【文章內(nèi)容簡介】 富功能，是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的，也為PLC提供了廣泛的應(yīng)用，為自動(dòng)化行業(yè)的遠(yuǎn)程化、信息化以及智能化創(chuàng)造了條件。 PLC的選擇方案（1）對于輸入和輸出點(diǎn)的選擇 盲目的選擇輸入輸出點(diǎn)數(shù)過多的機(jī)型會(huì)造成浪費(fèi)，所以我們應(yīng)該先弄清系統(tǒng)的I/O總點(diǎn)數(shù)，再根據(jù)我們的實(shí)際需要使用來確定PLC的點(diǎn)數(shù)，選擇點(diǎn)數(shù)時(shí)應(yīng)按照實(shí)際所需點(diǎn)數(shù)的15%20%留出備用量，這樣可以為系統(tǒng)的改造留下余地。（2）對I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇輸入電路的延遲、輸出電路的延遲，當(dāng)然，掃描工作方式也會(huì)引起時(shí)間的延遲（一般是23個(gè)所掃描的周期）等。當(dāng)然，由于一些系統(tǒng)是由開關(guān)量控制的，PLC的響應(yīng)時(shí)間正常情況下都不會(huì)產(chǎn)生過大的影響，所以PLC對于I/O的響應(yīng)時(shí)間的選擇時(shí)，我們可以不考慮I/O響應(yīng)的問題，但有些系統(tǒng)是由模擬量控制量，特別是閉環(huán)系統(tǒng)，我們就必須去考慮這個(gè)問題了。（3）對于存儲(chǔ)容量的選擇我們需要對用戶存儲(chǔ)容量做出粗略的估算。（4）對于PLC結(jié)構(gòu)形式的選擇在相同功能和相同I/O點(diǎn)數(shù)的情況之下，整體式的PLC的價(jià)格要比模塊式底，到那時(shí)模塊式擁有擴(kuò)展靈活、維修方便和容易判斷故障燈優(yōu)點(diǎn)，所以我們要按照實(shí)際需來選擇PLC的結(jié)構(gòu)模塊。 在此次設(shè)計(jì)中，我們采用了三菱FX2N系列PLC,這種PLC功能強(qiáng)大，控制能力好，同時(shí)性價(jià)比也比較高。圖31三菱FX2N32MR PLC 水泵的選擇方案水泵的種類可以根據(jù)不同的需要進(jìn)行分類：比如臥式水泵和潛水泵，我們需要根據(jù)水泵的揚(yáng)程、流量、使用的場合以及對比性價(jià)比來選擇自己所需要的是泵。根據(jù)本文的設(shè)計(jì)要求，我們采用潛水泵，因?yàn)闈撍檬欠胖迷谒碌模圆辉傩枰梅?，這樣可以有效降低工程的造價(jià)。同時(shí)潛水泵具有能耗低、體積小、重量輕、不需要灌引水、使用維護(hù)及管理方便，并且達(dá)到了節(jié)約水資源的目的，具有臥式水泵所不具有的很多優(yōu)點(diǎn)，可以適應(yīng)花樣噴泉的噴水要求。在此次設(shè)計(jì)中，我們采用了上海申一水泵制造有限公司生產(chǎn)的QY型油浸式潛水泵。QU型油浸式潛水電泵是由充油式潛水電機(jī)與離心式水泵同軸聯(lián)接組合。這符合JB/TB0921996標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，產(chǎn)品取得了全國生產(chǎn)許可證，經(jīng)過了三十多年的不斷改進(jìn)和完善，廣泛應(yīng)用與農(nóng)業(yè)灌溉、水景噴泉、魚塘增氧、工礦排水、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及防洪排澇等領(lǐng)域。具有泵電一體，結(jié)構(gòu)緊湊；雙端密封，電器保護(hù)；設(shè)計(jì)合理，性能游廊；無需引水，使用簡便等特點(diǎn)。水泵的使用條件是泵水深度不超過5米；水溫不能超過177。40度；PH值也應(yīng)該在59之間，因此，很適合本次設(shè)計(jì)的要求。圖32 QY系列油浸式潛水電泵 噴頭的選擇噴泉的噴頭可分為可調(diào)節(jié)直流噴頭、集束噴頭、旋轉(zhuǎn)噴頭、涌泉噴頭等等，種類繁多，而噴出的水型也各不相同。在此次設(shè)計(jì)的噴泉中，第4組位于噴泉的中央位置，我們選取能噴出雄壯而且噴射高度高的直上噴頭。直上噴頭是在同一個(gè)配水室上安裝多角度直射噴嘴，這樣噴嘴規(guī)格相同時(shí)，噴出的水姿雄壯筆直、粗狂美觀；這樣噴嘴規(guī)格不完全相同時(shí)，大小噴嘴布設(shè)得當(dāng)，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，這樣的噴頭也被稱為中心噴頭，可調(diào)節(jié)射流的方向。圖33 直上噴頭實(shí)物圖及安裝簡圖第3組位于噴泉的第二層，所以噴出的水柱應(yīng)該比第一組所噴出的水柱稍微細(xì)些，同時(shí)噴出的水柱也要低一些，在這一層，我們選用了可調(diào)直流噴頭。這種直流噴頭在各種場合的噴水池中運(yùn)用廣泛，同時(shí)也是音樂噴泉的必備噴頭，這種噴頭裝有球形接頭，可以沿垂直方向15度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可調(diào)直流噴頭可以組合各種不同形狀的噴射效果，噴射的高低和角度的變化，可以根據(jù)水池形狀大小決定。