕像、柱飾、水池等結(jié)合造景。有名的噴泉如意大利伊斯特別墅的著名“百泉步道”和萊恩脫的噴泉水渠。當(dāng)時(shí)還從事水趣音響設(shè)計(jì)。如著名的貓頭鷹噴泉，有一群銅鳥(niǎo)啁啾，貓頭鷹一聲尖叫之后，頓時(shí)鴉雀無(wú)聲，稍停片刻，銅鳥(niǎo)又喧鬧起來(lái)。有的噴泉同雕像、疊落的瀑布結(jié)合起來(lái)造景，如埃斯特別墅中的“水風(fēng)琴”等。</p><p>　　1.2噴泉的應(yīng)用狀況</p><

18、;p>　　近年來(lái)，水景的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快，許多技術(shù)已大量應(yīng)用于實(shí)踐中，水藝景觀已逐漸形成相對(duì)獨(dú)立的工程分支，但在工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中系統(tǒng)的指導(dǎo)理論尚不完善。</p><p>　　水藝景觀概括來(lái)說(shuō)可以分為兩大類：</p><p>　　一是利用地勢(shì)或土建結(jié)構(gòu)，仿照天然水景觀而成。如溪流、瀑布、人工湖、養(yǎng)魚(yú)池、泉涌、跌水等，這些在我國(guó)傳統(tǒng)園林中的有較多應(yīng)用。</p><p&g

19、t;　　二是完全依靠噴泉設(shè)備造景。各種各樣的噴泉如音樂(lè)噴泉、程序控制噴泉、旱地噴泉、霧化噴泉等。這類水景是近年來(lái)才在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的，但其發(fā)展速度很快。</p><p>　　各種水景工程，一般由以下幾個(gè)方面構(gòu)成：土建池體、管道閥門(mén)系統(tǒng)、動(dòng)力水泵系統(tǒng)、燈光照明系統(tǒng)等。較大的水體或?qū)λ|(zhì)觀感要求較高的場(chǎng)所，還必須有水質(zhì)處理系統(tǒng)。</p><p>　　噴泉是藝術(shù)和技術(shù)的結(jié)合物，建筑藝術(shù)、園林藝

20、術(shù)、美術(shù)以至引伸到人文學(xué)、文學(xué)藝術(shù)、音樂(lè)藝術(shù)等都能蘊(yùn)含到噴泉的設(shè)計(jì)、創(chuàng)作中。隨著時(shí)代的發(fā)展，科技水平的提高，城市的噴泉設(shè)備已經(jīng)十分先進(jìn)，各種音樂(lè)噴泉、程控噴泉、激光噴泉已經(jīng)層出不窮，變化多端。規(guī)?？纱罂尚?，射程可高可低，噴出的水，大者如珠，細(xì)者如霧，變化萬(wàn)千，引人入勝。噴泉，使靜水變?yōu)閯?dòng)水，使水也有了靈魂，又輔之以各種燈光效果，使水體具有豐富多采的形態(tài)，可以緩沖、軟化城市中“凝固的建筑物”和硬質(zhì)的地面，以增加城市環(huán)境的生機(jī)，有益與身心健

21、康并能滿足視覺(jué)藝術(shù)的需要。</p><p><b>　　2噴泉系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 噴水池的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1.1噴水 池的組成及其尺寸的確定</p><p>　　噴水池由池底、池壁、噴水供水管、吸水管、溢水管、泄水管、補(bǔ)充給水管等組成。</p><p>

22、　　噴水池的大小應(yīng)與周圍環(huán)境相配合。位于廣場(chǎng)中心的噴水池，其大小必須與廣場(chǎng)的體量相稱，雖然在已知數(shù)據(jù)中給出了水池的邊緣，但噴水他的大小尺寸還必須在設(shè)計(jì)風(fēng)速時(shí)，考慮水滴不被風(fēng)吹出池外。其大小取決于噴頭的形式 ,參見(jiàn)表2—1</p><p>　　表2—1噴頭形式與水滴直徑表</p><p>　　水池尺寸應(yīng)比計(jì)算值大1.0米以上。風(fēng)力和水池大小的關(guān)系，來(lái)初擬水池的尺寸。</p>&

23、lt;p>　　由已知條件可知，當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，按微風(fēng)來(lái)計(jì)算（微風(fēng)的風(fēng)速為3.4—5.4m/s）,取風(fēng)速為4m/s。</p><p>　　所以水池最外圈水柱的距離為1.5m，既噴泉水池半徑為11.5m。</p><p>　　2.2 噴頭和造型方案的選擇</p><p>　　2.2.1噴頭的選擇</p><p>　　噴頭是噴泉的一個(gè)

24、主要組成部分。它的作用是把具有一定壓力的水，經(jīng)過(guò)噴嘴的造型，在水面的上空噴射出各種形狀的水花。因此，噴頭的形式、結(jié)構(gòu)、制造的工藝質(zhì)量和外觀等，部對(duì)整個(gè)噴泉的藝術(shù)效果產(chǎn)生宜接的影響。</p><p>　　噴頭受水流(有時(shí)是高速水流)的摩擦。因此，一般多用耐磨性好，不易銹蝕，又具有一定強(qiáng)度的黃銅或青銅制成。為了節(jié)約銅材，近年來(lái)亦使用鑄造尼龍(幾內(nèi)酰氨)制造噴頭。這種噴頭具有耐磨、自潤(rùn)滑性好、加工容易、輕便(它的適量只

25、有銅的七分之一)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但目前尚存在著易老化、使用壽命短、零件尺寸不易嚴(yán)格控制等問(wèn)題，因此主要用于低壓噴頭。當(dāng)前國(guó)內(nèi)還使用合金鋁制作的噴頭。這種合金鋁噴頭雖然耐磨性差，使用壽命短，但成本低、易于加工、材料來(lái)源方便，小型噴泉幾年更換一次噴頭，可以改變噴泉水姿，因此也是可取的。</p><p>　　噴頭的通徑(D)：噴頭的通徑是指噴頭進(jìn)水口為直徑。單位以毫米表示。在選擇噴泉噴頭的通徑時(shí)，要與連接管的內(nèi)徑相配合

