【正文】 環(huán)式真空泵在使用之前必須得灌滿水，它在設(shè)計(jì)時(shí)候，故意把葉片在泵殼內(nèi)裝偏，當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片也會(huì)產(chǎn)生離心的效果，水打在了泵殼內(nèi)壁，慢慢會(huì)形成一個(gè)水環(huán)，這個(gè)水環(huán)會(huì)與葉輪相切。空氣的那部分會(huì)繼續(xù)壓制其余的水進(jìn)入泵內(nèi)。有很多優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)情況下，羅茨泵的優(yōu)點(diǎn)有一下幾點(diǎn)： 羅茨泵不像離心泵那樣，得把液體攪起來，羅茨泵的葉片直接轉(zhuǎn)就能立即把液體噴射出來； 對(duì)被抽送的液體沒有特殊的要求，應(yīng)用廣泛； 羅茨泵的轉(zhuǎn)子是待在所抽的液體中所以不必潤滑； 羅茨泵采用對(duì)稱形狀的葉片，所以驅(qū)動(dòng)功率小，振動(dòng)小，機(jī)械摩擦損失小，噪聲就??； 羅茨泵獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不用排氣閥，節(jié)約成，本運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用低； 因?yàn)榱_茨泵有這么多的優(yōu)點(diǎn)，所以羅茨泵在各行各業(yè)，像冶金業(yè)、石油化工業(yè)、電子工業(yè)都用到了羅茨泵。它一般分為水蒸氣噴射泵和空氣噴射泵，水蒸氣的噴射泵消耗的是水蒸氣的能量，空氣噴射泵利用的氣體，大部分情況下要有空氣壓縮機(jī)。這個(gè)比較好實(shí)現(xiàn)，充滿液體后，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉輪以非常快的速度旋轉(zhuǎn)，泵內(nèi)的液體被打在泵壁上，慢慢就會(huì)形成一個(gè)真空區(qū)，在這個(gè)真空區(qū)氣壓很低，外面的水池壓力又很大，這樣水就會(huì)被壓進(jìn)來，如果水泵放置的越深，壓力越大，噴施的高度越高[10]。噴泉專用泵的外殼一般都是用不銹鋼制成，外邊還刷了絕緣漆。這種噴泉專用泵利用定電位接地的方法來防止漏電?！?　　這種噴泉水泵冷卻方法利用循環(huán)充水來解決。具體情況具體分析。 　　噴泉專用泵在水下工作，密封性要求高，泵外還涂有專用漆，~?！　娙獙Ｓ帽脤?duì)電源也有要求，要求三相電源50HZ。變頻器就是把我們平時(shí)用的50HZ的交流電變換成別的頻率的電，因?yàn)槟壳半妱?dòng)機(jī)用變頻方式調(diào)速的方法用的最多，所以變頻器得到了很大的發(fā)展。大部分的變頻器由4部分構(gòu)成，這4部分分別是整流模塊、直流模塊、逆變模塊還有控制模塊組成。下面簡單的描述一下變頻器的工作方式，第一步先把50HZ的交流電利用整流橋這樣的元件變?yōu)橹绷麟?，在利用全橋逆變電路轉(zhuǎn)換為交流電。它的基本結(jié)構(gòu)示意圖如下圖8。它逆變后的交流電壓為階梯波而電流為正弦波，所以諧波分量大。但是也有缺點(diǎn)，要是這么運(yùn)行的話，容易出現(xiàn)短路。電抗器作為電流型的儲(chǔ)能元件，它就相當(dāng)于一個(gè)大的電流源，最為電流源最大的好處是相應(yīng)迅速，不需要任何裝置就能夠?qū)崿F(xiàn)回饋制動(dòng)。但是這種方法的缺點(diǎn)是要求換流，這樣就需要裝一個(gè)逆變橋，逆變橋結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，容易產(chǎn)生諧波干擾。利用PWM控制開關(guān)，PWM控制開關(guān)又叫做脈沖寬度調(diào)制，它是用來改變輸出值和波形的的大小周期，通過按照一定規(guī)律法則來改變的設(shè)備。它最大的用處在我們平常生活中的是交流逆變器利用SVPWM控制開關(guān)，它又叫做空間矢量脈寬調(diào)制方式，它也是PWM控制開關(guān)的升級(jí)版，它是利用定子旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生磁場(chǎng)。這里邊的空間矢量是指利用平行四邊形法則矢量合成后的三相定子電壓。還有的是用晶體管組成的整流器，這種方法能全控。這種變頻器別名間接變頻器。通過交流變交流的變頻器，現(xiàn)在也很普遍，它利用半控型器件的晶閘管組成的換流裝置，直接把工頻交流裝換為可變頻率的交流。這種變頻器主回路電路簡單。變頻器有兩種控制方式，這兩種控制方式分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制，其中的閉環(huán)控制分為兩種，他們分別是轉(zhuǎn)差率控制和矢量控制的方法[11]?？刂妻D(zhuǎn)差頻率方式：利用控制轉(zhuǎn)差頻率的方法控制變頻器。