2022年第三章花式喷泉系统硬件设计方案 .pdf

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1、1 / 22 第三章花式喷泉系统硬件设计3.1 可编程控制器 PLC）的选择PLC 产品的种类繁多， PLC的型号不同 , 对应着其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等均各不相同, 适用的场合也各有侧重。因此，合理选用 PLC，对于提高 PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。3.1.1 PLC概述可编程控制器，英文称Progammable Controller,简称 PLC，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

2、再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。可编程控制器是基于微型计算机技术的通用工业自动控制设备，在其早期主要应用于开关量的逻辑控制。l987 年国际电工技术委员会International Electrotechnical Commission，IEC）颁布的PLC 标准草案对PLC 做了如下定义：“ PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成

3、一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。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，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，因而具有以下基本的功能：逻辑处理功能；数据运算功能；准确定时功能；高速计数功能；中断处理 可以实现各种内部中断）功能；程序与数据存储功能；联网通信功能；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 22 页2 / 22 自检测、自诊断功能。可以说，凡普通小型计

4、算机能实现的功能，PLC几乎也都可以做到。3.1.2 PLC的机型选择在 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。如下图所示为PLC 控制系统示意图。图 3-1 PLC控制系统示意图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

5、数，再增加 10%20%的可扩展余量后，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工程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）控制功能的选择可编程控制器输出模块编程装置输入磨块CPU 模块控制器电磁阀指示灯电源按钮选择开关限位开关电源精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，

6、共 22 页3 / 22 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

7、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。五种标准化编程语言：顺序功能SFC）、梯形图 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IEC113123），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

8、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人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。选择合适的机型是PLC控制系统硬件配置的关键问题，目前，生产PLC 的厂家很多，如西门子，三菱，松下，欧姆龙，LG，ABB 公司等，不同厂家的PLC 产品虽然基本功能相似，但有些特殊功能，价格及使用的编程指令和编程软件都不想同，而同一厂家生产的PLC 产品又不同系列，同一系类中又有不同的 CPU 型号， PLC 的功能应强大，要具有开关量逻辑运算，定时，计数，数据处理等基本功能，鉴于本设计对控制速度要

9、求不是很高，主要是开关量控制的应用系统。选用小型PLC 就可满足要求。 PLC 的结构主要有整体性和模块式，本设计属于单片机控制系统宜选用整体式PLC 结构。小型 PLC 一般使用简单编程器，它必须插在PLC 上才能进行编程操作，其特点是编程器与PLC 共用一个精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 22 页4 / 22 CPU，通过编程器上的方式开关选择PLC 的编程，监控和运行工作状态，这种方法就是“离线编程”。简单编程器结构简单，体积小，携带方便，很适合在生产现场调试，修改程序用。现在很多 PLC 都有相应的编程软件，与个

10、人计算机或笔记本电脑相配合，就可以实现“在线编程”。综合以上西门子S7-200系类的 CPU 224 型 PLC 可满足设计要求。运用西门子STEP7-Micro/WIN32 编程软件编写，调试程序并下载到 PLC 中，让 PLC 完成响应的控制任务。还可以在PLC 运行的模式下调试程序，非常的方便。如下表3-1 为 PLC 选型模块名称及工作环境条件表 3-1 PLC选型模块名称及工作环境条件模块名称及工作环境条件型号和说明电源AC200V ，允许变化范围为-15%+15% ，频率为4753HZ ，瞬间停电保持10ms。开关量输入模块输入点为12 点输入，工作电压为24V 直流输入开关量输出

11、模块10 点晶体管输出，工作电压24V的 EM222开关量 I/O 输出模块CPU CPU224型，水平安装0550C，垂直安装0450C，595%，8K 字节 /典型值为2.6K 条指令的程序存储， 2.5K 字的数据存储，一个RS485 通信接口湿度工作温度055，最高为60存储温度存储温度： -40 +85湿度相对湿度为5%95% 无凝结霜）振动和冲击满足国际电工委员会标准3.1.3 PLCI/O 模块及内存容量的选择I/O 模块：本设计中的现场执行设备为电磁阀，初步确定选用开关量I/O。根据要求选择合适的 I/O 点数。 开关量输入模块种类很多，按输入点：常用的有8 点，12 点，16