26、，管徑不能有急劇的變化。以保證噴水的花型。</p><p>　　噴嘴的出水口面積(w)：噴嘴出水口面積(w )的單位是平方厘米。任一定壓力下，噴嘴出水口的面積反映噴頭的過(guò)水能JJ。噴噶出水口面積大，噴出的水量也大，反各噴嚏出水日面積小，噴出的水量也就少。噴嘴出水口跳內(nèi)壁及其邊緣的光潔度，對(duì)噴頭的射程和水姿的造型有較大的影響。</p><p>　　噴頭的水力特性是指各種噴頭的壓力、噴水量、流

27、量系致、射程等。測(cè)定噴頭水力特性的目的是為噴泉噴水姿的設(shè)計(jì)和管路的計(jì)算提供基本參數(shù)。噴頭的壓力按噴頭的不同部</p><p>　　位可以分為工作壓力(kpa)和噴嘴壓力(h嘴)。</p><p>　　工作壓力(kpa):所謂噴頭的工作壓力是指進(jìn)入噴頭前水的壓力。工作壓力通常用壓力計(jì)直接在噴頭進(jìn)水口前的豎管內(nèi)測(cè)出。壓力表的最大量測(cè)范圍應(yīng)是待測(cè)壓力的兩倍，使待測(cè)壓力在壓力表量程的1/3——1/

28、2范圍內(nèi)。</p><p>　　噴嘴壓力是指噴嘴出水口處水流的總壓力。即噴嘴的流速水頭。噴嘴出水口的平均流速可用實(shí)際測(cè)得的噴頭的流量除以噴嘴出水口的面積得到噴嘴的流速水頭。就是說(shuō)噴嘴的</p><p>　　壓力等于噴頭的工作壓力減去噴頭內(nèi)的水頭損失。由于噴頭內(nèi)的水頭損失很小由此一般計(jì)算時(shí)可以忽略，而直接使用噴頭的工作壓力。</p><p>　　2.2.2噴泉造型的選

29、擇</p><p>　　隨著噴頭設(shè)計(jì)的不斷改造與創(chuàng)新，新的噴水姿不斷地豐富。根據(jù)所給的噴泉水池平面圖，可分成四組噴頭，最外圈為一號(hào)噴頭，從外到內(nèi)依次類推，最里面為四號(hào)噴頭。本噴泉采用的造型是：最外圈采用的是圓柱型，既噴頭是萬(wàn)向直流噴頭，第二圈采用的是多層花型，噴頭為花柱噴頭，第三圈采用的為水幕型，噴頭也是萬(wàn)向直流噴頭，最中心的采用的是中心水柱型，采用的噴頭為中心水柱噴頭。各種噴水型可以單獨(dú)使用，也可將幾種噴水型組

30、合成美麗的圖案。</p><p>　　2.3 配水管網(wǎng)的計(jì)算及其附件的選擇</p><p>　　2.3.1配水管網(wǎng)的計(jì)算</p><p>　　配水管網(wǎng)的計(jì)算主要是確定管徑和水頭損失。 </p><p><b>　　（一）管徑的計(jì)算</b></p><p>　　在管徑的計(jì)算中，流速的選擇是個(gè)先決的

31、條件。在一般給水管網(wǎng)中，為了防止產(chǎn)生水錘引起的破壞作用，最高流速選用2.5-3.0m/s。由上式還可以看出，在流量不變的情況下，流速選擇越小，管徑越大，管的造價(jià)也就越高；反之當(dāng)選擇的流量大，則管徑小，管于的造價(jià)就低，但水頭損失也增加，使輸水的耗電量加大，從而增加了日常的經(jīng)營(yíng)費(fèi)用。所以在選擇流速時(shí)，要綜合考慮，使管道的建造費(fèi)和經(jīng)營(yíng)費(fèi)這兩個(gè)主要經(jīng)濟(jì)因素之和最小，這時(shí)的流通叫經(jīng)濟(jì)流速。但在噴泉的管網(wǎng)計(jì)算中，為了獲得等高的射流，管內(nèi)流速低些為好

32、，一般以不超過(guò)0.5-0.6m/s為宜。</p><p>　　在實(shí)際工作中還可以利用圖表達(dá)擇管徑，見(jiàn)表2—3。</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，查資料可得：一號(hào)圈總水管管徑為DN100,小圈管徑為DN80; 二、三、四號(hào)圈水管管徑也為DN100，給水管管徑為DN80，排水管管徑為DN50，溢水管管徑為DN80，采用的管子為熱鍍鋅管。</p><p>　　（二）

33、水頭損失的計(jì)算</p><p>　　在噴泉中使用的管道部是壓力管道，水流經(jīng)管道時(shí)產(chǎn)生的能量損失叫水頭損失。由于產(chǎn)生水頭損失的外部獲件的不同，又可以分為沿程水頭損失和局部水頭損失。</p><p>　　沿程水頭損失：在直管段內(nèi)，水在均勻流情況下，由于水和管壁間摩擦力及水體內(nèi)的粘滯性所引起的能量消耗，稱沿程水頭損失。</p><p>　　局部水頭損失；當(dāng)水流通過(guò)連接件、

34、控制件等時(shí)，水流突然變形，由于水流內(nèi)部摩擦而消耗的能量稱局部水頭損失。</p><p>　　在實(shí)際工作中常用查表法來(lái)計(jì)算沿程水頭損失，在實(shí)際工作中常用查表法來(lái)計(jì)算沿程水頭損失，如下表2—3所示 </p><p>　　表2—3水頭損失的估算</p><p>　　2.3.2噴泉的管道布置、管材及附件的選擇</p><p>　?。ㄒ唬﹪娙墓艿啦贾?/p>

35、</p><p>　　噴泉的管道主要由給水管、排水管、溢水管和泄水管等組成。</p><p>　　在本噴泉中，由于噴泉較大，故將主要管道敷設(shè)在能通行人的渠道中．在噴泉底座下下設(shè)檢查井。為了使噴水獲得等高的射流對(duì)于環(huán)形配水管網(wǎng)，多采用十字形供水。</p><p>　　由于蒸發(fā)等等原因，造成噴水池內(nèi)水量的損失，另外水泵運(yùn)行前需要充水，因此噴水池需設(shè)補(bǔ)充供水管。在管段上應(yīng)

