PLC控制花樣噴泉設(shè)計(jì)12教學(xué)教材

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PLC控制花樣噴泉設(shè)計(jì)12高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文基于PLC的花樣噴泉設(shè)計(jì)考生姓名：準(zhǔn)考證號(hào)：專(zhuān)業(yè)層次：本科院（系）：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院指導(dǎo)教師：羅玉龍職稱(chēng)：講師重慶科技學(xué)院二O一0年十二月二十五日高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文基于PLC的花樣噴泉設(shè)計(jì)考生姓名：準(zhǔn)考證號(hào)：專(zhuān)業(yè)層次：本科指導(dǎo)教師：羅玉龍?jiān)海ㄏ担簷C(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院重慶科技學(xué)院二O一0年十二月二十五日摘要PLC是一種以微處理器為基礎(chǔ)、帶有指令存儲(chǔ)器和輸入輸出接口,綜合了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)的新一代工業(yè)控制裝置。具

2、有使用方便，運(yùn)行可靠，控制程序段設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)傳統(tǒng)的噴泉控制系統(tǒng)一旦設(shè)計(jì)好控制電路，就不能隨意改變噴水花樣及噴水時(shí)間等問(wèn)題，本設(shè)計(jì)結(jié)合西門(mén)子S7-200可編程控制器設(shè)計(jì)能適應(yīng)不同季節(jié)、不同場(chǎng)合的噴水要求目的的花樣噴泉系統(tǒng)。該花樣噴泉控制系統(tǒng)不但實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)轉(zhuǎn)換花樣噴泉的噴水樣式，而且提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性，具有一定的工程應(yīng)用和推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：PLC；花樣噴泉；控制系統(tǒng)ThepatterndesignbasedonPLCfountainABSTRACTPLCisamicroprocessor-based,withinstructionmemoryandinput-outputinter

3、face,acombinationofmicro-electronictechnology,computertechnology,automationtechnology,communicationstechnology,anewgenerationofindustrialcontroldevicesItiseasytouse,reliableoperationandcontrolproceduresdesignedtobesimple.Accordingtothetraditionalfountaincontrolsystemdesigncontrolcircuit,ifcannotchan

4、gepatternandspraywater,time,etc.ThisdesignwithSiemensS7-200PLCdesigncanadaptdifferentseason,thedifferentrequirementsofthewaterfountainsystemdesignspurpose.Thisfigurefountaincontrolsystemnotonlyrealizestheautomaticconversionpatternofthefountainofthewater,andimprovethesystemofstyle,thereliabilityandsa

5、fetyofengineeringapplicationanddisseminationvalue.Keywords:PLCcontrol,patternfountainsystem目錄TOCo1-2hzuHYPERLINKl_Toc282081741中文摘要PAGEREF_Toc282081741hIHYPERLINKl_Toc282081742英文摘要PAGEREF_Toc282081742hIIHYPERLINKl_Toc2820817431緒論P(yáng)AGEREF_Toc282081743h1HYPERLINKl_Toc2820817442PLC的簡(jiǎn)介PAGEREF_Toc282081744

6、h2HYPERLINKl_Toc2820817452.1PLC的發(fā)展歷史PAGEREF_Toc282081745h2HYPERLINKl_Toc2820817462.2PLC的結(jié)構(gòu)PAGEREF_Toc282081746h2HYPERLINKl_Toc2820817472.3PLC的特點(diǎn)PAGEREF_Toc282081747h4HYPERLINKl_Toc2820817482.4PLC的編程語(yǔ)言PAGEREF_Toc282081748h5HYPERLINKl_Toc2820817492.5PLC的主要功能PAGEREF_Toc282081749h6HYPERLINKl_Toc28208175

7、02.6PLC的經(jīng)濟(jì)性分析PAGEREF_Toc282081750h6HYPERLINKl_Toc2820817512.7可編程序控制器應(yīng)用PAGEREF_Toc282081751h7HYPERLINKl_Toc2820817522.8PLC發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)PAGEREF_Toc282081752h8HYPERLINKl_Toc2820817533噴泉的設(shè)計(jì)要求PAGEREF_Toc282081753h9HYPERLINKl_Toc2820817543.1噴泉規(guī)模的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc282081754h9HYPERLINKl_Toc2820817553.2噴泉水柱的分布PAGEREF_T

