【正文】 低和角度的變化，可根據(jù)水池形狀大小定。 電泵應(yīng)配置相應(yīng)的啟動保護器，可靠接地。 電源應(yīng)為三相 50 赫茲 ,額定電壓為 380 伏 ,供電電壓保證在 342~420 伏范圍。 環(huán)境水溫度應(yīng)不高于 40℃。 該電機為自循環(huán)充水式冷卻。 17 泵采用不銹鋼濾網(wǎng)護罩，三相四線電纜。 漏電保護措施：采 用定電位接地裝置。 16 圖 噴泉專用水泵 其優(yōu)越的性能如下： 采用鑄鐵或者不銹鋼材料，提高泵的耐腐蝕性。噴泉專用泵其外殼、過流部件及外部零件材質(zhì)均采用鑄鐵或者不銹鋼（ 30 31 316L）制成的，并且該產(chǎn)品還保留了原來噴泉專用泵性能。但都是根據(jù)各 自對水泵的揚程、流量、使用的場合、能耗比、性價比等來選擇合適自己水泵。 綜上可得，選用 MICROMASTER420 即可滿足控制要求，因此選用西門子MICROMASTER420 變頻器，作為水泵的控制器。尤其適合用于吊車和起重系統(tǒng)，立體倉儲系統(tǒng)，食品，飲料和煙草工業(yè)以及包裝工業(yè)的定位系統(tǒng)。 MICROMASTER440 屬于高端變頻器。 15 MICROMASTER430 適合用于工業(yè)部門的水泵 和風機。 MICROMASTER420 具有模塊化設(shè)計。由于 MICROMASTER420 具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級的電動機控制系統(tǒng)。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。本系列有多種型號，從單相電源電壓，額定功率 120W 到三相電源電壓，額定功率 11KW可供用戶選用。因此，通過控制電動機定子電流的大小和相位（即定子電流矢量），即可以分別對電動機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，從而達到控制電動機轉(zhuǎn)矩 的目的。此外，在采用了轉(zhuǎn)差頻率控制方式的變頻器中往往還加 有電流負反饋，對頻率和電流進行控制，所以這種變頻器具有良好的穩(wěn)定性，并對急速的加減速和負載變動有良好的響應(yīng)特性 [10] 。而電動機的轉(zhuǎn)速檢測則由速度傳感器和變頻器控制電路中的運算電路完成。轉(zhuǎn)差頻率控制方式通常用于單機運轉(zhuǎn)。由于 14 通過控制轉(zhuǎn)差頻率來控制 轉(zhuǎn)矩和電流，與 fU/ 控制相比其加減速特性和限制過電流的能力得到提高。所以采用這種控制方式的變頻器一般是對控制性能要求不太高的通用變頻器。這就是 fU/ 控制的出發(fā)點。在勵磁不足的情況下電動機將難以給出足夠的轉(zhuǎn)矩，而在勵磁過強時電動機又將出現(xiàn)磁飽和，造成電動機功率因數(shù)和效率的下降。但是，對于一個實際的交流調(diào)速控制系統(tǒng)來說，事情遠遠不是那么簡單。開環(huán)控制有 fU/ 控制方式，閉環(huán)控制有轉(zhuǎn)差頻率控制和矢量控制等方式。變頻 器的基本原理如圖 所示。因此，變頻器作為系統(tǒng)的重要功率變換部件，提供可控的高性能變壓變頻交流電源，必然會伴著系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展而發(fā)展。 12 圖 PLC 硬件配置 變頻器選擇方案 變頻器用于交流異步電動機調(diào)速，其性能遠遠超過以往任何交、直流調(diào)速方式，而且其結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、安裝調(diào)試、使用方 便、保護功能完善、運行穩(wěn)定可靠、節(jié)能效果顯著，是交流電動機調(diào)速的主流技術(shù)。 本設(shè)計采用 S7300 CPU3132DP 的 PLC。 （ 4）對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇 在相同功能和相同 I/O 點數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)， PLC 和 I/O響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。