36、設(shè)手閥或浮球閥或液位繼電器，隨時(shí)補(bǔ)充他內(nèi)水量的損失，以保持水位的穩(wěn)定。補(bǔ)充供水管如直接與城市自來(lái)水管相連接時(shí)，應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)逆止閥，以防污染城市水源。</p><p>　　為了防止因降雨等使噴水池池水上漲造成溢流，在池內(nèi)應(yīng)設(shè)溢水管，直通城市雨水井或水體，溢水管應(yīng)有一定的坡度，并在溢水口外應(yīng)沒(méi)有攔污柵，為了便于清洗和在不使用的季節(jié)把池水全部放空，應(yīng)在水池底部應(yīng)設(shè)泄水管，直通城市雨水井，亦可結(jié)合綠地噴酒。</p

37、><p>　　在寒冷地區(qū)，為防止冬季凍害，所有管道均應(yīng)有一定坡度，以便在冬季將管內(nèi)的水全部排出。連接噴頭的水管不能有急劇的變化。如有變化必須使水管管徑逐漸由大變小，并且在噴頭前必須有一段長(zhǎng)度適當(dāng)?shù)囊髓F宜管的長(zhǎng)度不小于噴頭直徑的20一50倍。以保持射流的穩(wěn)定。</p><p>　　對(duì)每一個(gè)或每組具有相同高度的射流，應(yīng)有自己的調(diào)節(jié)設(shè)備。一般用閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量和水壓。噴泉所肖管道的接頭應(yīng)緊密。設(shè)在噴泉

38、結(jié)構(gòu)物內(nèi)的管道安裝完畢后，均應(yīng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)。 </p><p><b>　?。ǘ┏Ｓ霉懿?lt;/b></p><p>　　管材的類別繁多，本設(shè)計(jì)噴泉中的管材的選用是根據(jù)已知條件中所提供的管材。即采用熱鍍鋅管或不銹鋼管制作，因?yàn)樗叽缇_，外形美觀，防腐可靠，使用壽命長(zhǎng)。熱鍍鋅管道是制作噴泉最為常用的管道材料，在水質(zhì)比較好的地區(qū)，可優(yōu)先使用，它造價(jià)比較低，易于加工，制作

39、方式比較簡(jiǎn)單，故制作加工費(fèi)用比較便宜。</p><p><b>　?。ㄈ┕艿栏郊?lt;/b></p><p>　　在噴泉的管道中，除開(kāi)宜管、噴頭外，還有管道的連接件，控制件等附件?，F(xiàn)分述如下：</p><p><b>　　1、連接管件：</b></p><p>　　鋼管的連接方式有螺紋連接(又叫絲扣連

40、接)，焊接和法蘭連接三種。鋼管常用的管件宜選用螺紋連接。因?yàn)楸緡娙x擇的管材的直徑小于等于100，所以起連接方式采用的是螺紋連接。</p><p><b>　　2、控制管件：</b></p><p>　　專供管道控制水流通路的啟、閉和方向之用的各種閥門(mén)。在噴泉管路中常用的閥門(mén)主要有閘閥、截止閥、逆止閥、電磁閥等。其驅(qū)動(dòng)方式一般為手動(dòng)。連接型式有內(nèi)螺紋和法蘭兩種。根據(jù)

41、噴泉管道布置的要求，本噴泉給水管采用逆止閥，排水管、泄水管和溢水管采用截止閥。</p><p>　?。ㄋ模┕艿赖姆栏c防噪聲</p><p>　　給水管道除鍍鋅鋼管外必須進(jìn)行管道的防腐。由于本設(shè)計(jì)采用的是熱鍍鋅管或不銹鋼管，所以不用對(duì)管道進(jìn)行防腐。</p><p>　　管網(wǎng)或設(shè)備在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生噪聲，并沿著建筑結(jié)構(gòu)或管道傳播。產(chǎn)生噪聲的來(lái)源一般情況下有：由于管材損

42、壞，在某些地方(閥門(mén)等)產(chǎn)生機(jī)械的敲擊聲；管道中水的流速太快，在通過(guò)閥門(mén)或由于管徑改變流速急變處產(chǎn)生的噪聲；水泵工作時(shí)發(fā)出的噪聲。</p><p>　　為了防止附件和設(shè)備上產(chǎn)生噪民應(yīng)選用質(zhì)量良好的配件及器材，安裝管道和器材時(shí)應(yīng)采用隊(duì)噪聲的措施。應(yīng)提高潛水泵裝配和安裝的推確性，采用減振基礎(chǔ)等措施，以達(dá)到減弱成防止噪聲的傳播。</p><p>　　2.4 照明燈具及潛水泵的選擇</p&

43、gt;<p>　　2.4.1照明燈具的選擇</p><p>　　噴泉照明與一般的照明不同，一般照明是要在夜間創(chuàng)造一個(gè)明亮的環(huán)境，而噴泉照明則是要突出水花的各種風(fēng)姿。因此，它要求有比周圍環(huán)境更高的亮路而被照物體又是一種無(wú)色透明的水，這就要利用燈具形成各種不同的光分布和構(gòu)圖，造成特有的藝術(shù)效果。</p><p>　　在噴泉照明中，常用的照明方式一般有固定照明、閃光照明和調(diào)光照明。

44、</p><p>　　所謂固定照明是除閃光照明和調(diào)光照明以外的所有照明的總稱。噴泉在局部往往是人們專心觀貸的中心，它要求比周圍有更高的亮度。在周圍明充時(shí)，噴水的先端應(yīng)有100一200個(gè)勒克斯的照度，在周圍暗的場(chǎng)合，需要50一100個(gè)勒克斯的照度。</p><p>　　而閃光照朗和調(diào)光照明是由幾種彩色照明燈組成，通過(guò)閃光或使燈光慢慢地變化亮度，以求適應(yīng)噴泉的色彩變化。彩色照明可以用彩色燈，也

45、可以在普通光源前加一個(gè)彩色濾光片。色彩的切換要配合噴水姿的變換。可以用單色或混合色反復(fù)投光。隨著每一噴水姿的變化改變照明的顏色。色光隨著光譜帶的不同，其照廢有相當(dāng)大的差別。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用固定照明，并且是把燈具放在水下，因?yàn)樗抡彰?，可以欣賞水面波紋，并且由于光是由噴水的下面照射的，因此當(dāng)水花下落時(shí)，可以映出閃爍的光。</p><p>　　為了既能保證噴泉照明取得華麗的藝術(shù)

