PLC景觀照明畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、引 言1.課題的來(lái)源及意義 景觀照明是渲染氣氛、美化城市、標(biāo)志人類文明的一種宣傳性照明。隨著經(jīng)濟(jì)的繁榮,現(xiàn)代城市的功能日益復(fù)雜,“燈光文化”應(yīng)運(yùn)而生,城市的夜晚不再是漆黑的。燈飾,不僅是光明的使者,而且是城市街道小品中影響空間特征的重要要素之一。隨著景觀照明技術(shù)的不斷發(fā)展，景觀照明系統(tǒng)不斷改進(jìn)，對(duì)控制系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，為了適應(yīng)景觀照明發(fā)展的需要，需要設(shè)各種自動(dòng)裝置，以保證控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。基于plc的景觀照明控制系統(tǒng)就是其中之一，該裝置能靈活運(yùn)用于不同的場(chǎng)合，其系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性有了很大的改進(jìn)，適應(yīng)了當(dāng)代發(fā)展的需要。2本文的主要工作 本文研究的目的在于利用plc對(duì)景觀照明進(jìn)行邏輯控制，通過(guò)

2、實(shí)際需要編寫(xiě)相應(yīng)的程序來(lái)控制景觀照明，使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài)，這些狀態(tài)會(huì)按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間相互自動(dòng)地切換。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的自動(dòng)控制。同時(shí)，也可以節(jié)約大量電能。本文共分三章，各章工作如下： 第一章簡(jiǎn)要介紹景觀照明的發(fā)展概況。 第二章介紹plc來(lái)由、發(fā)展及其基本工作原理、特點(diǎn)等。 第三章介紹plc景觀照明控制系統(tǒng)控制硬件設(shè)計(jì)思路、方法、實(shí)現(xiàn)過(guò)程、控制技巧以及運(yùn)行結(jié)果。 結(jié)論部分全面系統(tǒng)地總結(jié)了本文的全部工作，并指出有待進(jìn)一步開(kāi)展的工作第一章 景觀照明概述1.1景觀照明的概述隨著我國(guó)城市化建設(shè)水平的逐步提高及電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)城市景觀照明事業(yè)有了較大的改觀。對(duì)plc控制景觀照明可靠性

3、的要求越來(lái)越迫切。因此研究先進(jìn)的、采用以plc技術(shù)為核心的景觀照明控制系統(tǒng)是十分必要的。1.2 景觀照明的控制系統(tǒng) 1.2.1plc實(shí)現(xiàn)景觀照明的控制的基本原理集散控制的基本思想是集中管理，分散控制，即：將流程工業(yè)的自動(dòng)控制過(guò)程與操作管理人員對(duì)自動(dòng)控制過(guò)程的管理過(guò)程相對(duì)分離；流程工業(yè)的自動(dòng)控制過(guò)程由各控制站相對(duì)獨(dú)立地自動(dòng)完成，而操作人員對(duì)自動(dòng)控制過(guò)程的管理則由中央控制室的操作站來(lái)完成。中央操作站與各現(xiàn)場(chǎng)控制站一方面各自相對(duì)獨(dú)立地運(yùn)行，從而將各種故障限制在局部范圍內(nèi)，極大地提高了自動(dòng)控制系統(tǒng)總體的安全性和可靠性；另一方面又相互進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信和信息交換，實(shí)現(xiàn)了操作人員在中央控制室的操作站對(duì)整個(gè)自

4、動(dòng)控制過(guò)程進(jìn)行管理和調(diào)整。現(xiàn)場(chǎng)控制站的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，因此它必須要能夠自動(dòng)采集現(xiàn)場(chǎng)的各種工藝參數(shù)以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等生產(chǎn)信息，然后按照事先編好的控制程序進(jìn)行大量的數(shù)值計(jì)算，最后輸出420標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)(或on/off數(shù)字信號(hào))去驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)各種工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制；另外還要與操作站進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，將采集到的各種生產(chǎn)信息傳送到操作站供操作人員使用，同時(shí)接收操作人員通過(guò)操作站發(fā)出的各種指令實(shí)時(shí)調(diào)整自動(dòng)控制方案、優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，因此它還需要具有標(biāo)準(zhǔn)化的通信接口。目前的各種plc均具有這樣的功能，而且其容量彈性大，擴(kuò)充方便，控制方案的組態(tài)簡(jiǎn)單易學(xué)，性能價(jià)格比優(yōu)越，因

