【文章內容簡介】 葉輪向外射出，射出的液體在泵殼擴散室內速度逐漸變慢，壓力逐漸增加，然后從泵出口，排出管流出[7]。此時，在葉片中心處由于液體被甩向周圍而形成既沒有空氣又沒有液體的真空低壓區(qū)，液池中的液體在池面大氣壓的作用下，經吸入管流入泵內，液體就是這樣連續(xù)不斷地從液池中被抽吸上來又連續(xù)不斷地從排出管流出。 水幕電影的設計水幕電影是通過高壓水泵和特制水幕發(fā)生器，將水自上而下，高速噴出，霧化后形成扇形 “銀幕”，由專用放映機將特制的錄影帶投射在“銀幕”上，形成水幕電影。當觀眾在觀摩電影時，扇形水幕與自然夜空融為一體，當人物出入畫面時，好似人物騰起飛向天空或自天而降，產生一種虛無縹緲和夢幻的感覺，令人神往。水幕電影投影機由機械裝置、控制支架、通訊口、軟件、時間信號界面及DMX512接口組成。該投影機的發(fā)動機通過光學傳感控制，精度高，其控制方法有三種：編程控制、直接控制和實用程序控制[8]。本系統中，PLC為水幕電影的主要控制終端，通過固態(tài)繼電器，控制所連接的水泵的開合，以達到開啟水幕和落下水幕的目的。3 控制系統詳細設計 控制系統各器件的選擇 PLC的選擇 PLC產品的種類繁多。PLC的型號不同,對應著其結構形式、性能、容量、指令系統、編程方式、價格等均各不相同,適用的場合也各有側重。因此,合理選用PLC,對于提高PLC控制系統的技術經濟指標有著重要意義。 PLC的機型選擇主要應從PLC 的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等方面加以綜合考慮。PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下,力爭最佳的性能價格比。選擇時應主要考慮到合理的結構型式,安裝方式的選擇,相應的功能要求,響應速度要求,系統可靠性的要求,機型盡量統一等因素。 現在應用最廣泛的PLC有三菱、西門子、歐姆龍、松下等。三菱PLC結構靈活、傳輸質量高、速度快、帶寬穩(wěn)定、范圍廣、成本低、適用面廣但是數據處理比西門子弱。西門子PLC性能強大、可操作性強、有相配套的伺服系統和組態(tài)軟件但是價錢太高。歐姆龍PLC歐姆龍編程軟件對符號地址的格式有要求，東歐的老機床器件符號輸進去好多都不認，按它的標準老圖的標示都要變很不方便。松下PLC超小型尺寸，輕松擴展，擴展單元可直接連接到控制單元上、不需任何電纜。從I/O 10點到最大I/O 128點的選擇空間[9]。本設計需要速度快穩(wěn)定同時從價格等方面考慮我們選擇三菱PLC本設計所使用的I/O口不是太多所以我們選擇三菱FX1N型PLC。 三菱電機推出的FX1N系列PLC是功能很強大的普及型微型PLC。FX1N系列最多可控制128點，除了可以擴展輸入輸出，還具有模擬量控制和通訊，鏈接功能等的擴展性。并且，FX1N具有以下優(yōu)點： 集成型高性價比 機身小巧，高速運算 安心、寬裕的存儲器規(guī)格 豐富的軟元件范圍 面向海外的產品適合各種安全規(guī)格[10]。所以，選擇FX1N來控制本系統。 變頻器的選擇 變頻器按照工作原理分類，可分為四類，如下：V/F控制的變頻器V/F控制的基本特點是對變頻器輸出的電壓和頻率同時進行控制。通過V/F（電壓和頻率的比）的保持一致而得到所需的轉矩特性。采用V/F控制的變頻器控制電路結構簡單，成本低，多用于對精度要求不高的通用變頻器。 轉差頻率控制變頻器轉差頻率控制方法是對V/F控制的一種改進，這種控制需要由安裝在電動機上速度傳感器檢測出電動機的轉速，構成速度閉環(huán)，速度調節(jié)器的輸出為轉差頻率，而變頻器的輸出頻率則由電動機的實際轉速與所需轉差頻率之和決定。由于通過控制轉差頻率來控制轉矩的電流，與V/F控制相比，其加減速特性和限制電流的能力得到提高。 矢量控制變頻器 矢量控制是一種高性能異步電動機控制方式。它的基本思路是：將異步電動機的定子電流分為產生磁場的電流分量（勵磁電流）和與其垂直產生轉矩的電流分量（轉矩電流），并分別加以控制。由于在這種控制方式中必須同時控制異步電動機定子電流的幅值和相位，即定子電流的分量，因此這種方式成為矢量控制方式、 直接轉矩控制變頻器 直接轉矩控制是交流傳動中革命性的電動機控制方式，不需要再電動機的轉軸上安裝脈沖編碼器來反饋轉子的位置，而具有精確轉矩和轉速，能在零時速時產生滿載轉矩，電路中的PWM調至器不惜要分開的電壓控制和頻率控制，具有這種功能的變頻器稱為直接轉矩控制變頻器[11]。鑒于變頻器在水景中的使用分為幾種情況： 在有機械傳動的水型中使用； 通過控制變頻器的數字輸入口的開、關，實行多段速控制； 用音樂信號間接控制變頻器的模擬輸入口，通過音樂信號的音樂成分控制變頻器的頻率輸出，進而控制水柱高度。