【文章內(nèi)容簡介】 個水泵?；ㄊ絿娙刂葡到y(tǒng)的原理如圖 22 所示：第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 可編程控制器（PLC）的選擇 PLC 概述可編程控制器，英文稱 Progammable Controller,簡稱 PLC，本課題中用PLC 作為它的簡稱。 PLC 是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計算機。它通過運行存儲在其內(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現(xiàn)對負(fù)載的控制。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：；；；；（可以實現(xiàn)各種內(nèi)部中斷）功能；；；、自診斷功能?？梢哉f，凡普通小型計算機能實現(xiàn)的功能，PLC 幾乎也都可以做到。 的選型 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。（1）輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O 點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加 10%~20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。（2）存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替。（3）控制功能的選擇該選擇包括運算功能、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)計控制的需求，主要介紹一下幾種功能的選擇。PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時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)省存儲器容量。離線編程方式：PLC 和編程器公用一個 CPU，編程器在編程模式時，CPU 只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU 對現(xiàn)場設(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)試不方便。在離線編程方式：CU 和編程器有各自的CPU，主機 CPU 負(fù)載現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(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，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能（SFC） 、梯形圖（LD） 、功能模式圖塊(FBD)三種圖形化語言和語句表（il） 、結(jié)構(gòu)體文（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC113123） ，同時，還應(yīng)該支持多種語言編程方式，如 C,Basic 等，以滿足特殊控制場合的控制要求。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。通過軟件對 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 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 的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。 4．機型的選擇 通過對輸入/輸出點的選擇、對存儲量的選擇？對 I/O 響應(yīng)時間的選擇輸出負(fù)載的特點選型的分許。 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，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/輸出點數(shù)。我設(shè)計的花式噴泉模型共有 6 個輸入，11 個輸出，因此，選用型號為FX2N32MR 的 PLC。 變頻器的選型變頻調(diào)速技術(shù)是針對固定工頻而采取的高效節(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)備長期處于低頻率、低功率引述運行狀態(tài)。占全國耗電 2/3 的交流電動機目前大多數(shù)還在工頻、恒速下運動，運行效率只有 60%左右。為了提高效率，所以在本設(shè)計中用到變頻器。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機。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，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。變頻器選型時要確定以下幾點：（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)用時的方式方法。（3）變頻器與負(fù)載的匹配問題：：變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。：普通的離心泵，變頻器的額定電流與電動機的額定電流相符。對于特殊的負(fù)載如深水泵等需要參考電機的性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。：這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或又減速裝置時有可能發(fā)生。Ⅰ.在使用變頻器驅(qū)動告訴電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流地阿牛值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。Ⅱ.變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，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。Ⅲ.對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器的容量要放大一檔。 本設(shè)計是通過變頻器蘇調(diào)技術(shù)來控制每環(huán)噴水的高度。我選用的是 FRS520（E）系列變頻調(diào)速器。其實物圖如圖 31 示。 水泵的選型泵是一種面大量廣通用型號機械設(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)、民用和國防各部門，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。泵的電能消耗起了積極作用。但是目前在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域中，由于選型不合理，許多的泵處于不合理運行狀況，運行效率低，浪費了大量能量。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組和泵站的投資和運行費用等綜合性的技術(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，有以下幾個方面：必須滿足使用流量和揚程的要求，即要求泵的運行工次點經(jīng)常保持在高效間運行，這樣既能剩動力又不易損壞。所選擇的水泵既要體積小、重量輕、造價便宜，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，又不使水泵發(fā)生氣蝕，運行平衡、壽命長。 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、揚程、轉(zhuǎn)速、效率和比轉(zhuǎn)數(shù)等。（Q）泵的流量市直單位時間所排出的液體的數(shù)量。通常泵的流量用體積計算，以 Q 表示