5、此是中小型dcs的操作站的理想選擇。中央控制室的操作站實(shí)際上是一個(gè)人機(jī)界面，一方面把控制站采集的各種生產(chǎn)信息進(jìn)行加工處理，然后以操作人員所習(xí)慣和熟悉的各種流程畫(huà)面、生產(chǎn)報(bào)表、歷史趨勢(shì)和聲光報(bào)警等形式提供給操作人員。另一方面把操作人員的各種指令進(jìn)行編碼后傳送給操作站對(duì)控制方案進(jìn)行調(diào)整，以優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程或?qū)μ厥馇闆r的緊急處理。對(duì)中小型dcs來(lái)講，目前市面上比較流行的各種監(jiān)控軟件均能實(shí)現(xiàn)這樣的功能，且對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件和操作系統(tǒng)無(wú)特別要求，用普通工業(yè)pc機(jī)和一套監(jiān)控軟件就可實(shí)現(xiàn)。采用工業(yè)pc機(jī)和plc組成集散控制系統(tǒng)時(shí)，plc承擔(dān)了現(xiàn)場(chǎng)控制站的主要工作，pc機(jī)承擔(dān)了操作站和工程師站的工作。在安裝有plc系

6、統(tǒng)軟件的工業(yè)pc機(jī)上可以離線(或在線)編輯plc的控制應(yīng)用軟件，控制應(yīng)用軟件下載到plc后，plc就可以獨(dú)立地完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、邏輯控制、模擬控制等工作。而操作站的各種功能都可以通過(guò)安裝在工業(yè)pc上的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，在安裝有實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件的pc機(jī)上可以方便地對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控（用pc+plc實(shí)現(xiàn)dcs的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示）。圖1 用pc+plc實(shí)現(xiàn)dcs的結(jié)構(gòu)框圖1.3led技術(shù)在景觀裝飾照明中的應(yīng)用 1.3.1 在景觀照明中的優(yōu)勢(shì) 光源除了無(wú)汞、節(jié)能、節(jié)材、對(duì)環(huán)境無(wú)電磁干擾、無(wú)有害射線五項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)之外，在照明領(lǐng)域中，特別是在景觀照明中，還有很多優(yōu)勢(shì)。如：低壓供電無(wú)高壓環(huán)節(jié)，為了絕緣的開(kāi)銷要小得

7、多，可靠性高；附件簡(jiǎn)單無(wú)啟動(dòng)器、鎮(zhèn)流器或超高壓變壓器；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單具有固體光源的最大優(yōu)點(diǎn)，不充氣，無(wú)玻璃外殼，無(wú)氣體密封問(wèn)題，耐沖擊；可控性好響應(yīng)時(shí)間快（微秒數(shù)量級(jí)），可反復(fù)頻繁亮滅，基本無(wú)惰性，不會(huì)疲倦；色彩純厚由半導(dǎo)體結(jié)自身產(chǎn)生色彩，純正，濃厚；色彩豐富三基色加數(shù)碼技術(shù)，可演變?nèi)我馍?；輕質(zhì)結(jié)構(gòu)節(jié)材，節(jié)約費(fèi)用；對(duì)燈具強(qiáng)度和剛度要求很低；體積小巧 大的燈具可看成由細(xì)胞組成，最小的僅為平方毫米數(shù)量級(jí)或更??；柔性化好光源的精巧，使能適應(yīng)各種幾何尺寸和不同空間大小的裝飾照明要求，諸如：點(diǎn)、線、面、球、異形式，乃至任意藝術(shù)造型的燈光雕塑；可見(jiàn)，不愧為世紀(jì)綠色照明的驕子。1.3.2 景觀照明的智能化控制技

8、術(shù)景觀照明的智能化控制技術(shù)，屬于模擬或數(shù)碼技術(shù)、或微機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，多數(shù)為緊湊型或嵌入式系統(tǒng)。()、 特點(diǎn)：可靠性高，價(jià)格優(yōu)；變化花樣繁多；既有單燈控制，又有群控模式；非標(biāo)設(shè)計(jì)很多；長(zhǎng)或超長(zhǎng)燈具多（如：長(zhǎng)光帶，很多壁燈線狀布局情況）；與顯示屏技術(shù)有很多不同之處。()、 變幻控制模式根據(jù)景觀美化的要求，變幻控制模式，給人以豐富多彩，旋律優(yōu)美，節(jié)奏歡快的感受，有時(shí)芯至給人以撼動(dòng)人心的強(qiáng)烈刺激。智能化控制模式歸納：色彩變化：色彩構(gòu)成控制閃變（閃爍）控制， 一維點(diǎn)、線； 漸變（柔變）控制， 二維面；亮度變化：動(dòng)變（軸向、縱向，三維空間；或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）控制，多維。()、色彩構(gòu)成的控制根據(jù)可控性好，色彩豐富

9、的特點(diǎn)，色彩構(gòu)成幾乎無(wú)限。按照三基色原理加數(shù)字灰度控制技術(shù)，原理上可演變出幾乎超越大自然存在的任意色彩。例如：三基色，如只采用二級(jí)灰度控制，即：明和暗，可實(shí)現(xiàn)種色彩演變；又如：三基色，采用三級(jí)灰度控制，即：明、中、暗，可實(shí)現(xiàn)種色彩變幻；再如：三基色，如都采用八位數(shù)碼的灰度控制，色彩種類竟達(dá)到了令人吃驚的程度，達(dá)萬(wàn)種，連每一種顏色的名字你都來(lái)不及命名。()、電子控制特點(diǎn)目前，燈具的電子控制結(jié)構(gòu)，主要有五大類或更多：?jiǎn)螣艨刂啤⑷簾艨刂?、長(zhǎng)或超長(zhǎng)跨距燈控制、聲響控制、感應(yīng)控制。微電子控制電路設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)在于：可靠、價(jià)優(yōu)，采用通用元器件，來(lái)源豐富。對(duì)于長(zhǎng)或超長(zhǎng)跨距燈的控制除以上要求，還要有以下優(yōu)點(diǎn)，如：