46、效果，又能防止產(chǎn)生眩光，布光是非常重要的。照明燈的位置，一般是在水面下5—10厘米處，在噴嘴的附近，以噴水前端高度的</p><p>　　1/5—1/4以上的水標(biāo)作為照射的目標(biāo)；或以噴水下落到水而稍上的部位為照射的目標(biāo)。這時(shí)如果噴泉周圍的建筑物、樹(shù)從等背景是暗色的，則噴泉水的飛花下落的輪廓就全被照射得清清楚楚。噴嘴群在最外圈呈環(huán)狀排列。這時(shí)在噴嘴內(nèi)側(cè)配光比在噴防外側(cè)配光效果好。由已知條件可知，本噴泉照明燈具采用的

47、是LED燈, LED多彩水下燈的特性：</p><p>　　(一)長(zhǎng)壽命：使用壽命長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)小時(shí)以上。(b)低能耗：平均15粒LED為3W，最大功率為15W。</p><p>　　(二)高節(jié)能：耗電量為傳統(tǒng)同功率能燈的1/5，節(jié)能達(dá)90%。(d)超亮度：亮度可達(dá)10.0MCD以上。可直射，散射。</p><p>　　(三)低溫冷光：為固態(tài)冷光源，不發(fā)熱。(f)健康環(huán)

48、保：無(wú)紫，紅外線輻射，固體發(fā)光無(wú)污染，無(wú)頻閃。</p><p>　　(四)低壓安全：可在6V，12V，24V—220V之間隨意變換。(h)防腐，防銹：燈體采用全不銹鋼或ABS。</p><p>　　(五)防水，防潮，防曬：采用硅膠防水，電路板經(jīng)三層樹(shù)脂密封，防護(hù)等級(jí)為IP6級(jí)。</p><p>　　(六)堅(jiān)固耐壓：燈體為全不銹鋼，ABS，采用鋼化玻璃，厚度為1.2c

49、m。</p><p>　　(七)安裝方便:LED—水下彩燈系列有：紅，黃，蘭，綠，白，等多種顏色可供選擇。</p><p>　　為了安全，本設(shè)計(jì)的水下燈均使用12伏的低壓電源．并在燈泡的外面沒(méi)有不銹鋼的保護(hù)罩。燈的顏色為：一號(hào)圈是黃色；二號(hào)圈是綠色；三號(hào)圈是蘭色；四號(hào)圈是白色。</p><p>　　2.4.2潛水泵的選擇</p><p>　　

50、水泵是一種應(yīng)用廣泛的水力機(jī)械，是噴泉給水系統(tǒng)的重要組成部分之一。從水源到噴頭射流，水的輸送是由水泵來(lái)完成的。水泵的種類很多，在噴泉系統(tǒng)中使用較多的是離心泵、潛水泵等。</p><p>　　潛水泵是一種泵體完全浸于水中工作的水泵，它分為立式和臥式兩種(目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)多為立式潛水泵)由于電動(dòng)機(jī)與水泵的運(yùn)動(dòng)部件利用水來(lái)滑汛所以不會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的升溫，效率較高。并且由于泵體育接置于水小，能節(jié)約大量管材。因此，在頃泉中亦是廣泛使

51、用的一種水泵。</p><p>　　潛水電泵具有以下特點(diǎn)；</p><p>　　(一)體積小、重量輕，所以移動(dòng)和安裝都很方便；</p><p>　　(二)操作簡(jiǎn)瓦因水泵浸在水中，沒(méi)有吸水揚(yáng)程，所以在起動(dòng)前不需灌水，只要接通電源就能出水；</p><p>　　(三)成本低鼠它只需要很短的出水管，沒(méi)有吸水管和長(zhǎng)的輪水管，不裝底閥和逆止閥，也不需建

52、泵房。</p><p>　　(四)效率高，因?yàn)闄C(jī)泵合一，泵又浸在水中，既減少了機(jī)械損失又減少了水力損失，提高了水泵效率。</p><p>　　在噴泉系統(tǒng)中．管道泵可以用于移動(dòng)式噴泉，將泵體與循環(huán)水的管道直接相連。另外，還可以用自來(lái)水管路加壓，以提高噴水的揚(yáng)程。管道泵一般由電機(jī)、殼體、葉輪、機(jī)械密封等零件組成。殼體與電機(jī)連接羌相連。電機(jī)采用加長(zhǎng)軸。葉輪直接裝在電機(jī)主軸端部。由葉輪羅母固定。泵

53、與電機(jī)之間用機(jī)械密封檔水圈隔開(kāi)，死以防漏水并保證電機(jī)安全運(yùn)行。</p><p>　　表2—4水泵的型號(hào)及規(guī)格</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用潛水泵，根據(jù)已知條件中所提供的潛水泵的型號(hào)如表2—4所示，其型號(hào)從一到四號(hào)圈分別為：Q160—3.5—2.2型，兩臺(tái)；Q100—4—2.2型;Q100—4—2.2型;Q250—6--4型。 </p><p>　　3

54、噴泉控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及器件選擇</p><p>　　3.1導(dǎo)線截面的選擇與校驗(yàn)</p><p>　　導(dǎo)線是供電系統(tǒng)中傳誦和分配電能的主要設(shè)備，需要消耗大量的有色金屬，因此 在導(dǎo)線選擇時(shí)要保證供電系統(tǒng)安全，可靠的運(yùn)行；充分利用導(dǎo)線的載荷能力。節(jié)約有色金屬，降低綜合投資。</p><p>　　3.1.1導(dǎo)線的選擇必須滿足的條件</p><p>　

55、　（一）發(fā)熱條件 </p><p>　　導(dǎo)線通過(guò)正常計(jì)算電流時(shí)，其發(fā)熱所產(chǎn)生的溫升，不應(yīng)超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度，以防止因過(guò)熱引起的導(dǎo)線絕緣損壞或加速老化。</p><p>　?。ǘ╇妷簱p失 </p><p>　　導(dǎo)線通過(guò)正常計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損失，應(yīng)小于正常運(yùn)行時(shí)的允許電壓損失，以保證供電質(zhì)量（所謂電壓損失就是指線路首末端電壓的代數(shù)差）。</

