花式喷泉的PLC控制

1、摘要摘要.2 ABSTRACT.3 目录目录.4 第一章第一章 绪绪 论论.6 1.1 课题研究背景.6 1.2 课程设计的内容.6 1.3 课题设计的目的和意义.7 第二章第二章 系统控制方案的确定系统控制方案的确定.7 2.1 花式喷泉的概述.7 2.3 系统设计的基本步骤.9 2.4 系统控制方案.9 2.5 花式喷泉控制系统的原理图.10 第三章第三章 系统硬件设计系统硬件设计.11 3.1 可编程控制器（PLC）的选择.11 3.1.1 PLC 概述.11 3.1.2PLC 的选型.11 3.2 变频器的选型.13 3.3 水泵的选型.15 3.3.1 水泵的参数及性能.15 3.3

2、.2 选择步骤.18 3.4 硬件接线图.19 第四章第四章 系统软件设计系统软件设计.21 4.1 PLC 梯形图概述.21 4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C 编程软件的操作方法.21 4.3 I/O 分配表.22 4.3.1 输入信号.22 4.3.2 输出信号.22 4.4I/O 接线图.22 4.5 流程图.23 4.6 梯形图（见附录 1）.23 第五章第五章 结论结论.23 致谢致谢.24 附录附录 1.26 摘要摘要 本论文是经过多处喷泉控制系统的观察和总结之后，对景观控制系统总体 方案进行了一个设计，在分析景观控制系统具体过程的基础上，采用 PLC 为核 心部件，设计画

3、出了流程图；编制了具体程序；设计了硬件电路；并且，对硬 件和软件进行了调试。同时利用 PLC 的定时功能，计数功能，步进功能，可灵 活地编写，增减和修改程序。 关键字关键字：水泵；变频器；电动机。 ABSTRACT The present paper is passes through after many place landscapes control system observation and the summary，to the landscape control system overall plan has carried on a design，in the analysis

4、landscapes control system concrete work process foundation，used PLC is the core part， the design has drawn the flow chart；Has established the concrete procedur；Has designed the hardware electric circuit；And，has carried on the debugging to the hardware and software. Simultaneously used PLC fixed time

5、 the function，counts the function，step enters the function，but nimbly compiles，fluctuations and revision procedures KEYWORDS：Artificial eruptive fountain；PLC control technology；Programmable controller utilization 目录目录 摘要摘要.1 ABSTRACT.1 目录目录.2 第一章第一章 绪绪 论论.3 1.1 课题研究背景.3 1.2 课程设计的内容.4 1.3 课题设计的目的和意义.

6、5 第二章第二章 系统控制方案的确定系统控制方案的确定.5 2.1 花式喷泉的概述.5 2.3 系统设计的基本步骤.6 2.4 系统控制方案.7 2.5 花式喷泉控制系统的原理图.8 第三章第三章 系统硬件设计系统硬件设计.8 3.1 可编程控制器（PLC）的选择.8 3.1.1 PLC 概述.8 3.1.2PLC 的选型.9 3.2 变频器的选型.11 3.3 水泵的选型.12 3.3.1 水泵的参数及性能.13 3.3.2 选择步骤.16 3.4 硬件接线图.17 第四章第四章 系统软件设计系统软件设计.18 4.1 PLC 梯形图概述.18 4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C 编程

7、软件的操作方法.18 4.3 I/O 分配表.19 4.3.1 输入信号.19 4.3.2 输出信号.19 4.4I/O 接线图.19 4.5 流程图.20 4.6 梯形图（见附录 1）.21 第五章第五章 结论结论.21 致谢致谢.22 附录附录 1.24 第一章第一章 绪绪 论论 1.1 课题研究背景课题研究背景 随着城市化进程的加速，花式喷泉可以在人们周围随处可见。比如广场， 大厦，小区等。花式喷泉是人造小气候，在炎热的夏日可以起到增湿和降温的 作用；也为水体充氧，有利于水体增加自净能力，起到防止水体黑臭的作用。 花式喷泉运行的灵活性是评价花式喷泉优劣的关键，而这与花式喷泉的控 制系统息