10、數(shù)十米，百米乃至千米以上的光帶或線狀布局的點(diǎn)光源。設(shè)計(jì)的目標(biāo)還有：在運(yùn)動(dòng)控制上，要色彩豐富，變幻多姿，既含跳變，又有漸變，同時(shí)還要最大限度地減少訊導(dǎo)線。第二章 可編程控制器的概述2.1 plc概述2.1.1 plc定義可編程控制器（programmable controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（programmable logic controller），簡(jiǎn)稱plc，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱pc。但是為了避免與

11、個(gè)人計(jì)算機(jī)（personal computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱plc。1、 plc的由來(lái)在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時(shí)汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新的周期愈來(lái)愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，十分費(fèi)時(shí)，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國(guó)通用汽車公司在1969年公開(kāi)招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即：1、編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；2、維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；3、可靠性高于繼電器控制裝置；4、體

12、積小于繼電器控制裝置；5、數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；6、成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；7、輸入可以是交流115v；8、輸出為交流115v，2a以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；9、在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；10、用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4k。1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制出第一臺(tái)plc，在美國(guó)通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡(jiǎn)單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國(guó)其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國(guó)家的高度重

13、視。1971日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)plc。1973年，西歐國(guó)家也研制出它們的第一臺(tái)plc。我國(guó)從1974年開(kāi)始研制。于1977年開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用。plc問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)nema（national electrical manufactory association）經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于1984年首先將其正式命名為pc（programmable controller），并給pc作了如下定義：“pc是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過(guò)

14、數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行pc之功能著，亦被視為pc，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器?！币院髧?guó)際電工委員會(huì)(iec)又先后頒布了plc標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通過(guò)了對(duì)它的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”總之，可

15、編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。2.1.2 plc的特點(diǎn)plc是一種用于工業(yè)自動(dòng)化控制的專用計(jì)算機(jī)，實(shí)質(zhì)上屬于計(jì)算機(jī)控制方式。plc與普通微機(jī)一樣，以通用或?qū)Ｓ胏pu作為字處理器，實(shí)現(xiàn)通道(字)的運(yùn)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，另外還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(diǎn)(位)運(yùn)算與控制。plc控制一般具有可靠性高、易操作、易維修、編程簡(jiǎn)單、靈活性好等特點(diǎn)。 (1)可靠性。對(duì)可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效

16、性和可維修性。 aplc不需要大量的活動(dòng)元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡(jiǎn)單，維修時(shí)間短。 bplc采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如，冗余設(shè)計(jì)、斷電保護(hù)、故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了mtbf，降低了mttr，使可靠性顯著提高。 cplc有較高的易操作性，它具有編程簡(jiǎn)單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。 dplc是為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制而專門(mén)設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算機(jī)控制更簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言和更可靠的硬件。采用了精簡(jiǎn)化的編程語(yǔ)言，編程出錯(cuò)率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境設(shè)計(jì)的硬件使可靠性大大提高。 e在plc的硬件方面，采用了一系列提高

17、可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元件；采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造；對(duì)干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對(duì)電源的斷電保護(hù)；對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)容的保護(hù)等。 fplc的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波、軟件自診斷、簡(jiǎn)化編程語(yǔ)言等。 (2)易操作性。plc的易操作性表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面: a操作方便。對(duì)plc的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)plc采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對(duì)大中型的plc，編程器采用了crt屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號(hào)或接點(diǎn)號(hào)進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ遥缓筮M(jìn)行更改。更改的信

18、息可在液晶屏或crt上顯示。 b編程方便。plc有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可供使用。對(duì)電氣技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握理解。采用布爾助記符編程語(yǔ)言時(shí)，十分有助于編程人員的編程。 c維修方便。plc具有的自診斷功能對(duì)維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。 (3)靈活性。plc的靈活性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: a編程的靈活性。plc采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。 b擴(kuò)展的靈活性。plc的擴(kuò)展靈活性是它的一個(gè)重要特點(diǎn)。它可根據(jù)應(yīng)

19、用的規(guī)模不同，進(jìn)行容量的擴(kuò)展、功能的擴(kuò)展、應(yīng)用和控制范圍的擴(kuò)展。 c操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。2.1.3 plc的發(fā)展階段雖然plc問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，plc也迅速發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致可分三個(gè)階段：1、早期的plc（60年代末70年代中期）早期的plc一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)的plc多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時(shí)等。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在i/o接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。裝置中的器件主要采用分

