PLC控制的噴泉實(shí)驗(yàn)

第1章緒論1.1課題的提出噴泉是人工環(huán)境中觀賞價(jià)值最高、最富有生命力的理想景觀之一。規(guī)?？纱罂尚。涑炭筛呖傻?，噴出的水，大者如珠，細(xì)者如霧，變化萬千，引人入勝。噴泉景觀概括來說可以分為兩大類：一是因地制宜，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形結(jié)構(gòu)，仿照天然水景制作而成，如：壁泉、涌泉、霧泉、管流、溪流、瀑布、水簾、跌水、水濤、漩渦等。二是完全依靠噴泉設(shè)備人工造景。這類水景近年來在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，發(fā)展速度很快，種類繁多，有音樂噴泉、程控噴泉、擺動(dòng)噴泉、跑動(dòng)噴泉、光亮噴泉、游樂噴泉、超高噴泉、激光水幕電影等。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)雅的音樂中，更使人心曠神怡，流連忘返。利用PLC控制噴泉噴水方式，產(chǎn)生各樣的樣式。在系統(tǒng)的硬件組成以及軟件的實(shí)現(xiàn)，通過PLC控制電磁閥開關(guān)來決定噴水的效果。實(shí)際應(yīng)用效果良好。供人們休閑、觀賞?；ㄊ絿娝厥墙陙沓霈F(xiàn)的一種園林建筑與花式觀賞相結(jié)合的一種產(chǎn)物。隨著可編程控制器在我國(guó)的迅速發(fā)展，對(duì)花式噴泉的控制要求也越來越高，使得越來越多的控制部分需要可編程控制器來實(shí)現(xiàn)。使用PLC控制花式噴泉，具有使用方便、運(yùn)行可靠、控制程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)用SFC方法編程，可以使設(shè)計(jì)思路清晰編程簡(jiǎn)便.若需要改變噴水花樣和噴水時(shí)間設(shè)計(jì)方案不必作很大調(diào)整只要把控制程序作相應(yīng)的修改即可實(shí)現(xiàn)控制目的以4環(huán)花式噴泉為研究對(duì)象，采用了CPM2A系列可編程序控制器作為噴泉的控制器。對(duì)花式噴水池的控制系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了分析，闡述了可編程控制器的組成和工作原理。并提出了噴水池硬件的各組成模塊及詳細(xì)的硬件模塊設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)改善了噴泉系統(tǒng)的控制品質(zhì)，并真正地達(dá)到了實(shí)時(shí)控制的要求。1.2噴泉的現(xiàn)狀與發(fā)展不同環(huán)境選擇不同的噴泉?，F(xiàn)在噴泉的應(yīng)用范圍已經(jīng)不再像原來那么狹窄了，隨著人們對(duì)噴泉的造景功能、娛樂功能、環(huán)保功能認(rèn)識(shí)的提高，噴泉已經(jīng)出現(xiàn)了多種多樣的形式。大大提高了可觀賞性。適宜于喜慶節(jié)日、大型群眾集會(huì)的廣場(chǎng)噴泉和城市主題雕塑噴泉，其水造型往往是簡(jiǎn)捷、明快、莊重、大方，給予人們團(tuán)結(jié)進(jìn)取，凝聚向上的感受。在商業(yè)廣場(chǎng)、購物中心以及游泳景點(diǎn)的大型激光彩色音樂噴泉，其動(dòng)感十足的“水表演”，既歡快、跳躍，又抒情、富有詩意的“水舞蹈”，有些噴泉配之以水幕電影，給人們以變幻無窮，絢麗多姿的視聽效果。河、湖自然水面上噴水高度超過百米的高水柱噴泉，其雄偉、壯觀的水造型往往成為這個(gè)城市或旅游景點(diǎn)的特征之一。噴泉進(jìn)入了住宅小區(qū)，多與建筑小品和雕塑相映、相伴，既有中、老年人們喜愛的幽靜、典雅的風(fēng)格，也有適于兒童嬉水，趣味十足的形式。松馳、舒適的環(huán)境氛圍給人們愉悅的感受。商場(chǎng)內(nèi)、酒樓里的噴泉小巧、別致，既調(diào)節(jié)了室內(nèi)小氣候，又增添了畫意。依托大型建筑物和自然地形建成的人工瀑布及溢水造景給人們以清新和另有韻味的感受。噴泉的電視轉(zhuǎn)播廳和大型歌舞上頻頻出現(xiàn)調(diào)諧得當(dāng)?shù)乃魏嫱兄莩龅男Ч?。精巧的微型噴泉進(jìn)入了辦公室和居室，給室內(nèi)增添了動(dòng)態(tài)的裝飾。噴泉是藝術(shù)和技術(shù)的結(jié)合物，建筑藝術(shù)、園林藝術(shù)、美術(shù)以至引伸到人文學(xué)、文學(xué)藝術(shù)、音樂藝術(shù)等都能蘊(yùn)含到噴泉的設(shè)計(jì)、創(chuàng)作中。不少成功的作品都注意噴泉的設(shè)計(jì)風(fēng)格與周邊的環(huán)境、建筑物風(fēng)格的協(xié)調(diào)一致，注意當(dāng)?shù)厝宋?