例如單機(jī)運(yùn)作就是用控制轉(zhuǎn)差頻率方式的方法，這種方法的好處在于響應(yīng)速度非?？?，而且穩(wěn)定性十分的良好能夠進(jìn)行快速的加減速。要明白電動(dòng)機(jī)的的定子、轉(zhuǎn)子之間的磁場(chǎng)關(guān)系，無論是是同步電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)，他們都可以控制轉(zhuǎn)矩矢量，轉(zhuǎn)矩的意思就是磁場(chǎng)乘以與磁場(chǎng)方向正交的電流[12]。就是要一邊獲得轉(zhuǎn)矩特性，一邊進(jìn)行調(diào)速電源的頻率。這樣的變頻器不叫簡單，所以在穩(wěn)定性和精度上有所欠缺。 第四章PLC程序設(shè)計(jì)方法 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的部分就是它的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這也是一個(gè)系統(tǒng)的核心，PLC做為控制的核心，它的好壞將決定于整個(gè)系統(tǒng)[13]。而且要盡可能全面的考慮各方面的因素。它一般遵循的原則如下： 能夠盡量地滿足被控對(duì)象的要求。遇到難題共同探討、共同解決。一定要確保PLC控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、可靠性。要為以后系統(tǒng)的升級(jí)考慮周全，在選擇PLC大小時(shí)，應(yīng)提前做好有余份。 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟PLC系統(tǒng)控制一般設(shè)計(jì)步驟如下：仔細(xì)的調(diào)查和研究控制對(duì)象的所擁有的特點(diǎn)和控制要求。缺點(diǎn)用戶的輸入輸出的接口設(shè)備，用它來確定PLC的輸入輸出的點(diǎn)數(shù)，給輸入輸出的端子畫個(gè)接線草圖。當(dāng)遇到非常復(fù)雜的控制系統(tǒng)，首先需要畫出工作流程圖，這樣就能以清楚的知道執(zhí)行的順序和控制要求。依照工作流程圖設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序，也就是普通人設(shè)計(jì)的梯形圖。如果寫錯(cuò)了為自己也找麻煩，盡量慢慢寫。用專門的PLC編程軟件，把設(shè)計(jì)好的程序放到存儲(chǔ)器中，利用計(jì)算機(jī)對(duì)所設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行修改調(diào)試。直到滿意為止。 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法在PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，設(shè)計(jì)PLC的程序的有很多種方法，大約有5種，他們分別是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、邏輯流程圖設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法、時(shí)序圖設(shè)計(jì)法、根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計(jì)梯形圖[3]。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法就是根據(jù)你以前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，或者以前設(shè)計(jì)的題目修改過來。順序控制設(shè)計(jì)法[15]順序控制設(shè)計(jì)方法，第一步要弄明白整個(gè)工藝的流程，仔細(xì)的了解每部的運(yùn)行順序。畫出圖后，再根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出自己的梯形圖。因?yàn)檫@種方法特別的有規(guī)律性。用這種方法的好處是，對(duì)整個(gè)流程有一個(gè)系統(tǒng)的了解，一旦某單元出現(xiàn)了問題，縷縷邏輯框圖，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其中的問題。第五章 噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變頻器在本次設(shè)計(jì)中是非常重要器件，它的任務(wù)通過改變頻率，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以此方法來改變噴泉的高度。