20、立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的plc的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。其中plc特有的編程語(yǔ)言梯形圖一直沿用至今。2、中期的plc（70年代中期80年代中，后期）在70年代，微處理器的出現(xiàn)使plc發(fā)生了巨大的變化。美國(guó)，日本，德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為plc的中央處理單元(cpu)。這樣，使plc得功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，

21、還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程i/o模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使plc得應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。3、近期的plc（80年代中、后期至今）進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類型的plc所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高plc的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得plc軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。2.1.4 plc的分類1、小型plc小

22、型plc的i/o點(diǎn)數(shù)一般在128點(diǎn)以下，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)硬件融為一體，除了開(kāi)關(guān)量i/o以外，還可以連接模擬量i/o以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。2、中型plc中型plc采用模塊化結(jié)構(gòu)，其i/o點(diǎn)數(shù)一般在2561024點(diǎn)之間。i/o的處理方式除了采用一般plc通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過(guò)程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng)，指令系統(tǒng)更豐富，內(nèi)存容量更大，掃描速度更快。3、大型plc一般i/o點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上的稱為大型plc。大型

23、plc的軟、硬件功能極強(qiáng)。具有極強(qiáng)的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構(gòu)成三級(jí)通訊網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。大型plc還可以采用三cpu構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器的可靠性更高。2.2 plc的基本結(jié)構(gòu)1、中央處理單元(cpu)plc實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與計(jì)算機(jī)相同，如圖 所示： 圖2-1 plc硬件結(jié)構(gòu)中央處理單元(cpu)是plc的控制中樞。它按照plc系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、i/o以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)plc投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀

24、態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步提高plc的可靠性，近年來(lái)對(duì)大型plc還采用雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三cpu的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)cpu出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。2、存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。plc常用的存儲(chǔ)器類型：（1）ram （random assess

25、memory）這是一種讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。（2）eprom（erasable programmable read only memory）這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)。（3）eeprom(electrical erasable programmable read only memory)這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。plc存儲(chǔ)空間的分配雖然各種plc的cpu的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù)plc的工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下三

26、個(gè)區(qū)域：（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)（2）系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)（包括i/o映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）（3）用戶程序存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在eprom中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該plc的性能。系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)包括i/o映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計(jì)時(shí)器；計(jì)數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲(chǔ)器。（1）i/o映象區(qū)：由于plc投入運(yùn)行后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外

27、設(shè)。因此，它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(ram)以存放i/o的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作i/o映象區(qū)。一個(gè)開(kāi)關(guān)量i/o占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位（bit），一個(gè)模擬量i/o占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字（16個(gè)bit）。因此整個(gè)i/o映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開(kāi)關(guān)量i/o映象區(qū)；模擬量i/o映象區(qū)。（2）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)：除了i/o映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)還包括plc內(nèi)部各類軟設(shè)備（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）的存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無(wú)失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，前者在plc斷電時(shí)，由內(nèi)部的鋰電池供電，數(shù)據(jù)不會(huì)遺失；后者當(dāng)plc斷電時(shí)，數(shù)據(jù)被清零。1）邏輯線圈與開(kāi)關(guān)輸出

28、一樣，每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位，但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè)，只供用戶在編程中使用，其作用類似于電器控制線路中的繼電器。 另外，不同的plc還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈，具有不同的功能。2）數(shù)據(jù)寄存器與模擬量i/o一樣，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字(16 bits)。 另外，plc還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，具有不同的功能。3）計(jì)時(shí)器4）計(jì)數(shù)器用戶程序存儲(chǔ)區(qū)用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的plc，其存儲(chǔ)容量各不相同。3、電源plc電源單元包括系統(tǒng)的電源及備用電池，電源單元的作用是把外部電源轉(zhuǎn)換成內(nèi)部工作電壓。plc內(nèi)有一個(gè)穩(wěn)壓電源用于對(duì)plc的cpu

29、單元和i/o單元供電。plc的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此plc的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將plc直接連接到交流電網(wǎng)上去。2.3 plc的工作原理最初研制生產(chǎn)的plc主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的：繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn)（包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)）在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。plc的cpu則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式，

30、即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開(kāi)，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而plc掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于100ms，因此，plc采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式-掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于i/o響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，plc與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒(méi)有什么區(qū)別了。1、掃描技術(shù)當(dāng)plc投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，plc的cpu

31、以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順

32、序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。（3）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，

33、plc就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是plc的真正輸出。同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，也可以看到：采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來(lái)說(shuō)可以忽略，那么二者之間就沒(méi)有什么區(qū)別了。一般來(lái)說(shuō)，plc的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。 圖2-3 plc的掃描周期2、plc的i/o響應(yīng)時(shí)間為了增強(qiáng)plc的抗干