8、息相关。花式喷泉可以根据自己的设计，设计出各种各样的花样，加 上灯光，能给人有种不错的视觉享受。 1969 年美国数字设备公司（dec）研制书上世间第一台可编程控制器，并 成功地应用在美国（gm）的生产线上。但当时只能进行逻辑运算，故称为可编 程逻辑控制器，简称 plc(programmablc logic controller)。 1985 年国际电子委员会（iec）对 plc 的定义如下： Plc 是自动控制技术，计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制 装置，已跃居工业自动化三大支柱（plc、robot、cad/cam）的首位。可编程控 制器，简称 plc。它在集成电路、计算机技术的

9、基础上发展起来的一种新型工业 控制设备。具有 1.可靠性高、抗干扰能力强 2.设计、安装容易 3.维修工作量少 4.功能强、通用性好 5.开发周期短、成功率高 6.体积小、重量轻、功耗底等特 点。具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点， 已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为工业生产自动化的支柱产品。 与继电触发器系统相比系统更加可靠;价格上能与继电接触器控制系统 竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维修、维护；能直接推动电磁阀、接 触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构。 因此，进行花式喷泉的 plc 控制系统的设计，可以推动喷泉行业的发展， 扩大 plc

10、在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。 1.2 课程设计的内容课程设计的内容 本设计将在以下几个方面对花式喷泉的控制系统进行研究和论证。 （1）花式喷泉类型的选择。综合花式喷泉的类别和各类的特点和要求，在本课 题中主要研究能有三种喷水花样可供选择；能够控制每环喷水管喷水的高度； 喷水时要有灯光显示；可以根据不同的季节、不同的场合可改变喷泉水的花样。 将各种水型及灯光，按照预先设定的排列组合进行控制程序的设计，通过计算 机运行程序发出控制信号，使水型及灯光有各种各样的变化。 （2）花式喷泉硬件系统的设计。本课题设计的花式喷泉要求运行速度准确度高， 在花式喷泉的格层检测系统中选用在

11、工业自动控制上大量运用的具有检测精度 高、寿命长、稳定性能好的接近传感器，运用感应器的开关量信号输入给 plc 来实现控制。由于本课题目具体需求在硬件系统的设计过程中主要考虑了花式 喷泉的经济实用、稳定、灵活、美观的需要。 （3）花式喷泉控制系统软件的设计。在本设计中选用了目前运用最多的 plc 编 程语言梯形图，梯形图的编程能直观明了的设计花式喷泉控制的要求，梯形图 的编写运用 swopc-fxgp/win-c 编程软件，此软件支持全部的三菱 fx 系列的 plc， 并且具有强大的诊断功能，能更快的查找出故障的原因，从而大大缩短了维修 时间。 1.3 课题设计的目的和意义课题设计的目的和意义

12、 随着我国经济的高速发展，微电子技术，计算机技术和自动控制技术也得 到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入个崭新的时代，其应用越来越广。 而随着我国城市化进程的加快和人口大量集聚，环境越来越重要，好的环境能 使心身愉快，做事效率提高。其中喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气 温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子，有益于改善社 区面貌和增进居民身心健康。 第二章第二章 系统控制方案的确定系统控制方案的确定 2.1 花式喷泉的概述花式喷泉的概述 喷泉是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头洒出来具有一定形状的 组合体，提供水压的一般为水泵。现代城市中的喷泉形式已十分丰富。随着构

13、 筑物的大小及水压等的变化，喷泉或高或低、或珠或雾，精彩纷呈。可分为以 下 7 种： （1）普通喷泉：只有简单的几种固定水型及灯光，随着电源的开闭而控制喷泉 的运行、水型和灯光的变化。 （2）程控喷泉：将各种水型及灯光，按照预先设定的排列组合进行控制程序的 设计，通过计算机运行程序发出控制信号，使水型及灯光有各种各样的变化。 （3）音乐喷泉：在程序控制喷泉的基础上加入了音乐控制系统，计算机通过对 音频及 MIDI 信号的识别，进行译码和编码，最终将信号输出到控制系统，使喷 泉的造型及灯光的变化与音乐保持同步。 （4）水幕激光喷泉：将激光器发出的激光束射在水幕喷头的水幕上，激光束由 激光控制系统