圖34 可調(diào)直流噴頭實(shí)物圖及安裝簡圖第2組位于噴泉的第三層，要求噴頭比第3組噴頭噴射高度略低，比第1組略高，所以噴射的水柱比第3組噴射的水柱略粗壯，挺拔，所以我們選擇了樹冰形噴頭。樹冰形噴頭噴水時(shí)外觀效果龐大豐滿，粗壯挺拔，抗風(fēng)能力強(qiáng)。噴頭安裝在導(dǎo)流筒上端與水面齊平，噴水時(shí)能將池水帶出，形成粗大壯觀的水柱。圖35 樹冰形噴頭實(shí)物圖及安裝簡圖第1組位于噴泉的最外側(cè)，水柱所噴高度應(yīng)該是最低的，水量應(yīng)該較大，所噴水柱應(yīng)該比較靈活，我們選用涌泉噴頭。涌泉噴頭也是加氣噴頭的一種，又稱為鼓泡噴頭、珍珠噴頭。噴水時(shí)能將氣吸入，使水姿形成充滿空氣的白色水丘，水沫輕濺，古樸靈動(dòng)。加氣噴托采用射流泵的原理，噴水時(shí)將空氣吸入，以少量的水長生豐滿的射流，噴出的水柱呈現(xiàn)白色不透明狀，反光效果好。圖36 涌泉噴頭實(shí)物圖及安裝簡圖 電機(jī)與變頻器的選擇經(jīng)過查閱資料，我發(fā)現(xiàn)一般的音樂噴泉的功率并不大，，我們需要使用到4組電機(jī)，通過四組電機(jī)控制四組的噴頭來實(shí)現(xiàn)噴水花樣的變化。而變頻器，我們選擇了三菱FRS520（S）E型號的變頻調(diào)速器。如下圖，是系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)與變頻器的連接圖。我們在后面的附錄給出變頻器的接線圖。圖37 系統(tǒng)變頻器與頂級接線圖 電磁閥的選擇電磁閥擁有密閉的腔，在不同的位置開有通孔，每個(gè)孔通往不同的水管，腔的中間就是閥，它的兩面是兩塊電磁鐵，哪一面的磁鐵線圈通電，電閥體就會(huì)被吸引到哪邊，所以我們可以通過控制閥體的移動(dòng)來擋住或者空出不同的排水的孔，而且進(jìn)水的孔是敞開的，液壓水就能進(jìn)入不同的排水管，之后通過水壓來推動(dòng)水剛的活塞，通過控制電磁閥的電流控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)，我們一般常用的電磁閥有：球閥、蝶閥、閘閥、止回閥、水下液壓閥、水下電磁閥、水下數(shù)控閥等，而電磁閥在選型中，我們需要注意適用性、可靠性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性等事項(xiàng)。綜上，我們選用了DC24V水用電磁閥。圖38 水用電磁閥 接觸器和固態(tài)繼電器的選擇花樣噴泉需要用到水泵、電磁閥等器件，PLC按照程序?qū)@些器件進(jìn)行控制現(xiàn)噴泉的不花樣的控制和轉(zhuǎn)換，PLC的多點(diǎn)控制回路圖如下圖：PLC固態(tài)繼電器交流繼電器圖39 PLC多點(diǎn)控制回路采用可編程控制器PLC控制，通過程序軟件發(fā)出的控制指令信號，以控制相應(yīng)的“固態(tài)繼電器”，從而使電磁閥、水泵按照預(yù)先編制好的花樣來動(dòng)作，以達(dá)到噴泉控制的要求。查閱資料所得數(shù)據(jù)，我選用了SW1DDH14C的型號的固體繼電器，而接觸繼電器我選用的型號是EB163001。圖310 水泵、固態(tài)繼電器和接觸繼電器連接圖 控制面板的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制面板示意圖如下圖所示。圖中分別是花樣選擇開關(guān)、啟動(dòng)開關(guān)以及停止開關(guān)、單步與連續(xù)的選擇開關(guān)、電源指示燈。圖38 花樣噴泉控制面板 本章小結(jié)硬件設(shè)計(jì)是花樣噴泉的重點(diǎn)，在本章中，我們主要對噴泉使用的PLC、水泵、噴頭等進(jìn)行的設(shè)計(jì)和選擇。我根據(jù)第一章節(jié)的國內(nèi)外現(xiàn)狀等問題，以及我們對于方案的設(shè)計(jì)，我們選擇了所需要的硬件。常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第4章 花樣噴泉系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)按下啟動(dòng)開關(guān)選擇單步運(yùn)行選擇連續(xù)運(yùn)行按下花樣選擇開關(guān)花樣1花樣2花樣3花樣4水泵進(jìn)入工作狀態(tài)系統(tǒng)按設(shè)定程序運(yùn)行結(jié)束按下結(jié)束開關(guān)開始 花樣噴泉的PLC控制流程圖圖41 噴泉系統(tǒng)運(yùn)行流程圖如圖所示，控制系統(tǒng)通電后，進(jìn)入工作狀態(tài)，按下啟動(dòng)開關(guān)，噴泉進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)，選擇單步或者連續(xù)，接著選擇噴水花樣，共有四種花樣可以選擇，之后水泵進(jìn)入工作狀態(tài)，系統(tǒng)按照設(shè)定的程序開始運(yùn)行，如果按下停止開關(guān)，系統(tǒng)則停止運(yùn)行。 I/O模塊的選擇 PLC I/O分配簡介在一般的PLC中，I/O模塊的價(jià)格就要占到PLC價(jià)格的一半。PLC的I/O模塊有開關(guān)量I/O模塊、模擬量I/O模塊等各種具有特殊功能模塊等。不同的I/O模