8、oc282081755h10HYPERLINKl_Toc2820817564PLC控制系統(tǒng)總設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc282081756h11HYPERLINKl_Toc2820817574.1PLC控制花樣噴泉運(yùn)行要求的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc282081757h11HYPERLINKl_Toc2820817584.2噴泉的運(yùn)行流程圖的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc282081758h11HYPERLINKl_Toc2820817594.3噴泉的運(yùn)行過(guò)程的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc282081759h12HYPERLINKl_Toc2820817604.4噴泉控制原理PAGEREF_Toc28

9、2081760h12HYPERLINKl_Toc2820817614.5花樣噴泉PLC控制接線(xiàn)圖的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc282081761h12HYPERLINKl_Toc2820817624.6花樣噴泉PLC控制輸入輸出點(diǎn)分配的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc282081762h13HYPERLINKl_Toc2820817634.7花樣噴泉PLC控制梯形圖的設(shè)計(jì)PAGEREF_Toc282081763h13HYPERLINKl_Toc2820817645程序調(diào)試PAGEREF_Toc282081764h21HYPERLINKl_Toc2820817656結(jié)論P(yáng)AGEREF_Toc282081

10、765h25HYPERLINKl_Toc282081766致謝PAGEREF_Toc282081766h26HYPERLINKl_Toc282081767參考文獻(xiàn)PAGEREF_Toc282081767h27HYPERLINKl_Toc282081768論文原創(chuàng)性聲明附錄：開(kāi)題報(bào)告1緒論噴泉象征力量，象征智慧，富有動(dòng)感和生氣，是一種流動(dòng)的建筑。它給人帶來(lái)清新環(huán)境，給人們帶來(lái)一種無(wú)限遐想和美的享受。近年來(lái)，由于工業(yè)的發(fā)展、人口的增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)達(dá)，使自然環(huán)境受到限制，又由于現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，面臨新技術(shù)革命浪潮挑戰(zhàn)的新形勢(shì)，人們對(duì)優(yōu)雅的環(huán)境生存、創(chuàng)造新的文化生活、追求更豐富多彩的生活情趣的要求越來(lái)

11、越高。噴泉贏得了人們的廣泛喜愛(ài)，因此噴泉在園林建筑、旅游事業(yè)中受到了極大的重視。隨著改革開(kāi)放的進(jìn)一步深化，在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的英明決策下，舊城改造和新城建設(shè)日新月異，所以城市對(duì)噴泉水景建筑實(shí)施再次體現(xiàn)了各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高瞻遠(yuǎn)矚和英明決策，實(shí)現(xiàn)了人民提高生活質(zhì)量、美化生存空間的迫切愿望。噴泉的建成將為創(chuàng)造良好的旅游和投資環(huán)境、提高城市品位奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，將會(huì)反映城市的政治、科技、文化、經(jīng)濟(jì)、人民精神面貌的提高，同時(shí)也大大改善了周邊環(huán)境，所以噴泉設(shè)計(jì)必須具備當(dāng)今世界一流水平，尤其在科技含量方面更為重要，真正使噴泉這個(gè)形象工程成為集政治、娛樂(lè)、休閑、經(jīng)濟(jì)交流、旅游觀(guān)光為一體.噴泉是人工環(huán)境中最富有生命力的噴泉,它

12、具有分隔空間、增加層次、凈化空氣美化環(huán)境的作用?，F(xiàn)代高科技采用PLC控制，利用PLC體積小，功能強(qiáng)，可靠性高，且具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性的特點(diǎn)，通過(guò)改變噴泉的控制程序或改變方式選擇開(kāi)關(guān)，多姿的噴泉造型、視覺(jué)形象、色彩變換三位一體的超自然享受。隨著我國(guó)人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，對(duì)于精神生活的要求也在不斷提高，為進(jìn)一步改造環(huán)境景觀(guān)，建設(shè)一個(gè)噴泉是很有必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和生活水平的不斷提高，尤其是噴泉在城市和社區(qū)環(huán)境建設(shè)中起著尤其重要的作用。當(dāng)今噴泉工程和高新技術(shù)的結(jié)合正是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)，在許多休閑廣場(chǎng)、景區(qū)或游樂(lè)場(chǎng)所里，人們經(jīng)常看到噴泉按一定的規(guī)律噴水，由于噴泉工程中采用了大量