14、编程控制，可发出多种多样的图案及色彩，照射在晶莹透明的水 膜上，形成斑斓夺目的起义效果。 （5）水珍珠喷泉：利用特殊音波将水变成球体的喷水装置和全频高速闪光灯的 视觉图像效果的产品组成。 （6）游戏喷泉：又称感应泉，喷泉水柱根据游人的动作产生反应，而且这种应 具有不确定性，是一种互动式喷泉，增强了娱乐氛围。 （7）跳跳喷泉：又名光亮泉。是一种高科技水景艺术，水形似根根晶莹透彻地 冰柱，一串串飞向空中，轻舞飞扬。 2.2 采用 PLC 控制花式喷泉的优点 （1）控制方式上看：PLC 软接线，只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增 加功能。 （2）工作方式看：PLC 串行工作，不受制约。 （3）控制

15、速度上看：PLC 通过半导体来控制，速度很快，无触点，顾而五抖动 一说。 （4）定时、计数看：PLC 时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽，有记忆 功能。 （5）可靠、维护看：PLC 无触点，寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的 监控功能，现场调试和维护方便。 2.3 系统设计的基本步骤系统设计的基本步骤 在花式喷泉控制系统的设计过程中主要考虑以下几点： （1）深入了解和分析花式喷泉的工艺条件和控制要求。 （2）确定 I/O 设备。根据花式喷泉控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、 输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关等，常用的输出设备有指示灯等。 （3）根据 I/O 点数选择合适的

16、 PLC 类型。 （4）分配 I/O 点，分配 PLC 的输入输出点，编制出输入输出分配表或输入输出 端子 的接线图。 （5）设计花式喷泉系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图 （6）程序，这是整个花式喷泉系统设计的核心工作。 （7）将程序输入 PLC 进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。 2.4 系统控制方案系统控制方案 花式喷泉系统的控制要求如下： （1）1、2 均为外环形状的喷水管，3 为内环形状的喷水管，4 为星形喷水管。 灯光系统由三条支路组成，分别为绿色灯支路（在 1,2 之间） 、黄色灯支路（在 2,3 之间）红色灯支路（在 3,4 之间） 。 （2）该喷泉

17、共有三种花样可供选择。按下启动按钮，喷泉即开始工作，按下停 止按钮，则停止喷水。喷泉的工作方式（即喷水花样）由选择开关来实现。 （3）该花式喷泉有四种喷水花样可供选择： 1.花样选择开关在位置 1 时，按下启动按钮后，4,3,2 间隔两秒依次喷水， 一起工作 18 秒后，如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式，则 继续循环下去。 2.花样选择开关在位置 2 时，按下启动按钮后，1,2,3,4 间隔两秒依次喷 水，一起工作 30 秒后，如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式 ，则继续循环下去。 3.花样选择开关在位置 3 时，按下启动按钮后，1，3 同时喷水，延时 3 秒 后

18、 2，4 喷水，1，3 停止喷水。交替运行 15 秒后，1,2,3,4 全喷水，30 秒后， 如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式 ，则继续循环下去。 4.花样选择开关在位置 4 时，按下启动按钮后，1,2,3,4 间隔两秒依次喷 水，一起工作 30 秒后，1，2，3，4， ，分别延时 2 秒，依次停止喷水。再经 1 秒延时按照 4，3，2， ，1，依次间隔 2 秒喷水，然后一起喷水。30 秒后停止。 如果为单步工作方式，则停下来。如果为连续工作方式 ，则继续循环下去。 （5）灯光系统的控制：由 PLC 的 X5 输入端为灯光系统控制的选择按钮，当需 要灯光配合时，接通 X5 输入

19、端。此时可实现三路灯光的控制，即 3,4 任意一层 喷水时，红色灯亮；2 喷水时，黄色灯亮；所有的喷头喷水时，绿色灯亮。 花式喷泉池示意图如图 2-1 所示： 图 2-1 2.5 花式喷泉控制系统的原理图花式喷泉控制系统的原理图 在喷泉中，通过按钮开关信号来控制 PLC：因为有 4 层喷水，因此用了 1 个变频器控制 4 个水泵。花式喷泉控制系统的原理如图 2-2 所示： 图 2-2 第三章第三章 系统硬件设计系统硬件设计 3.1 可编程控制器（可编程控制器（PLC）的选择）的选择 3.1.1 PLC 概述概述 可编程控制器，英文称 Progammable Controller,简称 PLC，