56、p><p>　?。ㄈ┙?jīng)濟(jì)電流密度 </p><p>　　對(duì)高電壓、長(zhǎng)距離輸電線路和大電流低壓線路，其導(dǎo)線的截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年綜合運(yùn)行費(fèi)用最小，節(jié)約電能和有色金屬。</p><p>　?。ㄋ模C(jī)械強(qiáng)度 </p><p>　　正常工作時(shí)，導(dǎo)線應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以防斷線。通常要求所選截面應(yīng)不小于改道縣在相應(yīng)敷設(shè)方式下的最小

57、允許截面，由于電纜具有高強(qiáng)度的內(nèi)外護(hù)套，機(jī)械強(qiáng)度很高，因此不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度，但需要校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。</p><p>　　此外，對(duì)于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求，在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)技術(shù)緊急的綜合要求選擇導(dǎo)線；一般低壓動(dòng)力線路的電流較大，線路較段=短，可先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面，在校驗(yàn)其電壓損失和機(jī)械強(qiáng)度。</p><p>　　綜上所述，本設(shè)計(jì)中380v動(dòng)力母線的截面按發(fā)熱條

58、件來(lái)選擇。</p><p>　　3.1.2按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線的截面</p><p>　　供電系統(tǒng)中的相線、中性線及保護(hù)先對(duì)截面的要求不同，在選擇時(shí)應(yīng)分別考慮。</p><p>　　（一）相線截面的選擇</p><p>　　電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)會(huì)產(chǎn)生電能損耗，使導(dǎo)線發(fā)熱。如果通過(guò)導(dǎo)線的電流超過(guò)其允許值時(shí)，會(huì)使絕緣導(dǎo)線和電纜的溫度升高，加速老化，甚至燒

59、毀。裸導(dǎo)線接頭處，因濕度過(guò)高而氧化加劇，增大接觸電阻，使之進(jìn)一步氧化甚至燒斷。為保證導(dǎo)線發(fā)熱所產(chǎn)生的溫升不超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的最高允許值，按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線相線截面。 </p><p>　?。ǘ┲行跃€（N）線截面的選擇</p><p>　　在三相四線制系統(tǒng)中，正常情況下中性線通過(guò)的電流僅為三相不平衡電流、零序電流及三次斜波電流，通常都很小。</p><p>　?。ㄈ?/p>

60、保護(hù)線（PE線）截面的選擇</p><p>　　正常情況下，保護(hù)線不通過(guò)負(fù)荷電流，但當(dāng)三相系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，短路故障電流要通過(guò)保護(hù)線，因此保護(hù)線要考慮單相短路電流通過(guò)時(shí)的短路熱穩(wěn)定度，按GB50054—1994《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，保護(hù)線的截面。</p><p>　?。ㄋ模┍Ｗo(hù)中性線（PEN）截面的選擇</p><p>　　保護(hù)中性線兼有保護(hù)線和中性線的雙重功

61、能，其截面選擇應(yīng)滿足上述二者的要求，并取其中較大的截面作為保護(hù)中性線截面。</p><p>　　3.1.3根據(jù)上述條件選擇低壓動(dòng)力母線</p><p>　　根據(jù)已知條件可知：從一到三號(hào)圈的四個(gè)潛水泵都為2.2kw，中心的水泵為4kw，即Q160—3.5—2.2型，兩臺(tái)，揚(yáng)程為2m；Q100—4—2.2型, 揚(yáng)程為3m;Q100—4—2.2型,揚(yáng)程為4m;Q250—6--4型, 揚(yáng)程為6m。

62、 </p><p>　?。ㄒ唬╇妷簱p失的校驗(yàn)</p><p>　　根據(jù)已知條件，母線L=0.5km，。所以可得線路的電壓損失為滿足電壓損失要求。</p><p>　　（二）機(jī)械強(qiáng)度的校驗(yàn)</p><p>　　經(jīng)查資料可得：380V穿管敷設(shè)絕緣導(dǎo)線的最小截面小于所選標(biāo)準(zhǔn)截面。既所選的BLV—500型絕緣導(dǎo)線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。</p>

63、<p>　?。ㄈ撍玫闹苯訂?dòng)校驗(yàn)</p><p>　　除了負(fù)載因素以外，異步電動(dòng)機(jī)能否全壓?jiǎn)?dòng)，主要取決于供電電網(wǎng)的容量的大小。一般全壓?jiǎn)?dòng)只能在幾個(gè)千瓦以下的小功率電機(jī)使用。當(dāng)功率大時(shí)需要進(jìn)行校驗(yàn)。計(jì)算其啟動(dòng)電流倍數(shù)是否滿足要求。</p><p>　　3.2 開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇</p><p>　　3.2.1尖峰電流的計(jì)算</p>&

64、lt;p>　　根據(jù)已知條件，一到三號(hào)圈的潛水泵額定功率均為2.2kw，額定電流為5.7A；四號(hào)圈潛水泵額定功率為4kw，額定電流為8.9A；</p><p>　　尖峰電流既啟動(dòng)電流，三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)的話，啟動(dòng)電流是額定電流的4—7倍，選啟動(dòng)電流倍數(shù)為7倍。 </p><p>　　全部投入時(shí)的尖峰電流如下表表3-1：</p><p><b>　　

65、表3-1</b></p><p>　　3.2.2開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇</p><p>　?。ㄒ唬┤蹟嗥鞯倪x擇：</p><p><b>　　選擇熔斷器的條件：</b></p><p>　　1、熔斷器的額定電壓不低于線路的額定電壓；</p><p>　　2、熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝熔體的

66、額定電流；</p><p>　　3、熔斷器類型應(yīng)符合安裝條件（戶內(nèi)或戶外）及被保護(hù)設(shè)備.啟動(dòng)時(shí)間在三秒以下輕載，啟動(dòng)K＝0.25～0.35。熔體電流應(yīng)躲過(guò)線路的尖峰電流，因此，滿足躲過(guò)尖峰電流的條件為：。對(duì)于單臺(tái)電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)時(shí)，取K=0.5—0.6，對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線路，取K=0.5—1。經(jīng)過(guò)查資料得：</p><p>　　FA（1～4）選RL1-60/25A型；</p>