12、 点，32 点；按工作电压分：常用的有直流5V，12V，24V，48V 几种。开关量输入模块工作电压等级主要根据现场检测原件与模块之间的距离来选择，该设计控制距离要求不是很远，可选择24V 即可，为了提高控制系统的可靠性，必须考虑门槛电平的大小。所谓门槛电平是指输入点的接通电平和关断电平的差值。门槛电平值越大，抗干扰能力越强，传输距离也越远。 开关量输出模块的输出方式的选择继电器输出方式价格便宜，使用电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 22 页5 / 22 压和过电流的能力较强，且有隔离作

13、用。但继电器有触点，寿命较短，且响应速度较慢，使用于动作不频繁的直流负载。晶体管输出方式属于无触点开关输出，使用寿命长，开关频率高适用于通断频繁的场合基于以上因素，I/O 模块确定为 12 点输入， 10 点晶体管输出，工作电压 24V 的 EM222 开关量 I/O 模块。 根据控制要求和 I/O 点数确定 I/O 分配表如表 3-2. 所示内存容量：每个 I/O 点及有关功能原件占用的内存量大致为：开关量输入原件： 1020B/ 点；开关量输出原件： 510B/点；定时器 / 计数器： 2B/ 个；通信接口：一个接口一般需要300B 以上。表 3-2 I/O 分配表输入输出符号地址功能描述

14、符号地址功能描述SB1 I0.0 启动按钮HL Q0.0 电源指示灯控制SB2 I0.1 停止按钮YV1 Q0.1 控制中心喷水管SB3 I0.2 电源开关YV2 Q0.2 控制内环喷水管SB4 I0.3 花样 1 选择开关YV3 Q0.3 控制次外环喷水管SB5 I0.4 花样 2 选择开关YV4 Q0.4 控制外环喷水管SB6 I0.5 花样 3 选择开关LR Q0.5 红色彩灯SB7 I0.6 花样 4 选择开关LG Q0.6 绿色彩灯SB8 I0.7 单步 / 连续选择开关LY Q0.7 黄色彩灯LB Q1.1 蓝色彩灯PLC 容量的选择除满足控制要求外，还应留有适当的裕量，以做备用。

15、根据经验，在选择存储容量时，一般按实际要求的10%25% 考虑裕量。对于开关控制系统，存储字数为开关量I/O*8 。3.1.4 PLC 工作原理PLC 通电后，需要对硬件和软件作一些初始化工作。为使PLC 的输出及时精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 22 页6 / 22 图 3-2 扫描过程的响应各种输入信号，初始化后PLC 要反复不停地分阶段处理各种不同的任务见图 3-2），这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。1. 读取输入在 PLC 的存储器中，设置了一片区域来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入过程

16、映像寄存器和输出过程映像寄存器。2. 执行用户程序PLC 的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中顺利排列。在RUN 模式的程序执行阶段，如果没有跳转指令，CPU 从第一条指令开始，逐条顺序的执行用户程序。3. 信号处理在处理信号请求阶段，CPU 处理从通信接口和智能模块接收到的信息，例如读取智能模块的信息并存放在缓冲区中，在适当的时候将信息传递给通信请求方。4. CPU自诊断测试自诊断测试包括定期检测CPU 模块的操作和扩展模块的状态是否正常，将检测定期器复位，以及完成一些别的内容工作。5. 改写输出CPU 执行完用户程序后，将输出过程映像寄存器的0/1 状态传送到输出模块并锁存起来。梯形

17、图中某一输出位的线圈“通电”时，对应的输出过程映像寄存器为1 状态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电，起常开触电闭合。使外部负载通电工作。读取输入执行用户程序处理信号请求自诊断检查改写输出读取输入自诊断检查处理信号请求改写输出RUN 模式STOP 模式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 22 页7 / 22 3.2 变频器的选择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率、低功

18、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）采用变频的目的：恒压控制或恒流控制等。2

19、）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

20、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-S5200.41.5kW (单相 220V FR-精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 22 页8 / 22 S520SE系列 自动转矩提升，实现5Hz时150% 转矩输出数字式拨盘，设定简单快捷柔性PWM，实现更低噪音运行15段 速 ， PID ， 420

21、mA输 入 和 漏 源 型 转 换 等 多 功 能 内置独立 RS485通讯口图 3-3 FR-S520E ）系列变频调速器实物图3.3 泵的选择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

22、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，这样既能减小泵房的开挖深度，又不使水泵发生气蚀，运行平衡、寿命长。3.3.1 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 22 页9 / 22 3. 所