34、擾能力，提高其可靠性，plc的每個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制，plc采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式（掃描技術(shù)）。以上兩個(gè)主要原因，使得plc得i/o響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多，其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長(zhǎng)。所謂i/o響應(yīng)時(shí)間指從plc的某一輸入信號(hào)變化開(kāi)始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。i/o響應(yīng)時(shí)間如圖所示：第（n-1）個(gè) 掃描周期第（n+1）個(gè) 掃描周期圖2-4 i/o響應(yīng)時(shí)間2.4 plc的i/o系統(tǒng)i/o尋址方式plc的硬件結(jié)構(gòu)主要分單元式和模塊式兩種。前者將plc的主要部分

35、(包括i/o系統(tǒng)和電源等)全部安裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。后者將plc的主要硬件部分分別制成模塊，然后由用戶根據(jù)需要將所選用的模塊插入plc機(jī)架上的槽內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)plc系統(tǒng)。不論采取哪一種硬件結(jié)構(gòu)，都必須確立用于連接工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)輸入/輸出點(diǎn)與plc的i/o映象區(qū)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即給每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)以明確的地址確立這種對(duì)應(yīng)關(guān)系所采用得方式稱為i/o尋址方式。i/o尋址方式有以下三種：1、的i/o尋址方式這種i/o尋址方式是由plc制造廠家在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)plc時(shí)確定的，它的每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)都有一個(gè)明確的固定不變的地址。一般來(lái)說(shuō)，單元式的plc采用這種i/o尋址方式。2、定的i/o尋址方式這種i/o尋址方

36、式是由用戶通過(guò)對(duì)機(jī)架和模塊上的開(kāi)關(guān)位置的設(shè)定來(lái)確定的。3、件來(lái)設(shè)定的i/o尋址方式這種i/o尋址方式是有用戶通過(guò)軟件來(lái)編制i/o地址分配表來(lái)確定的2.5 西門(mén)子plc的幾種編程語(yǔ)言不同的商家的plc有不同的編程語(yǔ)言，但就某個(gè)商家而言，plc的編程語(yǔ)言也就那么幾種。下面，以西門(mén)子plc的編程語(yǔ)言為例，說(shuō)明一下，各種編程語(yǔ)言的異同。1、 順序功能圖（sfcseauential fuction chart）這是位于其它編程語(yǔ)言之上的圖形語(yǔ)言，用來(lái)編程順序控制的程序（如：機(jī)械手控制程序）。編寫(xiě)時(shí)，工藝過(guò)程被劃分為若干個(gè)順序出現(xiàn)的步，每步中包括控制輸出的動(dòng)作，從一步到另一步的轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換條件來(lái)控制，特別適

37、合于生產(chǎn)制造過(guò)程。西門(mén)子step7中的該編程語(yǔ)言是s7graph。2、梯形圖（ladladder diagram）這是使用最多的plc編程語(yǔ)言。因與繼電器電路很相似，具有直觀易懂得的特點(diǎn)很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握，特別適合于數(shù)字量邏輯控制。梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的指令構(gòu)成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，線圈代表邏輯運(yùn)算結(jié)果，常用來(lái)控制的指示燈，開(kāi)關(guān)和內(nèi)部的標(biāo)志位等。指令框用來(lái)表示定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算等附加指令。在程序中，最左邊是主流信號(hào)，信號(hào)流總是從左向右流的。3、語(yǔ)句表（stlstatement list）是一種類似于微機(jī)匯編語(yǔ)言的一種文本編程語(yǔ)言，由多條語(yǔ)句組成一個(gè)程序段。

38、語(yǔ)言表適合于經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員使用，可以實(shí)現(xiàn)某些梯形圖不能實(shí)現(xiàn)的功能。4、功能塊圖（fbdfunction block diagram）功能塊圖使用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號(hào)來(lái)表示控制邏輯，一些復(fù)雜的功能用指令框表示，適合于有數(shù)字電路基礎(chǔ)的編程人員使用。功能塊圖用類似于與門(mén)、或門(mén)的框圖來(lái)表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算，方框用“導(dǎo)線”連在一起，信號(hào)自左向右。以上幾種編程語(yǔ)言是用的比較多的幾種，其它用的相對(duì)較少，就不介紹了。第三章 基于plc的景觀照明控制系統(tǒng)3.1 概述3.1.1 景觀照明控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的景觀照明控制主要有人工控制

39、和自動(dòng)控制兩種方法，人工控制方式：需要電氣管理人員到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或配電間開(kāi)、關(guān)燈具電源，這種控制方式在冬季、雨、雪天很不方便，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用。自動(dòng)控制方式目前使用較為普遍，有采用光電管根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)自然光照度自動(dòng)控制繼電接觸器來(lái)開(kāi)、關(guān)燈塔燈具；還有一種利用程序控制板根據(jù)安裝場(chǎng)所的地理經(jīng)緯度、日出日落時(shí)間，按預(yù)先設(shè)定好程序自動(dòng)控制每天的開(kāi)、關(guān)燈具時(shí)間。自動(dòng)控制方式其優(yōu)點(diǎn)是：不用人工干預(yù)，自動(dòng)點(diǎn)亮燈塔燈具。但是，這種控制方式的缺點(diǎn)是：所有燈具同時(shí)點(diǎn)亮、同時(shí)熄滅。我們知道景觀照明場(chǎng)合并不是每一個(gè)區(qū)域都一直保持作業(yè)狀態(tài)的，這就表明這種控制方式就均存在著一個(gè)弊端：電能大量浪費(fèi)。鑒于以上兩種控制方式的缺點(diǎn)， pl