13、的高新技術(shù)，從而使噴泉效果更加絢麗多彩，婀娜多姿，令人賞心悅目、流連忘返。在游人和居民經(jīng)常光顧的場(chǎng)所，如公園、廣場(chǎng)、旅游景點(diǎn)及一些知名建筑前，經(jīng)常會(huì)修建一些噴泉供人們休閑、觀(guān)賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣，如果再與五顏六色的燈光相配合，在和和諧優(yōu)雅的音樂(lè)中，更使人心曠神怡，流連忘返。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)講述的是如何利用PLC控制噴泉噴水方式，產(chǎn)生各種的樣式。是一個(gè)以S7-200PLC控制為核心的花樣噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?；訃娙赑LC的控制之下，噴出各種各樣的水柱，給人以一種視覺(jué)上美的享受。2PLC的簡(jiǎn)介2.1PLC的發(fā)展歷史起源：1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司提出取代繼電器控制裝置的要求。196

14、9年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司的生產(chǎn)線(xiàn)上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程控制器，稱(chēng)Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)PDP-141971年，日本研制出第一臺(tái)DCS-81973年，德國(guó)研制出第一臺(tái)PLC1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái)PLC發(fā)展：20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Pr

15、ogrammableLogicController（PLC）。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性?xún)r(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得

16、到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。2.2PLC的結(jié)構(gòu)PLC和一般的微型計(jì)算機(jī)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。PLC的硬件系統(tǒng)由微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(EPROM，ROM)、輸入輸出(I/O)部件、電源部件、編程器、I/O擴(kuò)展單元和其他外圍設(shè)備組成。各部分通過(guò)總線(xiàn)(電源總線(xiàn)、控制總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn))

17、連接而成。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：外設(shè)I/O接口輸出部件存儲(chǔ)器EPROM微處理器運(yùn)算器控制器電源輸入部件I/O擴(kuò)展接口I/O擴(kuò)展單元受控元件輸入信號(hào)外部設(shè)備圖2-1PLC結(jié)構(gòu)圖a、電源PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(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b.中央處理單元(CPU)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(hù)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)，

18、并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)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(hù)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。c、存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)

19、器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。d、輸入輸出接口電路1、現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。2、現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。e、功能模塊如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊f、通信模塊PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合，通?？煞譃橄到y(tǒng)程序和用戶(hù)程序兩大部分。系統(tǒng)程序是每一個(gè)PLC成品必須包括的部分，由PLC廠(chǎng)家提供，用于控制PLC本身的運(yùn)行，系統(tǒng)程序固化在EPROM中。用戶(hù)程序是由用戶(hù)根據(jù)控制需要而編寫(xiě)的程序。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個(gè)完整的PL

20、C系統(tǒng)，他們是相輔相成，缺一不可的。2.3PLC的特點(diǎn)可編程序控制器是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的機(jī)械手系統(tǒng)，它們的控制形式大都采用可編程序控制器控制，特別是在智能化要求程度高容量大的現(xiàn)代化工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)中應(yīng)用更為普遍。其主要原因是因?yàn)镻LC具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）、靈活、通用在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制器件是大量的繼電器，整個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)好的電器控制圖，由人工布線(xiàn)、焊接、固定等手段組裝完成的，其過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如果因?yàn)楣に嚿系纳栽S變化，需要改變電器控制系統(tǒng)的話(huà)，那么原先的整個(gè)電器控制系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進(jìn)行布線(xiàn)、焊接、固定等工

21、作，浪費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)間。而可編程控制器是通過(guò)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改變的話(huà)，只需要修改程序以及改動(dòng)極少量的接線(xiàn)即可。而且，同一臺(tái)可編程控制器還可以用于不同的控制對(duì)象，只要改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求，因此具有很大的靈活性、通用性。2）、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)對(duì)于機(jī)械手系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可靠性、抗干擾能力是非常重要的指標(biāo)，如何能在各種工作環(huán)境和條件(如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵超高溫等)下，平穩(wěn)可靠的工作，將故障率降至最低，是研制每一種控制系統(tǒng)必須考慮的問(wèn)題?，F(xiàn)代PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其可靠性程度是使用機(jī)械