20、本课题中用 PLC 作为它的简称。PLC 是用于工业现场的电控制器。它源于继电器控制技术， 但基于电子计算机。它通过运行存储在其内存中的程序，把经输入电路的物理 过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理 过程去实现对负载的控制。 PLC 有丰富的指令系统，有各种各样的 I/O 接口、通信接口，有大容量的 内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本的功能： 1.逻辑处理功能； 2.数据运算功能； 3.准确定时功能； 4.高速计数功能； 5.中断处理（可以实现各种内部中断）功能； 6.程序与数据存储功能； 7.联网通信功能； 8.自检测、自诊断功能。 可以说，凡普通小

21、型计算机能实现的功能，PLC 几乎也都可以做到。 3.1.2PLC 的选型的选型 在 PLC 系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程设 计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计 选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，控制任务和范围确定 所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、 确定 PLC 的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的 PLC 和设 计相应的控制系统。 （1）输入输出（I/O）点数的估算 I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增 加 10%20%的可扩展

22、余量后，作为输入输出点数估算数据。 （2）存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量 是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容 量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未 知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算， 通常采用存储器容量的估算来代替。 （3）控制功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理 速度等特性的选择。根据本课题所设计控制的需求，主要介绍一下几种功能的 选择。 1.控制功能 PLC 主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采

23、用单回路或多回路控 制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制 功能，提高 PLC 的处理速度和节省存储器容量。 2.编程功能 离线编程方式：PLC 和编程器公用一个 CPU，编程器在编程模式时， CPU 只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换 到运行模式，CPU 对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式降低系 统成本，但使用和调试不方便。在离线编程方式：CU 和编程器有各自的 CPU，主机 CPU 负载现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换， 编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收 到的程序运行

24、。 五种标准化编程语言：顺序功能（SFC） 、梯形图（LD） 、功能模式图块 (FBD)三种图形化语言和语句表（il） 、结构体文（ST）两种文本语言。选用的 编程语言应遵守其标准（IEC） ，同时，还应该支持多种语言编程方式，如 C,Basic 等，以满足特殊控制场合的控制要求。 3.诊断功能 PLC 的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确 定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对 PLC 内部的性能 和功能进行诊断是内诊断，通过软件对 PLC 的 CPU 与外币输入输出等部件信 息交换功能进行诊断是外诊断。 PLC 的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护

25、人员技术能力的要求，并 影响平均维修时间。 4机型的选择 通过对输入/输出点的选择、对存储量的选择？对 I/O 响应时间的选择输 出负载的特点选型的分许。 该控制系统选用三菱公司 FXON 系列的 PLC。它体积小，重量轻，使用 寿命长，编程和维护方便，故障率低，通过扩展模块的链接，可以增加输入/输 出点数。我设计的花式喷泉模型共有 6 个输入，11 个输出，因此，选用型号为 FX2N-32MR 的 PLC。 3.2 变频器的选型变频器的选型 变频调速技术是针对固定工频而采取的高效节能措施，工频（50Hz）是 发电的最佳频率，但它并非是所有用电设备的最佳工作频率，因而导致许多设 备长期处于低频

26、率、低功率引述运行状态。占全国耗电 2/3 的交流电动机目前 大多数还在工频、恒速下运动，运行效率只有 60%左右。为了提高效率，所以 在本设计中用到变频器。 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电 能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交直交方式（VVVF 变 频或矢量控制变频） ，先把贡品交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把 直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。整流部分为三 桥式不可控整流器，逆变比分为 IGBT 三相桥式逆变器，且输出为 PWM 波形， 中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。 变频器选型时要确定以下几点： （1）

27、采用变频的目的：恒压控制或恒流控制等。 （2）变频器的负载类型;如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性 能曲线决定了应用时的方式方法。 （3）变频器与负载的匹配问题： 1.电压匹配：变频器的额定电压与负载的额定电压相符。 2.电流匹配：普通的离心泵，变频器的额定电流与电动机的额定电流相符。对 于特殊的负载如深水泵等需要参考电机的性能参数，以最大电流确定变频器电 流和过载能力。 3.转矩匹配：这种情况在恒转矩负载或又减速装置时有可能发生。 .在使用变频器驱动告诉电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加 导致输出电流地阿牛值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍 大于普通电机的

