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CPU224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3-1PLC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47~53HZ，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0~550C，垂直安装0~450C，5~95%，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0~55℃，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
3.1.3PLCI/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。
①开关量输入模块种类很多，按输入点：
常用的有8点，12点，16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。
②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，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，且有隔离作用。
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。
③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：
10~20B/点；
开关量输出原件：
5~10B/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3-2I/O分配表
输入
输出
符号
地址
功能描述
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。
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。
3.1.4PLC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
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。
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）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。
Ⅰ.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。
Ⅱ.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。
Ⅲ.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下面简单介绍其功能特点：
简单、易用型
◆功率范围：
0.4~3.7KW（三相200VFR-S520E系列>0.4~1.5kW（单相220VFR-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，4~20mA输入和漏源型转换等多功能
◆内置独立RS485通讯口
图3-3FR-S5203.3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。
3.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压力，吸水池压力，排水池压力，管道系统中的压力降。
<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。
3.3.2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。
泵的电能消耗起了积极作用。
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，这样既能减小泵房的开挖深度，又不使水泵发生气蚀，运行平衡、寿命长。
深井提水的重要设备。
使用时整个机组潜入水中工作。
把地下水提取到地表，是生活用水、矿山抢险、工业冷却、农田灌溉、海水提升、轮船调载，还可用于喷泉景观，热水潜水泵用于温泉洗浴，还可适用于从深井中提取地下水，也可用于河流、水库、水渠等提水工程。
主要用于农田灌溉及高山区人畜用水，亦可供中央空调冷却、热泵机组、冷泵机组、城市、工厂、铁路、矿山、工地排水使用。
一般流量可以达到（10m3~650m3>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：
10-250杨程：
5-140QY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：
10-300杨程：
4-110QX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、几无噪音。
流量：
5-20杨程：
20-60QJ系列潜水泵电机与水泵直联，机组全部潜入水中工作，具有结构紧凑、安装、维护方便、体积小、重量轻、高效节能等特点。
工作条件1、工作介质为清水或化学性质类似于清水的液体。
额定扬程：
150M额定流量：
10立方M/小时。
从该喷泉所需的扬程、流量、水质、价格等方面考虑该喷泉的水泵必须满足大功率快速精确启停，我选用QY系列的潜水泵，品牌为DESHB（德士比>的QYP100-4.5-2.2喷泉泵。
其实物图见其3-4所示：
图3-4QYP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G与Q的关系：
G=r*Qr-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M泵的总扬程由吸水扬程两部分组成，因此：
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.转速转速是指泵叶轮每分钟的转数，以n表示，单位为转/分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、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，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：
<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：
<1-9）
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%。
3.4喷头的选择
喷泉喷头也称喷泉喷嘴全部采用铜或不锈钢制作，这样具有黄金的色彩或银光闪闪，喷头显得豪华气派。
其工艺精巧美观，结构合理，性能高效节能。
其中常用的有：
可调直流喷头、半球形喷头、树冰形喷头、礼花喷头、涌泉喷头、加气喷头、直上喷头等产品系列。
1号喷头：
1号喷头位于中间位置，需要喷出雄壮并且喷射高度高得水柱，所以1号喷头选择直上喷头。
直上喷头是在同一个配水室上安装多角度直射喷嘴，这些喷嘴规格相同时，喷出的水姿雄壮笔直、粗狂美观；
升级会员 