67、<p>　　FA5選RL1-60/40A；</p><p>　?。ǘ┑蛪簲嗦菲鞯倪x擇：</p><p>　　低壓斷路器QA是保護(hù)消防電動(dòng)機(jī)過(guò)電流，短路和欠壓電壓的保護(hù)設(shè)備，QA在電機(jī)主回路中，額定電壓U應(yīng)為AC380V，其低壓斷路器過(guò)電流脫扣器的額定電流應(yīng)大于線路的計(jì)算電流；其動(dòng)作電流應(yīng)整定為躲過(guò)線路的尖峰電流。（DZ系列斷路器取2---2.5）。QA的額定電流只要大于電機(jī)額定

68、電流就可正確動(dòng)作，所以經(jīng)過(guò)查資料得：</p><p>　　QA選DZ5-50/30A型；</p><p>　　1～4QA1選DZ5-20/6A型；</p><p>　　QA1-5選DZ5-20/10A型；</p><p>　　QA3-1選DZ12-60/60A型；</p><p>　?。ㄈ┙涣鹘佑|器的選擇：</

69、p><p>　　該控制系統(tǒng)中的接觸器均選交流接觸器。電機(jī)所選用的接觸器主觸頭在主電路中，所以主觸頭通斷負(fù)載額定電壓為被控制線路額定電壓AC380V，線圈在控制回路中線圈電壓取DC24V。</p><p>　　通過(guò)計(jì)算并查資料選擇：</p><p>　　1～4QA2選CJ10-380/6A型； </p><p>　　QA2-5選CJ10-380/

70、10A型； </p><p>　?。ㄋ模崂^電器得選擇：</p><p>　　系統(tǒng)中熱繼電器1～4BB，熱繼電器是保護(hù)水泵電機(jī)過(guò)載和斷相保護(hù)的元件。一般情況下，可按電動(dòng)機(jī)額定電流選取若繼電器，熱繼電器的整定值為電動(dòng)機(jī)額定電流的0.95～1.05倍，則一到三號(hào)潛水泵額定電流為5.7A，四號(hào)潛水泵額定電流為8.9A。取系數(shù)為1，則熱繼電器的整定值分別為7A，10A。</p>&

71、lt;p>　　經(jīng)查閱資料， BB1～4選JR16-6/3A；BB5選JR16-10/3A型；</p><p>　?。ㄎ澹┛刂瓢粹o的選擇：</p><p>　　按鈕是短時(shí)切換小電流控制電路的開(kāi)關(guān)，依據(jù)控制功能，選擇按鈕的結(jié)構(gòu)形式及顏色，如果急操作選擇蘑菇形鈕帽的緊急按鈕，特殊需要選擇帶指示燈的按鈕，停止按鈕用紅色，啟動(dòng)按鈕用綠色?？筛鶕?jù)同時(shí)控制的路數(shù)，通或斷選擇觸頭對(duì)數(shù)及種類，確定所需

72、型號(hào)的按鈕。</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　SF2停止按鈕，選LAY37型紅色按鈕；</p><p>　　SF1啟動(dòng)按鈕，選用LAY37綠色按鈕；</p><p>　　SF3，SF4為單周期/循環(huán)按鈕，選LA25－11型綠色按鈕。</p><p><b>

73、;　?。┢渌骷?lt;/b></p><p>　　電流表只需選用讀數(shù)范圍與線路電流相等即可，選用42L6－A型電流表；</p><p>　　由于供水系統(tǒng)工作在潮濕環(huán)境，所以對(duì)于導(dǎo)線的選擇應(yīng)選擇防水型導(dǎo)線；</p><p>　　低壓電纜母線選擇BLV—500，（3*10+PEN10）G32；</p><p>　　彩燈的選擇為：LE

74、D燈，一到三號(hào)噴圈為3W，四號(hào)噴圈為15W。</p><p>　　元件選型后，按元件所在電控柜分類制成元件明細(xì)表如下表3－2所示：</p><p>　　表3－2 元器件目錄表</p><p>　　3.4 PLC控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1 PLC 概況和發(fā)展</p><p>　　（一）國(guó)外PLC

75、發(fā)展概況</p><p>　　PLC自問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。</p><p>　　1968年美國(guó)GM(通用汽車)公司提出取代繼電器控制裝置的要求，第二年美國(guó)數(shù)字公司研制出了第一代可編程序控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)

76、技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代PLC產(chǎn)品了。</p><p>　　在以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征的制造工業(yè)和以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征的過(guò)程工業(yè)中，除了以連續(xù)量為主的反饋控制外，特別在制造工業(yè)中存在了大量的開(kāi)關(guān)量為主的開(kāi)環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作號(hào)按照時(shí)序動(dòng)作;另外還有與順序、時(shí)序無(wú)關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制;以及大量的開(kāi)關(guān)量、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)警等狀態(tài)量

77、為主的—離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中，逐漸形成了PLC、DCS與IPC三足鼎立之勢(shì)，還有其它的單回路智能式調(diào)節(jié)器等在市場(chǎng)上占一定的百分比。 </p><p>　　在80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。由于PLC機(jī)聯(lián)系處理模擬能力和網(wǎng)絡(luò)方面功能的進(jìn)步，擠占了一部分DCS的市場(chǎng)(

78、過(guò)程控制)并逐漸壟斷了污水處理等行業(yè)，但是由于工業(yè)PC(IPC)的出現(xiàn)，特別是近年來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，IPC和FCS也擠占了一部分PLC市場(chǎng)，所以近年來(lái)PLC增長(zhǎng)速度，總的說(shuō)是漸緩。目前全世界有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車(23%)、糧食加工(16.4%)、化學(xué)/制藥(14.6%)、金屬/礦山(11.5%)、紙漿/造紙(11.3%)等行業(yè)。</p><p>　　目前，世界上有200多個(gè)

79、廠家生產(chǎn)PLC，較有名的：美國(guó)：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國(guó)：西門(mén)子公司；法國(guó)：TE 施耐德公司；韓國(guó)：三星、LG公司等。</p><p>　?。ǘ﹪?guó)內(nèi)發(fā)展及應(yīng)用概況</p><p>　　我國(guó)的PLC產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個(gè)階段：順序控制器（1973～1979）——一位處理器為主的工業(yè)控制器（1979～1985）——8位微處理器為主的可編程序控