40、c景觀照明控制系統(tǒng)主要由工業(yè)控制中廣泛使用的高可靠性控制器件plc控制模塊和通過(guò)plc控制模塊控制的強(qiáng)電輸出系統(tǒng)即交流接觸器組成，而且無(wú)須專人值守。plc景觀照明控制系統(tǒng)，可以通過(guò)實(shí)際需要編寫(xiě)相應(yīng)的程序來(lái)控制景觀照明，使照明系統(tǒng)工作在全自動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)將按先設(shè)定的若干基本狀態(tài)進(jìn)行工作，如自動(dòng)開(kāi)啟時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間、自動(dòng)時(shí)間轉(zhuǎn)換等，這些狀態(tài)會(huì)按預(yù)先設(shè)定的時(shí)間相互自動(dòng)地切換。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)照明系統(tǒng)的自動(dòng)控制。3.1.2 plc控制景觀照明的優(yōu)點(diǎn)plc控制電路相對(duì)于電器控制電路的優(yōu)點(diǎn)1、控制方式上看：電器控制硬接線，邏輯一旦確定，要改變邏輯或增加功能很是困難；而plc軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或

41、增加功能。2、工作方式：電器控制并行工作，而plc串行工作，不受制約。3、控制速度：電器控制速度慢，觸點(diǎn)易抖動(dòng)；而plc通過(guò)半導(dǎo)體來(lái)控制，速度很快，無(wú)觸點(diǎn)，顧而無(wú)抖動(dòng)一說(shuō)。4、定時(shí)、記數(shù)：電器控制定時(shí)精度不高，容易受環(huán)境溫度變化影響，且無(wú)記數(shù)功能；plc時(shí)鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時(shí)范圍寬；有記數(shù)功能。5、可靠、維護(hù)：電器控制觸點(diǎn)多，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損和電弧燒傷，接線也多，可靠、維護(hù)性能差；plc無(wú)觸點(diǎn)，壽命長(zhǎng)，且有自我診斷功能，對(duì)程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)方便。3.2 plc 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制方法系統(tǒng)采用主從控制方式，包括一個(gè)主控制器、若干驅(qū)動(dòng)器和接口。主從式控制器采用總線連接（如圖所示

42、）。主控制器接入交流電，通過(guò)變換向主模塊供電，并通過(guò)總線向驅(qū)動(dòng)器供電?？偩€采用全兩線制方式，承擔(dān)雙重作用，一方面?zhèn)鬟f控制信號(hào)，一方面向驅(qū)動(dòng)器供電。主模塊通過(guò)向驅(qū)動(dòng)器的地址發(fā)布命令來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制。具有單一地址和成組地址兩種形式，景觀效果通過(guò)主模塊向各驅(qū)動(dòng)器發(fā)布地址命令和成組地址命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這種控制方式，利用機(jī)能夠很容易實(shí)現(xiàn)景觀照明的在線方案調(diào)整，達(dá)到柔性控制。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)有三路輸出，分別控制紅色、綠色、藍(lán)色三種顏色的燈，通過(guò)三種基色燈的組合，可以形成白色（紅、綠、藍(lán)）、紅色、黃色、淺藍(lán)（綠、藍(lán)）、綠色、藍(lán)色、粉紅等七種顏色。3.3控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.3.1 plc機(jī)型的選擇s7-200系列pl

43、c有cpu21xcpu22x兩代產(chǎn)品，其中cpu22x型plc有cpu221,cpu222cpu224和cpu224四種基本型號(hào)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用s7-200 cpu224。cpu224集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)，可連成7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量i/o或35路模擬量i/o點(diǎn)13kb程序和存儲(chǔ)空間。cpu224主機(jī)共有i0.0-0.7,i1.0-i1.514個(gè)輸入點(diǎn)，q0.0-q0.7、q1.0-q1.110個(gè)輸出點(diǎn)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用i0.0-0.2兩個(gè)輸入，q0.0-q0.7、q1.0九個(gè)輸出。3.3.2輸入輸出接口的選擇(1)plc開(kāi)關(guān)量輸入接口plc開(kāi)關(guān)量輸入接口

44、按使用的電源不同有三種類型：直流12-24v，交流100-120v或200-240v輸入接口與交直流（ac/dc）12-24v輸入接口。本系統(tǒng)選用交流200-240v輸入接口。如圖5-4所示(2)plc開(kāi)關(guān)量輸出接口開(kāi)關(guān)量輸出接口是把plc把內(nèi)部信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行信號(hào)的各種開(kāi)關(guān)信號(hào)。在開(kāi)關(guān)量輸出接口中，晶體管輸出型的接口只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出接口。晶閘管輸出型接口只能帶交流負(fù)載，屬于交流負(fù)載。繼電器型的輸出接口可帶直流負(fù)載也可帶交流負(fù)載，屬于交直流輸出接口。本系統(tǒng)選用繼電器型輸出接口。如圖5-8所示（3）繼電器的選擇選擇輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)輸出的累積電流必須小