存儲器 內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點數(shù)的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（ 16位為一個字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點數(shù)，通常情況下，在得出總數(shù)的基礎(chǔ)上增加 10%～ 15%冗余，如果考慮今后調(diào)整擴充，則留有 30%左右的冗余。當有任 何音頻開關(guān)信號輸入時，其輸出改為由音頻開關(guān)信號控制，且高位開關(guān)信號優(yōu)先于低位開關(guān)信號，隨音頻信號變化而變化，直到按下停止按鈕，停止運行。 對于中間的音樂噴泉，則主要有音頻信號控制。 具體情況見圖 所示。 2s后，泵 2，4,6 按照 50Hz 的頻率運行；水泵 1， 3， 5,7 按照 25Hz 的頻率運行。具體情況見圖 所示。 1s后，變頻器輸出頻率變?yōu)?50Hz，所有水泵的輸出功率變?yōu)樽畲?，此時噴泉水柱向上沖擊， 3s后變?yōu)?25Hz 水柱高度。具體情況見圖 所示。變頻器直 接影響水泵的輸出功率，從而影響噴泉水柱高度。 （ 3）按下啟動按鈕和手動按鈕后，選擇花樣 1后， 1s后，變頻 1輸出頻率變?yōu)?20Hz； 2s 后，變頻器 2 輸出頻率變?yōu)?25Hz； 3s 后，變頻器輸出頻率變?yōu)?0Hz，依次類推。周圍程控噴泉裝置進入預備狀態(tài)，按下手動按鈕后，按下花樣 1 按鈕，噴泉按照花樣 1 循環(huán) 運行；斷開 8 花樣 1按鈕，按下花樣 2按鈕，噴泉按照花樣 2循環(huán)運行；斷開花樣 2 按鈕，按下花樣 3按鈕，噴泉按照花樣 3循環(huán)運行；按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止工作；按下自動運行按鈕，噴泉進入自動工作狀態(tài)。 噴泉的控制要求 （ 1）按下啟動按鈕，中間音樂噴泉無音頻信號輸入時，進入預置狀態(tài)。對于一個長期運行的噴泉系統(tǒng)而言，其產(chǎn)生的效益是隨時間而積累的。通過 PLC 輸 出的數(shù)字量控制變頻器的輸出頻率，從而改變水泵的輸出功率，達到控制噴泉水柱高地的目的。 若采用變頻器控制，由于本設(shè)計并不需要連續(xù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，只要切換若干段固定的轉(zhuǎn)速就可以了。 由上式可知，異步電動機的轉(zhuǎn)速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率 f 在 0～ 50 Hz 的 范圍 內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器的電路一般由整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器和控制電路 4個部分組成。 方案 2：采用變頻器控制 變頻器的主要任務(wù)是把工頻電源變換為另一頻率的交流電，以滿足交流電動機的變頻調(diào)速的需要。 如果采用電磁閥控制，通過控制電磁閥的通斷，從而切換噴頭，達到改變水柱高度和噴水形態(tài)的效果。水泵的輸出功率不變，所以水泵的流量是固定的，當噴頭切換到粗口徑噴頭時，水柱輸出高度變低；同理，當切換到細口徑噴頭時，由于水壓作用，噴泉水柱高度上升。而且 S7200PLC 由于 I/0 點數(shù)的限制， 在改變噴水方式的時候很不方便，因此不利于調(diào)整。從 I/O 點分配方面來說很適合本設(shè)計的控制要求。集成了 6 個有 12種工作模式的高速計數(shù)器和兩點高速脈沖發(fā)生器、脈沖寬度調(diào)制器。 方案 3：使用 S7200PLC 控制花式噴泉 假設(shè)設(shè)計采用 S7200PLC 作為噴泉的主控制器來控制水泵的運行。其中中央音樂噴泉水泵由程序?qū)崿F(xiàn)用音樂頻率轉(zhuǎn)換的開關(guān)量去控制噴泉水柱的變化。 采用 PLC 控制后，由于 PLC 是采用程序控制，是軟接線，因此可靠性大大提高了。 S7300PLC 可提多種 CPU 可供選擇使用，并且體積小，功能強、可靠性高，靈活性強和可擴展性 6 的特點通過改變噴泉的控制程序或 改變方式選擇開關(guān)，就可以改變花式噴泉的噴水規(guī)律，從而變化出很多花樣，同時， PLC 具有很強的自診斷功能，迅速方便的檢查出故障，縮短檢修時間，因而確?？刂葡到y(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性。 