80、制器（1985以后）。在對(duì)外開(kāi)放政策的推動(dòng)下，國(guó)外PLC產(chǎn)品大量進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口。如寶鋼一、二期工程就引進(jìn)了500多套，還有咸陽(yáng)顯象管廠、秦皇島煤碼頭、汽車廠等。現(xiàn)在，PLC在國(guó)內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用，技術(shù)含量也越來(lái)越高。 </p><p>　　在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，近年來(lái)每年約新投入10萬(wàn)臺(tái)套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億元人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。但是與其它國(guó)家相比，在機(jī)械加工

81、及生產(chǎn)線方面的應(yīng)用，還需要加大投入。我國(guó)市場(chǎng)上流行的有如下幾家PLC產(chǎn)品:</p><p>　　1、施耐德公司，包括早期天津儀表廠引進(jìn)莫迪康公司的產(chǎn)品，目前有Quantum、Premium、Momentum等產(chǎn)品;</p><p>　　2、羅克韋爾公司(包括AB公司)PLC產(chǎn)品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等產(chǎn)品;</p><p>

82、;　　3、 西門(mén)子公司的產(chǎn)品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列產(chǎn)品;</p><p>　　4、 GE公司的產(chǎn)品;日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公司產(chǎn)品。</p><p><b>　?。ㄈ┘夹g(shù)發(fā)展動(dòng)向</b></p><p>　　1、 產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展</p><p>　　大： I/O點(diǎn)

83、數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描 速度高速化。</p><p>　　小： 由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。</p><p>　　2、 PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣,3. 不斷加強(qiáng)通訊功能,4. 新器件和模塊不斷推出,高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高

84、速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。</p><p>　　3、 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。</p><p>　　4、 發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。</p><p>　　5、.追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。</p>

85、<p>　　3.4.2 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p>　　早期的可編程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能

86、和自動(dòng)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。70年代初期，體積小、功能強(qiáng)和價(jià)格便宜的微處理器被用于PLC，使得PLC的功能大大增強(qiáng)。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊和各

87、種特殊功能模塊。在軟件方面，PLC采用極易為電氣人員掌握的梯形圖編程語(yǔ)言，除了保持原有的邏輯運(yùn)算等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還研制開(kāi)發(fā)了專用邏輯處理芯片，大大提高了PLC軟、硬件功能。</p><p>

88、;　　在發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家，PLC已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門(mén)。據(jù)“美國(guó)市場(chǎng)信息”的世界PLC以及軟件市場(chǎng)報(bào)告稱，1995年全球PLC及其軟件的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模約50億美元[5]。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC的功能得到大大的增強(qiáng)，具有以下特點(diǎn)[5,6,7]：</p><p><b>　?。ㄒ唬┛煽啃愿摺?lt;/b></p><p>　　PLC的高可靠性得益于軟、硬件上一

89、系列的抗干擾措施和它特殊的周期循環(huán)掃描工作方式。</p><p>　?。ǘ┚哂胸S富的I/O接口模塊。</p><p>　　PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。</p><p>　?。ㄈ┎捎媚K化結(jié)構(gòu)。</p&g

90、t;<p>　　為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU、電源、I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。</p><p>　?。ㄋ模┚幊毯?jiǎn)單易學(xué)。PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門(mén)知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員

91、所理解和掌握。</p><p>　　（五）安裝簡(jiǎn)單，維修方便。</p><p>　　PLC不需要專門(mén)的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。</p><p>　　由于PLC強(qiáng)大功能和優(yōu)點(diǎn)，使得PLC在我國(guó)的水工業(yè)

92、自動(dòng)化中得到廣泛的應(yīng)用。PLC在水工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用主要有水廠監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)加氯、自動(dòng)加礬、水泵變頻調(diào)速、SCADA系統(tǒng)和供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)等[8,9,10,11]。其主要功能是進(jìn)行工藝參數(shù)的采集、生產(chǎn)過(guò)程控制、信息處理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)以監(jiān)測(cè)等。</p><p>　　3.4.3 PLC的選擇</p><p>　　在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對(duì)象的控制要求，

93、而決定是否選用PLC進(jìn)行控制。在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息管理、系統(tǒng)有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的情況下，使用PLC控制是很必要的。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的PLC產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無(wú)所適從。所以全面權(quán)衡利弊、合理的選擇記性才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)使用的目的。機(jī)型的選擇要從

94、以下幾個(gè)方面來(lái)考慮。</p><p>　?。ㄒ唬?duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇</p><p>　　盲目的選擇點(diǎn)數(shù)多機(jī)型回造成一定的浪費(fèi)。要先弄清楚控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，在按所</p><p>　　需總點(diǎn)數(shù)的15—20%留出備用量（為系統(tǒng)的改造留有余地）后確定所需PLC的點(diǎn)數(shù)。</p><p>　　另外注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對(duì)同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)有

95、限制，一般同時(shí)接通的輸入點(diǎn)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)數(shù)的60%；PLC每個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力也是有限的，有的PLC其每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般PLC的允許輸出電流隨著環(huán)境溫度的升高而有所降低。</p><p>　?。ǘ?duì)存儲(chǔ)容量的選擇</p><p>　　對(duì)用戶存儲(chǔ)量只能作粗略的估計(jì)。僅在對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入點(diǎn)數(shù)乘10字/點(diǎn)+輸出總點(diǎn)數(shù)乘5字/點(diǎn)來(lái)計(jì)算；計(jì)數(shù)器

96、/定時(shí)器按（3—5）字/個(gè)計(jì)算；有運(yùn)算處理時(shí)按（5—10）字/量估算；</p><p>　?。ㄈ?duì)I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇</p><p>　　PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描方式引起的時(shí)間延遲（一般在2—3個(gè)掃描周期）等。對(duì)開(kāi)關(guān)量的控制系統(tǒng)，PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的需要，可不必考慮I/O響應(yīng)時(shí)間的問(wèn)題。</p><p>

97、　?。ㄋ模└鶕?jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型</p><p>　　不同的負(fù)載對(duì)PLC的輸出方式有顯影的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選擇繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的PLC有許多優(yōu)點(diǎn)，如道統(tǒng)電壓小，有間隔作用，價(jià)格相對(duì)便宜，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活（可直流、可交流）且電壓等級(jí)范圍大等。所以動(dòng)作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出的PLC。</p>&