22、觸點(diǎn)的繼電器所無(wú)法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠的工作，在其設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施，使其可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。3）、操作方便、維修容易PLC采用電氣操作人員熟悉的梯形圖和功能助記符編程，使用戶(hù)十分方便的讀懂程序和編寫(xiě)、修改程序。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，幾乎不需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)知識(shí)。工程師編好的程序十分清晰直觀(guān)，只要寫(xiě)好操作說(shuō)明書(shū)，操作人員經(jīng)短期的學(xué)習(xí)就可以使用。4）、功能強(qiáng)現(xiàn)代PLC不僅具有條件控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制功能，而且還能完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等。因此，它既可控制開(kāi)關(guān)量，又可控制模擬量；既可控

23、制一個(gè)機(jī)械手，又可控制一個(gè)機(jī)械手群；既可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)；既可現(xiàn)場(chǎng)控制，又可遠(yuǎn)程控制。5）、體積小、重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化由于PLC采用了半導(dǎo)體集成電路。因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)。且PLC是為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、體積小巧，并由于具備很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，因而成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備。同樣，可編程序控制器控制也有其不足的地方，在性?xún)r(jià)比上要高于繼電器控制和單片機(jī)控制，其開(kāi)發(fā)潛力要差于單片機(jī)，并且通用性不好，不同廠(chǎng)家的可編程序控制器以及其附屬單元都是固定專(zhuān)用等等。2.4PLC的編程語(yǔ)言在IEC6113

24、1-3中，規(guī)定了控制邏輯編程中的語(yǔ)法、語(yǔ)義和顯示，并對(duì)以往編程語(yǔ)言進(jìn)行了部分修改后形成目前通用的5種語(yǔ)言。在這5種語(yǔ)言中，有3種是圖形化語(yǔ)言，2種是文本化語(yǔ)言。圖形化編程語(yǔ)言包括：梯形圖（LDLadderDiagram）、功能塊圖（FBDFunctionBlockDiagram）、順序功能圖（SFCSequentialFunctionChart）。文本化編程語(yǔ)言包括：指令表(IL-InstructionList)和結(jié)構(gòu)化文本(ST-StruturedText)。繼電器梯形圖編程語(yǔ)言是PLC首先采用的編程語(yǔ)言，也是PLC最普遍采用的編程語(yǔ)言。梯形圖編程語(yǔ)言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)

25、的。PLC的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。指令表編程語(yǔ)言類(lèi)似于計(jì)算機(jī)中的助記符匯編語(yǔ)言，它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。所謂指令表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來(lái)代表可編程控制器的某種操作功能。2.5PLC的主要功能PLC是一種應(yīng)用面很廣、發(fā)展非常迅速的工業(yè)自動(dòng)化裝置，在工廠(chǎng)自動(dòng)化(FA)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)內(nèi)占重要地位。PLC系統(tǒng)主要有以下功能：多種控制功能；數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能；通信聯(lián)網(wǎng)功能；輸入、輸出接口調(diào)理功能；人機(jī)界面功能；編程、調(diào)試功能。PLC的重量、體積、功耗和硬件價(jià)格一直在降低，雖然軟件價(jià)格占的比重有

26、所增加，但是各廠(chǎng)商為了競(jìng)爭(zhēng)也相應(yīng)地降低了價(jià)格。另外，采用PLC還可以大大縮短設(shè)計(jì)、編程和投產(chǎn)周期，使總價(jià)格進(jìn)一步降低。PLC產(chǎn)品面臨現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的發(fā)展，將再次革新，滿(mǎn)足工業(yè)與民用控制的更高需求。2.6PLC的經(jīng)濟(jì)性分析綜上所述，在各種環(huán)境中，使用PLC控制機(jī)構(gòu)設(shè)備，生產(chǎn)流水線(xiàn)和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制將越來(lái)越廣泛。對(duì)PLC的經(jīng)濟(jì)分析，應(yīng)從以下幾方面考慮：1）、從影響成本的各個(gè)因素綜合考慮對(duì)目前生產(chǎn)設(shè)備控制裝置來(lái)說(shuō)，有三種類(lèi)型：繼電器控制；半導(dǎo)體器件控制；PLC控制。價(jià)格僅是選擇PLC品牌的一個(gè)因素，而可靠性是選擇控制裝置時(shí)需要考慮的又一個(gè)重要因素。2）、從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期長(zhǎng)短考慮不論是對(duì)舊設(shè)備進(jìn)行改造，