23、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压力，吸水池压力，排水池压力，管道系统中的压力降。 每小时、扬程可达到1500M 。现在喷泉常用的潜水泵有QS、QY、QX、QJ等系列。 QS 系列潜水泵体积小、性能可靠，机泵一体、潜入水中运行主要优越性是：运行可靠、经久耐用、使用方便、功率大、故障少，维修费用低等。流量：10-250m3/h）。杨程： 5-140m）。 QY 系列潜水泵QY 型潜水电泵由电动机、水泵和密封三部分组成。电泵的上端，多为离心式水泵；下端为三相鼠笼立式异部电动机。电机全部采用优质整圆硅钢片，效率高，耗电少潜水深度不超过5M 水温不超过 +40。流量： 1

24、0-300m3/h）。杨程： 4-110m）。 QX 系列潜水泵工程潜水泵泵电一体，结构紧凑，非常适合于基建及矿山的搬运和安装无需引水，使用简便双端密封，电器保护设计合理、性能优良、几无精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 22 页10 / 22 噪音。流量： 5-20m3/h）。杨程： 20-60的QYP100-4.5-2.2喷泉泵。其实物图见其3-4 所示：图 3-4 QYP 喷泉泵的实物图3.3.3 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）

25、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M3/时m3/h）、M3/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*Q r- 液体的重量 千克/M3） 1-1）因水的重量近似 1000 千克/M3，故 1 升/ 秒=3.6M3/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M 液柱高度，习惯上省去“液柱”，以Mm ）表示。泵的总扬程由吸

26、水扬程两部分组成，因此：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 22 页11 / 22 总扬程 =吸水扬程 =出水扬程 1-2）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 =实际吸水扬程 +吸水损失扬程 1-3）出水扬程 =实际出水扬程 +出水损失扬程 1-4）损失扬程 =吸水损失扬程 +出水损失扬程 1-5）总扬程 =实际扬程 +损失扬程 1-6）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

27、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M 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

28、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 1M

29、 、流量为 0.075 立方 M/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。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，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 22 页12 / 22 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

30、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： 1-7）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。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

31、轴功率大的功率储备。配套功率可按下式求得： 1-8 ）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0.92 0.94 ；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，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：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 22 页13 / 22

32、 但必须满足流体压差条件。先导式电磁阀特性：先导膜片式结构，低功能。保护型膜片结构设计，寿命延长两倍。配管方式可以任意角度安装，为增强寿命最好是水平管接线圈朝上。线圈防护等级IP65。先导式电磁阀适用介质：液体、水、热水、气体、油、瓦斯等3.6 灯具的选择该喷泉用四组彩灯分别为红，绿，黄，蓝。从里到外分别对应1 处用蓝色的彩灯，2 处为黄色的彩灯， 3 处为绿色彩灯， 4 处为红色彩灯。每一个喷头处对应一个相应颜色的彩灯。因为喷泉用彩灯都是安装在水下所以对光线的要求高，对安全性能的要求也要很高，同时对使用寿命要求要长。LED 水下灯能够达到上述的要求，所以本设计选择 AC 220V LED 水

33、下灯，如图3-10 所示精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 22 页17 / 22 图 3-10 LED水下灯3.7 电源模块的选择3.7.1 安装布线的注意事项电源往往是干扰进入PLC 是主要途径。 PLC系统的电源有两类：外部电源和内部电源。外部电源用来驱动PLC 输出设备 负载）和提供输入信号，又称用户电源。同一台PLC 的外部电源可能有多种。外部电源的容量与性能由输出负载和 PLC 的输入电路决定。由于PLC 的 I/O 电路都具有滤波，隔离功能，所以外部电源对 PLC 性能影响不大，因此，对外部电源的要求不高。内

34、部电源是PLC 的工作电源，即 PLC 内部电路的工作电源。他的性能好坏直接影响到PLC的可靠性。因此，为了保证PLC 的正常工作，对内部电源有较高的要求，一般的 PLC 的内部电源采用开关式稳压电源或是一次侧带低通滤波器的稳压电源。在干扰较强或可靠性要求较高的场合，应该用带屏蔽层的隔离变压器，对PLC 系统供电，还可以在隔离变压器二次侧串联LC 滤波电路，同时，在安装时要注意以下问题：动力部分、 PLC以及 I/O 电源应分别配线。隔离变压器与 PLC 和 I/O 电源之间最好采用双绞线，以控制串模干扰。系统的动力线应该足够粗，以降低大容量设备启动时引起的线路压降。PLC 输入电路用外线直接