45、于公共端所允許通過(guò)的電流。本系統(tǒng)選用fx2n繼電器輸出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下所示項(xiàng)目繼電器輸出最大負(fù)載電阻負(fù)載2a/1點(diǎn) 8a/4點(diǎn)com感性負(fù)載80va燈負(fù)載100w3.4 plc景觀照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（鳳凰山動(dòng)感鳳凰噴泉設(shè)計(jì)）噴泉景觀為人們展示了一幅五彩繽紛優(yōu)美動(dòng)人的場(chǎng)景。荷香湖是可沉降式浮筒與噴泉設(shè)備相組合的智能控制音樂(lè)噴泉，由電腦、計(jì)算機(jī)控制集水、電、聲、光一體。南北長(zhǎng)米，東西寬米，依靠自身浮力靜臥于湖面之上。其水型由處動(dòng)感孔雀開(kāi)屏、處變頻跑泉、處一維數(shù)控噴泉、處鯤鵬展翅噴泉以及水禮花和螺旋花組合而成。各種水型在智能控制系統(tǒng)下依次啟動(dòng)，水柱和余盞三色燈燈光伴隨著優(yōu)雅的樂(lè)曲，夢(mèng)幻般地起伏交叉生輝。

46、隨著燈光顏色的變換，熱烈歡樂(lè)的水姿令人心曠神怡、嘆為觀止、流連忘返。蓮魚(yú)湖噴泉為程序控制噴泉。中間主噴依據(jù)鳳凰的形狀，把余盞三色燈和噴頭組裝在一起。水柱的高度各有不同，其燈光的顏色也在程序的控制下不斷變換，燈光映照在湖面上下呼應(yīng)五彩斑斕。背對(duì)鳳凰山面向蓮魚(yú)湖呈現(xiàn)在人們面前的是一只翩翩起舞的鳳凰。在主噴的兩側(cè)，為兩只動(dòng)感鳳凰，翅膀上下擺動(dòng)的同時(shí)尾部也在左右擺動(dòng)，似鳳凰戲水，在主噴靜態(tài)映襯下更顯得活靈活現(xiàn)。3.4.1 景觀圖形狀3.4.2 i/o分配 q0.0為噴泉?jiǎng)痈续P凰頭部不紅色燈光，q0.1為頭部藍(lán)色燈光，q0.2為頭部綠色燈光。q0.3為翅膀紅色燈光，q0.4為翅膀藍(lán)色燈光，q0.5為翅膀

47、綠色燈光。q0.6為尾部紅色燈光，q0.7為尾部藍(lán)色燈光，q1.0為尾部綠色燈光。sb1為開(kāi)關(guān)i0.1合上，sb2為開(kāi)關(guān)i0.1關(guān)上。輸入輸出原件功能地址原件功能地址sb1啟動(dòng)i0.1km1照明q0.0sb2停止i0.1km2照明q0.1km3照明q0.2km4照明q0.3km5照明q0.4km6照明q0.5km7照明q0.6km8照明q0.7km9照明q1.03.4.3 外部接線圖i0.1 3.4.4 順序功能圖sm0.0 m0.0 i0.1 q0.4q1.0t37q0.0m0.1 m0.3m0.2 t37 t38q0.6q0.5q0.1t38 q0.7t39q0.3q0.2t39 3.4.

48、5程序簡(jiǎn)介當(dāng)合上i0.1后，q0.0、q0.4、q1.0 亮，經(jīng)過(guò)5秒后q0.0、q0.4、q1.0滅，q0.1、q0.5、q0.6亮，再5秒后q0.1、q0.5、q0.6滅，q0.2、q0.3、q0.7亮，5秒后q0.2、q0.3、q0.7滅，q0.0、q0.4、q1.0亮依次循環(huán)，關(guān)上i0.1程序全部停止。3.4.6程序梯形圖3.4.7led景觀燈的特點(diǎn)類型led投光燈型號(hào)水底燈qm004外徑尺寸1（mm）燈光顏色彩色材質(zhì)鋁供電電壓12（v）功率6（w）光通量100（lm）壽命100000（h）封裝工藝集成式特性： 采用優(yōu)質(zhì)超高亮led發(fā)光二極管發(fā)光，具有功耗小、產(chǎn)生熱量低、命長(zhǎng)、耐沖擊、