27、還是設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備。毫無(wú)疑問(wèn)，生產(chǎn)、設(shè)計(jì)周期越短越好，甚至希望邊設(shè)計(jì)、邊安裝、邊調(diào)試和邊生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動(dòng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線(xiàn)，就能馬上組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)約了勞動(dòng)力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場(chǎng)。這無(wú)疑給企業(yè)增加了活力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。如果把這些要求得以實(shí)現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿(mǎn)足，而PLC則完全可以實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槭褂肞LC不必改動(dòng)外部設(shè)備接線(xiàn)，只要對(duì)軟件進(jìn)行一些改變就可以了。也就是說(shuō)只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。這既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)捷，可以達(dá)到事半功倍的效果。據(jù)調(diào)查，目前我國(guó)70%的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，都是采用繼電器進(jìn)行控制的，除了可靠

28、性差外，程序設(shè)計(jì)也很繁雜。從方案的確立到技術(shù)條件的設(shè)計(jì)以及施工的設(shè)計(jì)，圖面的工作量很大，這勢(shì)必造成設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。而采用PLC控制可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。設(shè)計(jì)人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來(lái)輸入，或修改程序使得梯形圖能準(zhǔn)確無(wú)誤地反映生產(chǎn)要求。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫(xiě)程序并把它存儲(chǔ)在EEPROM模塊中去，需要加工哪種產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時(shí)調(diào)用，這既簡(jiǎn)單、方便又保密。2.7可編程序控制器應(yīng)用可編程序控制器PC（ProgrammableController）又稱(chēng)可編程序控制器PLC（ProgrammableLogicController

29、），是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相接合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿(mǎn)足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電器操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)形式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語(yǔ)言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶(hù)程序的編制清晰直觀(guān)、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線(xiàn)修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計(jì)算機(jī)接口、

30、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備告訴計(jì)數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電接觸控制系統(tǒng)在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通、等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC的應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。2.8PLC發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)現(xiàn)代PLC的發(fā)展主要有兩個(gè)趨勢(shì)：一是向體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)和價(jià)格更低的微小型方面發(fā)展；二是向大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、好的兼容性和多功能方面發(fā)展。1）、大型網(wǎng)絡(luò)化主要是朝DCS方向發(fā)展，使其具有DCS系統(tǒng)的一些功能。網(wǎng)絡(luò)化和通信能力強(qiáng)是PLC發(fā)展的一個(gè)重要方面，向下可將多個(gè)PLC、I

31、/O框架相連，向上與工業(yè)計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)、MAP網(wǎng)等相連構(gòu)成整個(gè)工廠(chǎng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。2）、多功能隨著自調(diào)整、步進(jìn)電機(jī)控制、位置控制、伺服控制等模塊的出現(xiàn)，使PLC控制領(lǐng)域更加寬廣。3噴泉的設(shè)計(jì)要求3.1噴泉規(guī)模的設(shè)計(jì)該噴泉占地面積俯視圖為正方形，其面積S=100平方米；噴射范圍俯視圖為圓形，其半徑R=4.5m。噴泉概況平面圖如3-1：圖3-1噴泉概況平面圖圖3-1中，噴泉由5種不同的水柱組成。其中1表示大水柱所在的位置，其水柱較大，噴射高度較高；2表示中水柱所在的位置，由六支中水柱均勻分布在2的圓（r=2m）的軌跡上，水量比大水柱的水量小，其噴射高度比大水柱低；3表示小水柱，它由150支小水柱

32、均勻分布在3（r=3m）的圓的軌跡上，其水柱較細(xì)，其噴射高度比中水柱略矮；4和5為花朵式和旋轉(zhuǎn)式噴泉，各由19支噴頭組成，均勻分布在4和5的圓（r=4m）的軌跡上，其水量壓力均較弱。3.2噴泉水柱的分布該噴泉的回水池俯視圖為圓形，與噴泉噴射范圍俯視圖為同心圓，且半徑相等。回水池的深度為2m。該回水池由1個(gè)半徑為100cm的圓水池和3個(gè)有效寬度為50cm的圓環(huán)水池組成，且各個(gè)水池之間相通，連接池寬度為50cm，3個(gè)圓環(huán)水池的半徑分別為2m、3m、4m。如圖3-2所示：圖3-2回水池的設(shè)計(jì)回水池上方由金屬欄嵌入式覆蓋。大水柱噴頭的內(nèi)徑d=50mm，中水柱噴頭的內(nèi)徑d=30mm，小水柱噴頭的內(nèi)徑d=