28、选型。 .变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容 的影响，避免变频器出力不足，所以在这样的情况下，变频器容量要更大一档 或者在变频器的输出端安装输出电抗器。 .对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容， 变频器的容量要放大一档。 本设计是通过变频器苏调技术来控制每环喷水的高度。我选用的是 FR- S520（E）系列变频调速器。其实物图如图 3-1 示。 图 3-1 3.3 水泵的选型水泵的选型 泵是一种面大量广通用型号机械设备，它广泛地应用于石油、化工、电 力、冶金、矿山、选船、轻工、农业、民用和国防各部门，在国民经济中占有 重要的地位。泵的电能消

29、耗起了积极作用。但是目前在国民经济各个领域中， 由于选型不合理，许多的泵处于不合理运行状况，运行效率低，浪费了大量能 量。还有的泵由于选型不合理，根本不能使用，或者使用维修成本增加，经济 效益低。由此可见，合理选泵对节约能源同样具有重要意义。所谓合理选泵， 就是要综合考虑泵机组和泵站的投资和运行费用等综合性的技术经济指标，使 之符合经济、安全、适用的原则。具体来说，有以下几个方面：必须满足使用 流量和扬程的要求，即要求泵的运行工次点经常保持在高效间运行，这样既能 剩动力又不易损坏。所选择的水泵既要体积小、重量轻、造价便宜，又要具有 良好的特性和较高的效率。具有良好的抗气蚀性能，这样既能减小泵房

30、的开挖 深度，又不使水泵发生气蚀，运行平衡、寿命长。 3.3.1 水泵的参数及性能水泵的参数及性能 （1）水泵的主要参数 水泵参数是指工作性能的主要技术数据，包括流量、扬程、转速、效率 和比转数等。 1.流量（Q） 泵的流量市直单位时间所排出的液体的数量。通常泵的流量用体积计算， 以 Q 表示，单位为米 3/时（m3/h） 、米 3/秒（m3/s） 、升/秒（1/s） ，也可 用重量计，以 G 表示，单位为吨/时（t/h） 、吨/秒（t/S） 、千克/秒 （kg/s） 。 G 与 Q 的关系： G=r*QG=r*Q r-r-液体的重量（千克液体的重量（千克/ /米米 3 3） 因水的重量近似

31、1000 千克/米 3，故 1 升/秒=3.6 米 3/时=3.6 吨/时 2.扬程（H） 泵的扬程是指单位重量的液体通过泵所增加的能量。以 H 表示，实质上 就是水泵能够扬水的高度，又叫总扬程或全扬程。单位为米液柱高度，习惯上 省去“液柱” ，以米（m）表示。 泵的总扬程由吸水扬程两部分组成，因此 总扬程总扬程= =吸水扬程吸水扬程= =出水扬程出水扬程 但由于水流经过管路时受到各种阻力而减少了泵的吸水扬程和出水扬程，因此 吸水扬程吸水扬程= =实际吸水扬程实际吸水扬程+ +吸水损失扬程吸水损失扬程 出水扬程出水扬程= =实际出水扬程实际出水扬程+ +出水损失扬程出水损失扬程 损失扬程损失扬

32、程= =吸水损失扬程吸水损失扬程+ +出水损失扬程出水损失扬程 总扬程总扬程= =实际扬程实际扬程+ +损失扬程损失扬程 由于水泵铭牌上表明的扬程是上述水泵的总扬程，因此不能误认为铭牌上的扬 程是实际扬程数值，水泵的实际扬程都比水泵铭牌上的扬程数值小。因此在确 定水泵扬程时，这一点要特别注意，否则，如果只按实际扬程来确定水泵的扬 程，订购来的水泵扬程就低了，那可能会降低水泵的效率，甚至打不上水来。 损失扬程与管路上的水管和附近种类（低阀、闸阀、逆止阀、直管、弯管） 、数 量、水管内径、管长、水管内壁粗糙程度以及水泵流量等都有密切关系，这一 点在管路设计和选配水管和附件时也应注意。 1.允许吸上

33、真空高度（HS） 允许吸上真空高度是指真空表读数吸水扬程，也就是泵的吸水扬程（简 称泵的吸程） ，包括实际吸水扬程和吸水损失扬程之和。以 Hs 表示，单位为米 （m） 。允许吸上真空高度是安装水泵高度的重要参数，安装水泵时，应使水泵 的吸水扬程小于允许吸上真空高度值，否则安装过高，就吸不上水或产生气蚀 现象、 2.转速（n） 转速是指泵叶轮每分钟的转数，以 n 表示，单位为转/分（r/min） 。每台 泵都有一定的转速，不能随意提高或降低，这个固定的转速称为额定转速，水 泵铭牌上标定的转速即为额定转速。如果远大于额定转速，不但会引起动力机 超载或转不动，而且泵的零部件也容易损坏；转速降低，泵的