49、可靠性高等特點(diǎn)。 采用紅、綠、藍(lán)三基色發(fā)光二極管混色產(chǎn)生七色效果，能滿足不同場(chǎng)合對(duì)發(fā)光色彩的要求。 顏色純正，發(fā)光均勻，穿透煙、霧能力強(qiáng)。在濃煙或濃霧時(shí)能清晰看見(jiàn)。是其他任何光源不可比擬的。 壽命長(zhǎng)，平均壽命達(dá)8萬(wàn)10萬(wàn)小時(shí)。 電源開(kāi)啟和關(guān)閉方式有自動(dòng)控制（光控）和人工控制（手動(dòng)）兩種，客戶可按需要自由選擇。 安裝方便，維護(hù)費(fèi)用低。該產(chǎn)品也可以直接安裝在多種水底燈上，是適用于大型游泳館、公園水池、廣場(chǎng)噴泉、人工瀑布、水族館等特殊環(huán)境的裝飾照明等景觀照明的理想選擇。我公司生產(chǎn)的led水底燈有種規(guī)格，多種顏色，多種外形可供選擇。變色方式可以是漸變、跳變、跳漸變和單色等功能。特點(diǎn)：全部采用進(jìn)口1w大

50、功率led為光源，壽命長(zhǎng)、功耗低、色彩純正、無(wú)污染等顯著優(yōu)點(diǎn)。配合dmx512控制系統(tǒng)能達(dá)到多種顏色變化效果?？砷L(zhǎng)期浸沒(méi)水底工作，防護(hù)等級(jí)高達(dá)ip68；采用低壓直流電源供電，安全可靠，優(yōu)質(zhì)不銹銅外殼，美觀大方，安全可靠 結(jié) 論本文是在*老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。*老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。她淵博的知識(shí)、開(kāi)闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。同時(shí)，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我也學(xué)到了許多了關(guān)于微生物發(fā)酵方面的知識(shí)，實(shí)驗(yàn)技能有了很大的提高。另外，我還要特別感謝師姐對(duì)我實(shí)驗(yàn)以及論文寫(xiě)作的指導(dǎo)，她為我完成這篇論文提供

51、了巨大的幫助。還要感謝，劉紅超和陳強(qiáng)同學(xué)對(duì)我的無(wú)私幫助，使我得以順利完成論文。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室的*老師也時(shí)常幫助我，在此我也衷心的感謝他。最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝謝 辭從接受課題到現(xiàn)在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文,衷心的感謝我的指導(dǎo)老師*老師給予了精心的指導(dǎo)和熱情的幫助,尤其在課題設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備階段和本人的數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)階段,導(dǎo)師提出許多寶貴的設(shè)計(jì)意見(jiàn),在最后的測(cè)試修改階段老師在百忙之中抽出時(shí)間為我們提供了必要的幫助,這樣使得我們得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作,在短暫的一個(gè)月的相處時(shí)間里,老師淵博的知識(shí),敏銳的思路和實(shí)事求是的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象,這將使得我終身受益,謹(jǐn)此向老師表

52、示衷心的感謝和崇高的敬意.參考文獻(xiàn)1李長(zhǎng)久，plc原理及應(yīng)用m，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2006年2廖常初，s7-200plc編程及應(yīng)用m，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2006年3李道霖，電氣控制與plc原理及應(yīng)用m，北京，電子工業(yè)出版社，2004年4劉介才，工廠供電m，第四版，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2006年5吳曉君, 電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用m，北京，中國(guó)建材工業(yè)出版社,20046史國(guó)生，電氣控制與可編程控制器技術(shù)m，第二版，北京，化學(xué)工業(yè)出版社心,20057吳中俊, 黃永紅，可編程控制器原理及應(yīng)用m，第二版，北京， 機(jī)械工業(yè)社,20058陳在平, 趙相賓，可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)m，北

53、京，機(jī)械工業(yè)社,20059王兆義，可編程控制器教程m，北京，機(jī)械工業(yè)出版社,200310孫平， 可編程控制器原理及應(yīng)用m，北京，高等教育出版社,2003 11王淑英，電氣控制與plc控制技術(shù)m，北京，機(jī)械工業(yè)出版社,200612王常力，羅安分布式控制系統(tǒng)（dcs）設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例m,電子工業(yè)出版社2004.8p19-p2313李敏 ， eda9033三相工頻交流電參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊國(guó)外電子元器件m,2003年第3 期p31-p33 14邱野， 中低壓配電網(wǎng)自動(dòng)化的必要性及其plc實(shí)現(xiàn)方案廣東電力m2003年10月 vol116 no1515范逸之, 陳立元.與串行通信控制m, 北京：清華大學(xué)出版社

54、，16竇振中, 汪立森.系列單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)例m,北京：北京航空航天大學(xué)出版社，plcprogrammable logic controllers (plc), a computing device invented by richard e. morley in 1968, have been widely used in industry including manufacturing systems, transportation systems, chemical process facilities, and many others. at that time, the plc replaced the hardwired logic with soft-wired logic or so-called relay ladder logic (rll), a programming language visually resembling the hardwired logic, and reduced thereby the configuration time from 6 months down to 6 days moody and morley, 1999. although pc based control has started to