33、20mm，花朵噴泉和旋轉(zhuǎn)噴泉的內(nèi)徑d=30mm。大水柱高度h=5m，中水柱高度h=3m，小水柱高度h=2m，花朵噴泉和旋轉(zhuǎn)噴泉的噴水高度h=1m。4PLC控制系統(tǒng)總設(shè)計(jì)4.1PLC控制花樣噴泉運(yùn)行要求的設(shè)計(jì)1）、要設(shè)計(jì)一個(gè)啟動(dòng)按鈕，按下啟動(dòng)按鈕，噴泉進(jìn)入運(yùn)行等待狀態(tài)。2）、要設(shè)計(jì)一個(gè)單步連續(xù)運(yùn)行方式按鈕，按下噴泉的單步連續(xù)運(yùn)行方式按鈕，該噴泉默認(rèn)為連續(xù)運(yùn)行方式。3）、要設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)方式按鈕，按下噴泉噴水花樣的循環(huán)方式按鈕，噴泉開(kāi)始運(yùn)行，并設(shè)計(jì)每一個(gè)循環(huán)花樣有八種，每隔6s改變一次花樣。在連續(xù)運(yùn)行方式下，噴水花樣將一直循環(huán)下去，在單步運(yùn)行方式下，噴水花樣只運(yùn)行一個(gè)循環(huán)。按下其他任意一個(gè)循環(huán)方式按

34、鈕，噴泉噴水花樣的循環(huán)方式立刻改變。4）、要設(shè)計(jì)一個(gè)停止按鈕,按下停止按鈕，噴泉停止運(yùn)行。4.2噴泉的運(yùn)行流程圖的設(shè)計(jì)圖4-1噴泉的運(yùn)行流程圖4.3噴泉的運(yùn)行過(guò)程的設(shè)計(jì)按下噴泉控制系統(tǒng)的啟動(dòng)按鈕，首先大水柱從地而起，直射天空；6s后，大水柱消失，緊接著六支中水柱競(jìng)相射向天空；最后所有水柱噴泉一齊迸發(fā)。整個(gè)過(guò)程分為8段，每段6s，且自動(dòng)轉(zhuǎn)換，全過(guò)程為48s。當(dāng)單步連續(xù)開(kāi)關(guān)置于連續(xù)，花樣選擇開(kāi)關(guān)置于1時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)作順序如下：12（1+3+4）（2+5）（1+2）（2+3+4）（2+4）（1+2+3+4+5）1，周而復(fù)始，直到按下停止按鈕，水柱噴泉才停止工作；當(dāng)單步連續(xù)開(kāi)關(guān)置于單步時(shí)，噴泉水柱

35、的動(dòng)作只運(yùn)行一個(gè)循環(huán)。花樣選擇開(kāi)關(guān)置于2時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)作順序如下：12（2+4）（2+5）（1+2）（2+3+4）（1+3+4）（1+2+3+4+5）1?；舆x擇開(kāi)關(guān)置于3時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)作順序如下：12（1+3+4）（1+2）（2+5）（2+3+4）（2+4）（1+2+3+4+5）1?；舆x擇開(kāi)關(guān)置于4時(shí)，其噴泉水柱的動(dòng)作順序如下：12（1+3+4）（2+5）（1+2）（2+4）（2+3+4）（1+2+3+4+5）1。4.4噴泉控制原理噴泉控制系統(tǒng)由啟動(dòng)控制程序、位移脈沖控制程序、位移及復(fù)位控制程序、驅(qū)動(dòng)控制程序組成。通過(guò)位移脈沖控制程序?qū)崿F(xiàn)子元件中的內(nèi)容在存儲(chǔ)器間的移動(dòng)，通過(guò)復(fù)位控制