并且普傳變頻器具有如下特點： 　　體積小容易安裝操作； 　　操作器附有頻率設定； 　　電位器/鍵盤/多段速可選調速方式； 　　超低噪音、載波頻率可達16KHz； 　　自動節(jié)能運轉； 　　自動或程序7段可調速度運行； 　　低速轉矩提升功能； 　　軟件可調過欠壓，實現靈活控制； 　　寬電壓輸入功能，適應工廠環(huán)境[12]。 在大型音樂噴泉中，要求水隨曲動，對變頻器的跟隨效果很高，上升和下降時間要調到很小。因為水泵啟動具有較大的沖擊電流，需要變頻器選用余量要較大，因此選用普傳變頻器。 繼電器的選擇傳統噴泉控制電路中多選用繼電器、觸控器來控制噴泉電磁閥的開閉，隨著噴泉不停地噴出與關閉，繼電器與觸控器也將頻繁切換，并產生較大的噪音。而固態(tài)繼電器是用分離的電子元器件、集成電路及混合微電路技術結合發(fā)展起來的一種具有繼電器特性的無觸點式電子開關。固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無觸點電子開關，在開關過程中無機械接觸部件，因此固態(tài)繼電器除具有與電磁繼電器一樣的功能外，還具有邏輯電路兼容，耐振耐機械沖擊，安裝位置無限制，具有良好的防潮防霉防腐蝕性能，在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳，輸入功率小，靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好，噪聲低和工作頻率高等特點。固態(tài)繼電器專用的固態(tài)繼電器可以具有短路保護，過載保護和過熱保護功能，與組合邏輯固化封裝就可以實現用戶需要的智能模塊，直接用于控制系統中[13]。固態(tài)繼電器目前已廣泛應用于計算機外圍接口設備、恒溫系統、調溫、電爐加溫控制、電機控制、數控機械，遙控系統、工業(yè)自動化裝置；信號燈、調光、閃爍器、照明舞臺燈光控制系統；儀器儀表、醫(yī)療器械、復印機、自動洗衣機；自動消防，保安系統，以及作為電網功率因素補償的電力電容的切換開關等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場合中都有大量使用。因此本控制系統中采用固態(tài)繼電器。 水泵的選擇 現在噴泉常用的潛水泵有QS、QY、QX、QJ等系列。 QS系列潛水泵體積小、性能可靠，機泵一體、潛入水中運行主要優(yōu)越性是：運行可靠、經久耐用、使用方便、功率大、故障少，維修費用低等。流量：10250（m3/h）。楊程：5140（m）。 QY系列潛水泵QY型潛水電泵由電動機、水泵和密封三部分組成。電泵的上端，多為離心式水泵；下端為三相鼠籠立式異部電動機。電機全部采用優(yōu)質整圓硅鋼片，效率高，耗電少潛水深度不超過5米水溫不超過+40℃。流量：10300（m3/h）。楊程：4110（m）。 QX系列潛水泵工程潛水泵泵電一體，結構緊湊，非常適合于基建及礦山的搬運和安裝無需引水，使用簡便雙端密封，電器保護設計合理、性能優(yōu)良、幾無噪音。流量：520（m3/h）。楊程：2060（m） QJ系列潛水泵電機與水泵直聯，機組全部潛入水中工作，具有結構緊湊、安裝、維護方便、體積小、重量輕、高效節(jié)能等特點。 工作條件、工作介質為清水或化學性質類似于清水的液體。額定揚程：150米額定流量：10立方米/小時[14]。從該噴泉所需的揚程、流量、水質、價格等方面考慮該噴泉選擇QS系列的潛水泵。QS型充水式潛水電泵(QS潛水泵)由水泵、電動機兩大部分組成，水泵位于電泵上部為離心式結構，電動機位于電泵下部，為充水式三相異步電動機。充水式電動機定子繞組和鐵芯直接浸在水中，冷卻效果好、輸出功率大、效率高等特點。三相電動機分為滾動軸承和滑動軸承兩種，滑動軸承采用優(yōu)質石墨套和不銹鋼推力盤，分別承受電泵工作時的徑向力和軸向力，性能穩(wěn)定，質量可靠，密封圈和防砂帽組成電動機的密封裝置。 噴頭的選擇噴泉噴頭也稱噴泉噴嘴全部采用銅或不銹鋼制作，這樣具有黃金的色彩或銀光閃閃，噴頭顯得豪華氣派。其工藝精巧美觀，結構合理，性能高效節(jié)能。其中常用的有：可調直流噴頭、半球形噴頭、樹冰形噴頭、禮花噴頭、涌泉噴頭、加氣噴頭、直上噴頭等產品系列[15]。 A組噴頭的選擇A組位于中間位置，需要噴出雄壯并且噴射高度高得水柱，所以A組噴頭選擇直上噴頭。直上噴頭是在同一個配水室上安裝多角度直射噴嘴，這些噴嘴規(guī)格相同時，噴出的水姿雄壯筆直、粗狂美觀；這些噴嘴規(guī)格不完全相同時，大小噴嘴布設得當，噴出的水姿粗壯有力、層次分明、主題突出、是大型噴泉中心必備的主要噴頭。該噴頭也叫中心噴頭?？烧{節(jié)射流的方向。噴頭材質為鑄銅、不銹鋼。 B組噴頭的選擇B組位于第二層的位置，所噴出的水柱應該比A組所噴出的水柱稍細比A組所噴的水柱要低。所以我B組選擇可調直流噴頭。可調節(jié)直流噴頭在各種場合的噴水池中廣泛應用，并