、文化心理，所以好的方案設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，它是成功的起點(diǎn)。在噴泉方案的制作上，短短的幾年時(shí)間就從手工制圖發(fā)展到photoshop圖片再發(fā)展到三維動(dòng)畫制作的光盤描繪的動(dòng)態(tài)噴水方案，計(jì)算機(jī)技術(shù)極大地豐富和開拓了人們的思維空間。快速、直觀、便于保存、易于修改的優(yōu)點(diǎn)很快地就被建設(shè)方接受，成為噴泉設(shè)計(jì)方案招投標(biāo)的必備內(nèi)容。噴泉的專用產(chǎn)品，設(shè)備也在不斷地更新?lián)Q代，新材料、新技術(shù)的采用，環(huán)保型的產(chǎn)品更加安全、可靠，售后服務(wù)周到、及時(shí)，這些都為噴泉的良性發(fā)展提供了技術(shù)支撐，使得大多數(shù)的噴泉在美化環(huán)境之外，還發(fā)揮了良好的生態(tài)效應(yīng)社會(huì)效益和廣告效應(yīng)等間接的經(jīng)濟(jì)效益。1.3噴泉的物理原理噴泉的原理是個(gè)動(dòng)量守恒，從大半徑管道到小半徑管道，產(chǎn)生一個(gè)速度的變化，沖向背離地面的方向。大半徑的速度由泵帶動(dòng)，小半徑中的速度是原來速度，與動(dòng)量轉(zhuǎn)化速度。需要選擇一個(gè)微元計(jì)算動(dòng)量守恒，這樣能求出一個(gè)速度，這個(gè)速度是出口速度，然后就是一個(gè)上拋運(yùn)動(dòng)了，這個(gè)是理想的情況，沒有摩擦，沒有風(fēng)。1.4噴泉控制目的和意義噴泉原是一種自然景觀，是承壓水的地面露頭。園林中的噴泉，一般是為了造景的需要，人工建造的具有裝飾性的噴水裝置。噴泉可以濕潤(rùn)周圍空氣，減少塵埃，降低氣溫。噴泉的細(xì)小水珠同空氣分子撞擊，能產(chǎn)生大量的負(fù)氧離子。因此，噴泉有益于改善城市面貌和增進(jìn)居民身心健康。隨著我國(guó)人民生活水平和藝術(shù)修養(yǎng)的提高，要求環(huán)境綠化、游樂場(chǎng)所、賓館、商場(chǎng)中花樣噴泉姿態(tài)各樣，趣味引人。計(jì)算機(jī)集成控制在花樣噴泉中的應(yīng)用也必定會(huì)起到更大的作用。所以我們要制作出更好更方便更漂亮的噴泉，給更多人帶來美感。第2章噴泉自動(dòng)控制和保護(hù)當(dāng)噴泉用電量超過最大允許負(fù)荷時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷某些水泵電源，使總負(fù)荷不超過定額。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可把電源每一相的電壓和電流波形存儲(chǔ)起來計(jì)算出有效電壓、有效電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等。因此，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以在極短的時(shí)間內(nèi)確定過電流時(shí)的電流量以及持續(xù)時(shí)間用計(jì)算機(jī)來作無熔斷器的過流保護(hù)，可以在5Ms時(shí)間內(nèi)關(guān)斷事故電路的輸出。第3章噴泉的PLC編程3.1可編程控制器簡(jiǎn)介可編程控制器是60年代末在美國(guó)首先出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器PLC(ProgrammableLogicController)，目的是用來取代繼電器，以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能°PLC的基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)?？刂破骱捅豢貙?duì)象連接方便。隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，到70年代中期以后，PLC已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的PLC已不再是邏輯判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)?？删幊炭刂破鲗?duì)用戶來說，是一種無觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝，因此可在初步設(shè)計(jì)階段選用可編程控制器，在實(shí)施階段再確定工藝過程。另一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的訂貨要求專門設(shè)計(jì)控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點(diǎn)，可編程控制器問世以后很快受到工業(yè)控制界的歡迎，并得到迅速的發(fā)展。