36、程序?qū)崿F(xiàn)噴泉花樣的循環(huán)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制程序?qū)崿F(xiàn)噴泉的噴射。4.5花樣噴泉PLC控制接線(xiàn)圖的設(shè)計(jì)圖4-2花樣噴泉PLC控制接線(xiàn)圖4.6花樣噴泉PLC控制輸入輸出點(diǎn)分配的設(shè)計(jì)表4-1花樣噴泉PLC控制輸入輸出點(diǎn)分配輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)啟動(dòng)按鈕SB1I0.0大水柱接觸器KM1Q0.0停止按鈕SB2I0.1中水柱接觸器KM2Q0.1連續(xù)按鈕SB3I0.2小水柱接觸器KM3Q0.2單步按鈕SB4I0.3花朵式噴泉接觸器KM4Q0.3花樣1按鈕SB5I0.4旋轉(zhuǎn)式噴泉接觸器KM5Q0.4花樣2按鈕SB6I0.5花樣3按鈕SB7I0.6花樣4按鈕SB8I0.74.7花樣噴泉PL

37、C控制梯形圖的設(shè)計(jì)圖4-3花樣噴泉PLC控制梯形圖圖4-3中，第1邏輯行為啟動(dòng)控制程序；第2、3、4邏輯行組成6s移位脈沖控制程序；第5邏輯行為單步連續(xù)控制程序；第6、7、8、9邏輯行組成花樣選擇控制程序；第10、11、12、13邏輯行組成移位及復(fù)位控制程序；第14、15、16、17、18邏輯行組成驅(qū)動(dòng)控制程序。接通PLC電源，第10邏輯行中位存儲(chǔ)器M10.0接通，其在第14邏輯行中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，為噴泉的啟動(dòng)做好了準(zhǔn)備。當(dāng)按下噴泉控制器的啟動(dòng)按鈕SB1后，第1邏輯行中輸入繼電器I0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，位存儲(chǔ)器M0.0接通并自鎖。本程序默認(rèn)為連續(xù)循環(huán)噴泉樣式的控制程序，按鈕SB3為連續(xù)按鈕，在

38、第5邏輯行中輸入繼電器I0.2為常閉觸點(diǎn)，按鈕SB4為單步按鈕，第5邏輯行中輸入繼電器I0.3為常開(kāi)觸點(diǎn)，當(dāng)按下此按鈕，繼電器I0.3觸點(diǎn)閉合，位存儲(chǔ)器M0.2接通并自鎖，其在第1邏輯行中的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，噴泉樣式進(jìn)入一次運(yùn)行狀態(tài)。選擇默認(rèn)狀態(tài)，按下SB5，第6行中輸入繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，位存儲(chǔ)器M0.4接通并自鎖，其在第2、14、15、16、17、18邏輯行中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，進(jìn)入第一種噴泉樣式，輸出繼電器Q0.0被接通，大水柱控制接觸器KM1通電閉合，大水柱“1”射向天空。同時(shí)在第2邏輯行中的M0.0、M0.4的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器T37被接通開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)3s后，T37動(dòng)作，第3邏輯行的常開(kāi)

39、觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器T38被接通并開(kāi)始計(jì)時(shí)，又經(jīng)過(guò)3s后，T38動(dòng)作，第4邏輯行中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期使得位存儲(chǔ)器M0.1閉合一個(gè)掃描周期。M0.1在第11邏輯行中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期，將字元件MW10中的內(nèi)容向左移1位，即將M10.0中的“1”的內(nèi)容移至位存儲(chǔ)器M10.1中，M10.1閉合。由于M10.1接通，其在第14邏輯行中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Q0.1被接通，中水柱控制接觸器KM2通電閉合，中水柱噴出。又經(jīng)過(guò)6s后，M0.1在第6邏輯行中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期，將字元件MW10中的內(nèi)容向左移一位，即將M10.1中“1”的內(nèi)容移至位存儲(chǔ)器M10.2中，M10.2閉合其在第14、16邏輯行中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Q0.0、Q0.2被接通，噴出大水柱、小水珠。經(jīng)過(guò)第7個(gè)6s后，“1”被移至位存儲(chǔ)器M10.7中，M10.7第14、15、16、17、18邏輯行中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；所有輸出繼電器全部閉合，所有噴泉一起噴發(fā)。又經(jīng)過(guò)6s后，“1”被移至位存儲(chǔ)器M11.0中，M11.0在第12邏輯行中的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使字元件MW10中M10.0-M1