【文章內(nèi)容簡介】 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，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?，通常根?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。 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(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。 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(jī) CPU 11 負(fù)載現(xiàn)場控制，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(shí)，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(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，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FX2N32MR 的 PLC。 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(yùn)行狀態(tài)。占全國耗電 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 12 或矢量控制變頻），先把 工頻 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，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流 儲(chǔ)能和緩沖無功功率。 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： ：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(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。 ：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。 Ⅰ .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。 Ⅱ .變頻器如果要長電纜運(yùn)行時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長電纜對(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。 Ⅲ .對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場合，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)是通過變頻器調(diào)速 技術(shù)來控制 噴泉 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(shí)物圖如圖 31 示。 13 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(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，又不使水泵發(fā)生氣蝕，運(yùn)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(yáng)程、轉(zhuǎn)速、效率和比轉(zhuǎn)數(shù)等。 （ Q） 14 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 = 米 3/時(shí) = 噸 /時(shí) （ 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