需要變頻器用來接收經(jīng)PLC處理后的音樂大小控制信號(hào)，用變頻器輸出頻率大小不同的交流電，來達(dá)到噴泉專用水泵的噴水狀態(tài)不斷變化的設(shè)計(jì)目的，最終實(shí)現(xiàn)噴泉噴水與音樂達(dá)到統(tǒng)一結(jié)合的目的。基于噴泉控制系統(tǒng)十分的復(fù)雜，所以選用西門子MM430變頻器來控制噴泉專用泵的轉(zhuǎn)速。并且MM430變頻器具備可控的工廠設(shè)置參數(shù)，為以后的升級(jí)改造工作，留有余地[17]。點(diǎn)數(shù)不是很多，所以選擇了西門子公司的S7200系列的PLC，平時(shí)用的比較多。西門子S7200 PLC系列的特點(diǎn)有很多，擁有豐富的指令集，可以攜帶多種模塊，而且對(duì)環(huán)境的要求也不高。S7200 PLC的硬件系統(tǒng)[16]S7200系列的PLC由三大部分組成，他們分別是主CPU模塊、擴(kuò)展模塊和總線連接模塊。中央處理器主要負(fù)責(zé)運(yùn)算，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。剩余的部分輸入輸出點(diǎn)部分。（3）總線連接模塊總線連接模塊負(fù)責(zé)把PLC的每部分連接起來。 MM430變頻器外部電路的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的這個(gè)系統(tǒng)為了產(chǎn)生較小的電流，系統(tǒng)采用三相交流電，50HZ的頻率。主電路連接見圖9所示。MM430變頻器的輸出頻率的控制，利用S7200PLC把數(shù)字信號(hào)給模擬量輸出模塊，再通過模擬量輸出模塊，來控制變頻器的輸出頻率。圖9 變頻器外電路 PLC外部電路的設(shè)計(jì)音樂噴泉的設(shè)計(jì)核心用S7200 PLC控制，它在整個(gè)音樂噴泉控制系統(tǒng)中起重要作用。S7200PLC控制外部電路的接線框圖如圖10所示。三、把采集到的音樂信號(hào)換成數(shù)字量，經(jīng)過運(yùn)算后，由模擬量輸入輸出模塊輸出模擬電壓，改變變頻器的頻率輸出，以便控制水泵的轉(zhuǎn)速。圖10 PLC控制外部電路的接線框圖S7200PLC的輸入端 ．6 這幾個(gè)端口，負(fù)責(zé)音樂噴泉的開始運(yùn)行；固定程序噴泉的開始運(yùn)行；停止運(yùn)行噴泉；對(duì)水泵的保護(hù)。分別是QO．0控制第四部分的變頻器；QO．1控制第三部分的變頻器；QO．2控制第二部分的變頻器；QO．3控制第一部分的變頻器。S7200PLC的輸出端 Ql．O至Q1．6 的這幾個(gè)端口，用來控制燈光的亮滅。S7200PLC的輸出端 Q2．0至Q2．3 的這幾個(gè)端口用來控制4臺(tái)變頻器的正轉(zhuǎn)運(yùn)行。使信息輸入到PLC中。 PLC程序設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)情況先設(shè)計(jì)出程序的流程框圖，從PLC開機(jī)開始，就有一個(gè)選擇性分支，一個(gè)提供兩種了選擇：一個(gè)是噴泉跟隨音樂節(jié)奏運(yùn)行，另一個(gè)是噴泉按事先設(shè)計(jì)好的程序運(yùn)行。圖11程序流程框圖控制系統(tǒng)的的輸入輸出接口分配表，如表1。在設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)候，兩者之間一定要互鎖程序[18]。停止按鈕一般用常閉觸點(diǎn)，程序中與停止按鈕連接的輸入繼電器一般用常開觸點(diǎn)，這樣做的好處是確保當(dāng)停止按鈕斷線、掉線時(shí)，程序立即停止。音樂噴泉程序是控制系統(tǒng)的重要部分，而且相對(duì)復(fù)雜。第一步啟動(dòng)變頻器。變頻器需要有個(gè)預(yù)熱的時(shí)間，此時(shí)不能立刻使變頻器正轉(zhuǎn)運(yùn)行，延時(shí)30S后，再啟動(dòng)變頻器正轉(zhuǎn)，4臺(tái)變頻器同時(shí)啟動(dòng)。圖12 開機(jī)程序梯形圖圖13 啟動(dòng)變頻器程序梯形圖噴泉水柱控制程序。噴泉水柱的運(yùn)行變化，按圖14的流程圖運(yùn)行。音頻信號(hào)采集程序第三步，音樂信號(hào)是模擬量，該信號(hào)采集時(shí)要用中斷程序執(zhí)行，隔lOOms中斷一次，時(shí)刻采集音頻信號(hào)，采集到的信號(hào)經(jīng)過PLC程序運(yùn)算后，再傳給所有的變頻器的模擬量輸入端的，用這種方法改變這樣變頻器的輸出頻率，使得音頻信號(hào)的強(qiáng)弱改變，從而改變噴泉的高低。固定運(yùn)行程序是另外加的，主要用PLC的另外的程序控制。就是讓水泵按輸出繼電器 QO．。 子程序 SBR_0 振蕩1s的程序 網(wǎng)絡(luò) 1 T50 T49IN TOFPT 100MS 100 網(wǎng)絡(luò)2 T49 T50IN TOFPT 100MS 100圖15光運(yùn)行調(diào)用的子程序梯形圖