34、效率就会降低， 影响水泵的正常工作。 3.比转数（ns） 在前述水泵型号中，有些型号的组成部分有比转数这个参数。比转数与转 速是两个概念，水泵的比转数，简称比速，通常用符号为 ns。水泵的比转数是 指一个假象的所谓标准水泵叶轮的转数，这个假想的水泵与真实水泵的叶轮各 部分都几乎相似而在消耗功率为 0.735 千瓦、扬程为 1 米、流量为 0.075 立方 米/秒时所具有的转数。叶轮形状相同或相似的水泵比转数相同，叶轮形状不相 同或不相似的水泵比转数不相同。如轴流泵比转数比混流泵大，混流泵比转数 也是放映水泵特性的综合性指标。此外，要注意比转数大的水泵，其转速不一 定高；比转数小的，转速不一定低

35、。大流量、低扬程的水泵，比转数大，防止 则小。一般比转数较低的离心泵，其流量小、扬程高；而比转数较高的轴流泵， 其流量大、扬程低。 4.功率 功率是指机组在单位时间内作功的大小。水泵功率可分为有效功率、轴功 率和配套功率三种。 （1）有效功率 它是出丢水泵内部损失功率后，纯用于羊水所消耗的功率，因此又称为净 功率、输出功率或水马力。常用符号为 N 效，单位为千瓦（或马力） 。有效功率 只可用水泵的流量和扬程计算得出： （2）轴功率 它是动力机传给水泵轴上的功率，因此称为轴功率或输入功率。要包括泵 体内轴承的摩擦、水泵轴与填料的摩擦、水与叶轮、泵壳间的摩擦，以及泵内 高压水的回漏等所消耗的功率。

36、 （3）配套功率 它是指水泵应选配的动力机的功率，一次又称有用功率。常用符号为 N 配，它比轴功率大。这是因为动力机把动力传递给水泵的过程中，有传动损失； 同时还要考虑水泵工作时，流量及扬程有波动而可能出现动力机超载，因此动 力机需要比水泵轴功率大的功率储备。配套功率可按下式求得： 动力安全系数（或称备用系数）可根据水泵轴功率大小确定，轴功率小时取大 值。 传动交率要根据传动类型和传动方式确定。采用联轴器直接传动时，取 0.99。 采用皮带传动时，开口式传动取 0.98，交叉传动取 0.9，半交叉取 0.920.94； 三角带传动取 0.96。 5.、效率（n） 效率是指有效功率与轴功率的比值

37、，因此他是反映泵对动力所给予的功 率利用程度的技术经济指标。常用符号为 n，其大小用百分数来表示。可用下 式表达： 由于有效功率小与轴功率，因此水泵效率永远小于 1。但水泵效率值越大说明 有效功率越大，泵内损失功率越小。我们选择水泵时，应尽量选择效率高的水 泵铭牌上的效率是指水泵可能达到的最高效率，一般农用水泵的最高效率为 60%80%，有些大型水泵超过了 80%。 3.3.2 选择步骤选择步骤 （1）列出基本数据： 1.介质的特性：介质名称、比重、粘度、腐蚀性、毒性等。 2.介质中所含固体和颗粒、含量多少。 3.介质温度。 4.所需要的流量，一般工业用泵在工艺流程中可以忽略管道系统中的泄漏量

38、， 但必须考虑工艺变化时对流量的影响。 5.压力，吸水池压力，排水池压力，管道系统中的压力降。 6.管道系统数据。 （2）确定流量扬程和流量 1.如果生产工艺中已给出最小、正常、最大流量，应按最大流量考虑。 2.如果生产工艺中只给出正常流量，应考虑留有一定的余量。 3.如果基本数据值只给重量流量，应换算成体积流量。 由于喷泉的水泵必须满足大功率快速精确启停，而且其输出功率必须能够 精确的进行控制。我选用品牌为 DESHB(德士比)的 QYP100-4.5-2.2 喷泉泵。其 实物图见其 3-2 所示： 图 3-2 3.4 硬件接线图硬件接线图 系统的硬件连接图即 PLC 和系统中各个硬件的连线