S7300PLC是中型的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。（ 5）體積小，重量輕，能耗低。（ 3）易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。可編程控制器之所以越來越受到控制界人士的重視，是由于它具有以下特點：（ 1）可靠性高，抗干 擾能力強。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 方案 2：使用 S7300PLC 控制花式噴泉 自 20世紀 60 年代中期以來 PLC 產(chǎn)品在電力、冶金、化工等行業(yè)發(fā)揮了重大作用 ,尤其近 20 年來計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展 ,不斷成倍擴大的功能和成倍降 低的價格 ,使 PLC、通訊聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、過程控制軟件都獲得了長足的進步 ,也使 PLC的廣泛應(yīng)用成為可能。 單片機已在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，如果本設(shè)計采用單片機作為控制系統(tǒng)的核心，由于單片機的輸入輸出電流電壓很小，那么將需要用到大量的輸出繼電器和輸入繼電器，外圍電路將會非常復雜，增加了系統(tǒng)的直觀性和可維護性。 5 第一章 方案分析 主控制器方案分析 方案 1：使用單片機控制花式噴泉 單片機作為微型計算機的一個重要分支，其應(yīng)用范圍很廣，發(fā)展也很快。當按下電源按鈕，按下自動按鈕，則噴泉按照預設(shè)的程序循環(huán)運行。 在設(shè)計當中，結(jié)合了音樂噴泉和程控噴泉的優(yōu)點，音樂噴泉主要由音頻開關(guān)信號控制，而程控噴泉則由人為選擇。 本文根據(jù)生活當中出現(xiàn)的一些情況，以花式噴泉為研究對象，結(jié)合了大量資 4 料及文獻，研究花式噴泉的控制問題，整理出一套可行性較高的噴泉控制系統(tǒng)。完善噴泉的土建結(jié)構(gòu)，防止地下水的滲入。 隨著科技的發(fā)展，噴泉水體景觀建設(shè)可以結(jié)合光電技術(shù)和噴水射流的技術(shù)，開發(fā)很多新奇特的高新技術(shù)噴泉設(shè)計。同時，讓噴泉景觀充分結(jié)合其他的元素，更好的體現(xiàn)水體景觀的水體美。另外，相關(guān)部分應(yīng)組織專家與研究人員設(shè)立行業(yè)的規(guī)范與標準，杜絕低質(zhì)量的工程建設(shè)。否則將對噴泉行業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生負面影響。 噴泉的專用產(chǎn)品，設(shè)備也在不斷地更新?lián)Q代，新材料、新技術(shù)的采用，環(huán)保 型的產(chǎn)品更加安全、可靠，售后服務(wù)周到、及時，這些都為噴泉的良性發(fā)展提供了技術(shù)支撐，使得大多數(shù)的噴泉在美化環(huán)境之外，還發(fā)揮了良好的生態(tài)效應(yīng)社會效益和廣告效應(yīng)等間接的經(jīng)濟效益。大型城市廣場中的人工動態(tài)噴泉，也多來自自然的種種水態(tài)，如瀑布、疊水、水簾、溢流、溪流、壁泉等，隨著科學技術(shù)的發(fā)展進步，各種噴泉真是花樣翻新、層出不窮，幾乎達到了人們隨心所欲創(chuàng)造各種晶瑩剔透、絢麗多姿動態(tài)水景的程度。規(guī)?？纱罂尚。涑炭筛呖傻?，噴出的水，大者如珠，細者如霧，變化萬千，引人入勝。由于電影的屏幕是透明的水膜，因此在電影播放時會有一種特殊的光學效果，屏幕的視覺穿透性可使畫面具有一種立體感，影片的內(nèi)容可與水面巧妙的結(jié) 3 合，更有一種身臨其境般的奇幻感覺?？梢孕纬膳軇印⑻?動、波動等形狀，又可以成固定造型的噴水形態(tài)，氣勢雄偉，變化多端。在大型自然湖泊或各種人工湖中廣泛應(yīng)用。 漂浮式：整座水景噴泉的管道系統(tǒng)全部安裝在浮箱上，所以噴泉設(shè)備的運行不受季節(jié)性水位高低的影響。二是完全依靠噴泉設(shè)備人工造景。因此，噴泉有益于改善城市面貌和增進居民身心健康。 噴泉可以濕潤周圍空氣，減少塵埃，降低氣溫。專業(yè)技術(shù)人員把計算機技術(shù)、信息技術(shù)，以及聲、光、電、霧、火、激光、音樂、水幕電影等學科的技術(shù)應(yīng)用到