35、电源时，最好采用稳压电源，以保证正确的输入信号，否则可能使PLC 接收到错误的信号。I/O 线与动力线及其它控制线应分开走线，并保持一定的距离，尽量不要在同一线槽中布线。交流线与直流线、输入线与输出线最好也分开走线。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 22 页18 / 22 3.7.2 对电源的处理电源模块的选择一般只需要考虑输出电流，电流模块的额定输出电流必须大于机器模块， I/O 模块等消耗电流的总和。选定的电源模块的输出功率必须大于 CPU 模块，所有 I/O 模块，各种智能模块总消耗功率之和，并预留30% 的余量。

36、3.7.3 PLC接地良好的接地是 PLC 安全可靠性运行的重要条件，PLC 与强电设备最好使用不同的接地装置，接地线的截面积应大于2mm 2，接地点与PLC 的距离应小于50m 。PLC 一般最好单独接地，与其它设备分别使用各自的接地装置。在一个工程中，接地处理注意下面几个方面：机体接交流电源的GND 并接地；柜内用到的直流电源，将直流电源的接地端点接到系统地；传送模拟信号的屏蔽线进行单点接地，若为了释放高频干扰，数字信号线的屏蔽层应该并联点位均衡器，其电阻应小于屏蔽层电阻的1/10 ，并将屏蔽层两端接地。若干扰还是无法解决，加隔离器。通信线全解接地，否则改成全隔离或者转成光钎通信，不受任何

37、干扰；屏蔽接地电极与变压器零线等其它强电设备接地电极的距离大于15cm ；信号线必须要有唯一的参考地，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰场合，也要在在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地环路”。3.8 硬件接线图及元件明细表系统硬件接线图：CPU224本机集成 14 输入/10 输出共 24 个数字量 I/O 点。可连接 7 个扩展模块，最大扩展至168 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。 6 个独立的 30kHz高速计数器， 2 路独立的 20kHz高速脉冲输出，具有 PID 控制器。 1 个 RS485通讯/ 编程口，具有 PPI通讯协议、 MP

38、I 通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器， CPU模块均可以配接多个扩展模块，连接时CPU 模块放在最左侧，扩展模块用扁平电缆与左边的模块连接。系统硬件接线图如下图所示，PLC 内部已经集成了一定数目的数字量I/O点，但如果用户需要的I/O 点数多于 CPU单元 I/O 点数时，就必须对PLC 做数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 22 页19 / 22 字量 I/O 点数扩展。如下图所示硬件接线图，用开关电源要与PLC 隔开，相应的过电流保护设备，短路保护和接地保护的处

39、理要有，保证系统的安全可行性，其中 L1 为相线， N 为零线， PE 为保护接地端子，电路中应有基本的保护装置。在外部 AC/DC 电源的输出端接大容量的电容器，负载突变时，可以维持电压稳定，以确保DC 电源有足够的抗冲击能力，把所有的DC 电源接地可以获得最佳的噪声抑制。未接地的 DC 电源的公共端与保护地PE之间用 RC 并联电路连接，电容和电阻的典型值4700pF 和 1M。电阻提供了静电释放电路，电容提供了高频噪声同路。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 22 页20 / 22 图 3-11 系统硬件接线图精选学

40、习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 22 页21 / 22 图 3-12 变频器与水泵的接线图元件明细表：表 3-3 系统所用元件明细表序号名称规格 / 型号单位数量备注1 可编程控制器 PLC 西门子 S7-200 系列CPU224型 PLC 个1 用 EM222数字量扩展输出模块2 变频器FR-S520的QYP100-4.5-2.2喷泉泵个4 流量：10-300m3/h） ， 杨 程 ：4-110m），最高效率为60% 80% 。4 喷头1 号直上喷头个8 2 号可调直流喷头个8 3 号树冰形喷头个4 4 号涌泉喷头个1 5 执行器阀先导式电磁阀个4 6 灯具AC 220V LED 水下灯个若干1 处用蓝色的彩灯，2处为黄色的彩灯，3 处为绿色彩灯，4 处为红色彩灯。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 22 页22 / 22 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 22 页