39、。具体的如图 3-3,3-4 所 示： 第四章第四章 系统软件设计系统软件设计 4.1 PLC 梯形图概述梯形图概述 梯形图时使用的最多的图形编程语言，被称为 PLC 的第一编程语言。梯形 图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气 人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。梯形图常被称为电路或程序，梯形图 的设计成为编程。 PLC 梯形图中的某些编程元件沿用了几点起这一名称，如输入继电器、输 出继电器、内部继电器等，该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应 软继电器的线圈“通电” ，其常来触电接通，常闭触点断开，称这种状态时该软 继电器的“1”或“ON”状态。如果该

40、存储单元为“0”状态，对应软继电器的 线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用 中也常将这些“软继电器”称为编程元件。 4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C 编程软件的操作方法编程软件的操作方法 本课题采用的编程软件为 SWOPC-FXGP/WIN-C 编程软件，具体的操作方法如 下： 1、打开 SWOPC-FXGP/WIN-C 编程软件，之后点击，在下拉菜单栏里点 击“新文件（N）”在选择，确定打开后可以绘制梯形图编本 课题的程序。 2、在打开文件之后就可以回执梯形图，根据所编的程序，在页面右边的功能图， 如图 4-1 所示：图 4-1SWOPC-FXGP

41、/WIN-C 编程软件的功能图，在绘制梯 形图中选择需要的输入元件，完成对梯形图的绘制。 4.3 I/O 分配表分配表 4.3.1 输入信号输入信号 启动按钮 SB0: I0.0 花样选择位置 1 开关 SB1: I/0.1 花样选择位置 2 开关 SB1: I/0.2 花样选择位置 3 开关 SB1: I/0.3 花样选择位置 4 开关 SB1: I/0.4 单 步、连续开关 SB5: I0.5 停止按钮 SB6: I0.6 4.3.2 输出信号输出信号 1 号喷头喷水开关接触器 KM1: Q0.1 2 号喷头喷水开关接触器 KM2: Q0.2 3 号喷头喷水开关接触器 KM3: Q0.3

42、4 号喷头喷水开关接触器 KM4: Q0.4 4.4I/O 接线图接线图 4.5 流程图流程图 4.6 梯形图（见附录梯形图（见附录 1） 第五章第五章 结论结论 本系统主要以可编程控制器 PLC 和变频器的强大的控制功能，实现了利用 可编程控制器和变频器控制花式喷泉的功能，具有接线简单、编程直观、扩展 容易等特点。当花式喷泉的功能增加时，只需增加相应程序以及输出的功能， 要改动的地方也较少，调试结果表明，在适应性、灵活性、精确性和可靠性方 面，都达到了设计要求，表明该设计方案是可行的。 通过本设计，我学习到了很多东西，在工作的细心上也得到了提高。并且， 更了解里有关可编程器件和变频器的功能。

43、我选择这个设计，也是为了弥补以 前学习上的不足，这次设计，使我了解到老师的用心良苦，并且从老师那学到 了很多宝贵的知识。 致谢致谢 在做论文过程中老师严谨的治学态度和一丝不苟的工作精神给了我深刻的 启发，也给了我很大的触动。另外，老师经常给我讲解不懂的地方，叫我杂么 入手，是我能尽快的完成论文。还要感谢系里其他老师的指导，给了我很大的 帮助。在此，对老师在工作和生活中给予的指导和关心致以最真诚的谢意。 同时在这里还要感谢系里给予我们的关心和帮助，感谢老师们给予我们的 帮助。 我们即将毕业，在此，再一次向三年中在学习和生活中给予过我帮助的老师和同学致 谢。参考文献参考文献 1郭艳萍，李晓波。PLC 在花式喷泉中的应用J漯河职业技术学院 学报（综合版）.2003 2廖常初.可编程控制器应用技术（第四版）.重庆大学出版社.2005 3张玉华 陈金艳 贾玉芬。可编程控制器原理及应用（三菱机型） （M.北京大学出版社，2009。 4殷培峰.基于 PLC 喷泉控制系统的设计与应用J.兰州石化职业技 术学院学报 2006，6 5孙康岭.电气控制与 PLC