98、lt;p>　?。ㄎ澹?duì)離線和在線變成編程的選擇</p><p>　　離線編程是指主機(jī)和編程器共用一個(gè)CPU，通過(guò)編程器的方式選擇開(kāi)關(guān)來(lái)選擇PLC的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時(shí)CPU只為編程器服務(wù)，而不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個(gè)CPU，主機(jī)的CPU完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控，在每一個(gè)掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序傳給主機(jī)，在下一個(gè)掃描周期主機(jī)將按新

99、的程序?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。計(jì)算機(jī)輔助編程即能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。在線編程需要購(gòu)置計(jì)算機(jī)，并配置編程軟件。</p><p>　　對(duì)產(chǎn)品定型、工藝過(guò)程不變的系統(tǒng)可以選擇離線編程。</p><p>　?。└鶕?jù)是否連網(wǎng)通信選型</p><p>　　若PLC的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，則PLC需要通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求PLC應(yīng)具有連接其他PLC、上位計(jì)算機(jī)等的接口

100、。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。</p><p>　?。ㄆ撸?duì)PLC結(jié)構(gòu)形式的選擇</p><p>　　根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。</p><p>　　1、整體式PLC </p><p>　　整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)

101、格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒(méi)有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。</p><p>　　2、模

102、塊式PLC </p><p>　　模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu).</p><p>　　

103、在相同功能和相同I/O點(diǎn)數(shù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格便宜。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便，容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇PLC的結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)的輸出是感性負(fù)載，而且要求頻繁通斷。輸出的控制點(diǎn)有四個(gè)，輸入的控制點(diǎn)有四個(gè)，鑒于對(duì)I/O點(diǎn)的予留量和整個(gè)系統(tǒng)更加節(jié)省投資的考慮，所以根據(jù)以上要求選擇的機(jī)型為：OMRON COM1A-10CDT-D ，即歐姆龍10點(diǎn)小型機(jī)晶體管輸出，

104、電源為DC24V。</p><p>　　根據(jù)噴泉系統(tǒng)的控制要求，列出該系統(tǒng)的輸入/輸出表，如下3－3，3－4所示：</p><p><b>　　表3－4輸入點(diǎn)表</b></p><p><b>　　表3－3輸出點(diǎn)表</b></p><p>　　從表中可得出該系統(tǒng)得輸入/輸出數(shù)，并且全為數(shù)字量輸入/輸

105、出,屬于小型的控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)用一般的PLC均可滿足要求，依據(jù)經(jīng)濟(jì)性原則選擇，歐姆龍系列PLC，型號(hào)為：OMRON COM1A-10CDT-D，晶體管輸出型，價(jià)格便宜，易于操作，結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，適宜于點(diǎn)數(shù)較少的單機(jī)控制場(chǎng)合。</p><p>　　4 噴泉軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 控制要求</b></p><p&g

106、t;　　1、PLC上電以后，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始工作。</p><p>　　2、當(dāng)停止開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，系統(tǒng)停止工作。</p><p>　　3、噴泉的工作方式由單周期和循環(huán)開(kāi)關(guān)決定，但系統(tǒng)起動(dòng)后默認(rèn)的是循環(huán)工作方式。</p><p>　　4、首先，1號(hào)潛水泵開(kāi)始工作；計(jì)時(shí)5S以后，2號(hào)潛水泵開(kāi)始工作；5S以后，3號(hào)潛水泵開(kāi)始工作；5S以后，4號(hào)潛水泵開(kāi)始工作；計(jì)時(shí)5

107、S以后，1、2、3、4號(hào)潛水泵開(kāi)始都停止工作。計(jì)時(shí)2S以后，1、2、3、4號(hào)潛水泵開(kāi)始都同時(shí)工作，時(shí)間為5S；5S以后，2、3號(hào)潛水泵開(kāi)始工作；5S以后，1號(hào)潛水泵開(kāi)始工作；計(jì)時(shí)5S以后， 2、3、4號(hào)潛水泵開(kāi)始都同時(shí)工作；5S以后，1號(hào)潛水泵開(kāi)始工作；5S以后，4號(hào)潛水泵開(kāi)始工作；計(jì)時(shí)5S以后， 1、2、3號(hào)潛水泵開(kāi)始都同時(shí)工作；時(shí)間為5S；5S以后，1、2、3號(hào)潛水泵開(kāi)始都同時(shí)工作，時(shí)間為5S；5S以后，4號(hào)潛水泵開(kāi)始工作；計(jì)時(shí)5S

108、以后，1、2、3、4號(hào)潛水泵開(kāi)始都停止工作，本周期結(jié)束，開(kāi)始下一周期的動(dòng)作。</p><p>　　4.2 I/O地址分配</p><p>　　根據(jù)示意圖和控制要求可知：該系統(tǒng)需要3個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)。其地址分配如下表3.2--1所示 </p><p>　　表4—1 I/O分配表</p><p>　　4.3

109、 時(shí)序控制程序</p><p>　　本程序運(yùn)行過(guò)程如下：</p><p>　　PLC投入運(yùn)行以后，利用內(nèi)部輔助繼電器20000、20001作為工作的條件。當(dāng)啟動(dòng)按鈕0000閉合，關(guān)閉按鈕00003斷開(kāi)，此時(shí)內(nèi)部輔助繼電器20000接通，此時(shí)系統(tǒng)的工作方式是循環(huán)周期；利用一個(gè)周期的結(jié)束作為一個(gè)周期開(kāi)始的條件，當(dāng)一個(gè)周期結(jié)束時(shí)，此時(shí)，給常開(kāi)觸點(diǎn)20001一個(gè)信號(hào)，常閉觸點(diǎn)10000斷開(kāi)，常開(kāi)觸

110、點(diǎn)20001接通。</p><p>　　當(dāng)內(nèi)部輔助繼電器20000、20001同時(shí)接通時(shí)，此時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)10000閉合，常閉觸點(diǎn)10001斷開(kāi)，使10000接通，此時(shí)，1號(hào)潛水泵開(kāi)始工作，TIM000開(kāi)始計(jì)時(shí)，TIM000 5S計(jì)時(shí)到，常開(kāi)觸點(diǎn)10001閉合，常閉觸點(diǎn)10002斷開(kāi)，使10001接通，2號(hào)潛水泵開(kāi)始工作，TIM001開(kāi)始計(jì)時(shí)。TIM001 5S計(jì)時(shí)到，常開(kāi)觸點(diǎn)10002閉合，常閉觸點(diǎn)10003斷開(kāi)，