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的應(yīng)用。PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用可編程控制器的結(jié)構(gòu)多種多樣，但其組成的一般原理基本相同，都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)。通常由中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、輸入輸出單元（I/O）、電源和編程器等幾個(gè)部分組成。中央處理單元（CPU）CPU作為整個(gè)PLC的核心，起著總指揮的作用°CPU一般由控制電路、運(yùn)算器和寄存器組成。這些電路通常都被封裝在一個(gè)集成電路的芯片上。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電路連接°CPU的功能有以下一些：從存儲(chǔ)器中讀取指令，執(zhí)行指令，取下一條指令，處理中斷。存儲(chǔ)器（RAM、ROM）存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。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；存放工作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。常用的存儲(chǔ)器有RAM、EPROM和EEPROMoRAM是一種可進(jìn)行讀寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器存放用戶程序，生成用戶數(shù)據(jù)區(qū)，存放在RAM中的用戶程序可方便地修改。RAM存儲(chǔ)器是一種高密度、低功耗、價(jià)格便宜的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，可用鋰電池做備用電源。掉電時(shí)，可有效地保持存儲(chǔ)的信息。EPROM、EEPROM都是只讀存儲(chǔ)器。用這些類型存儲(chǔ)器固化系統(tǒng)管理程序和應(yīng)用程序。輸入輸出單元（I/O單元）I/O單元實(shí)際上是PLC與被控對(duì)象間傳遞輸入輸出信號(hào)的接口部件。I/O單元有良好的電隔離和濾波作用。接到PLC輸入接口的輸入器件是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等。PLC的各輸出控制器件往往是電磁閥、接觸器、繼電器，而繼電器有交流和直流型，高電壓型和低電壓型，電壓型和電流型。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單元和I/O單元供電。編程器編程器是PLC的最重要外圍設(shè)備。利用編程器將用戶程序送入PLC的存儲(chǔ)器，還可以用編程器檢查程序，修改程序，監(jiān)^PLC的工作狀態(tài)。除此以外，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上添加適當(dāng)?shù)挠布涌诤蛙浖?，即可用個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)PLC編程。利用微機(jī)作為編程器，可以直接編制并顯示梯形圖。3.1.2PLC的工作原理PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，在PLC中用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回第一條，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)PLC的掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段。全過程掃描一次所需的時(shí)間稱為掃描周期。當(dāng)PLC處于停狀態(tài)時(shí)，只進(jìn)行內(nèi)部處理和通信操作服務(wù)等內(nèi)容。在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。輸入處理輸入處理也叫輸入采樣。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通端狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的映象寄存器。在此輸入映象寄存器被刷新。接著進(jìn)入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行時(shí)，輸入映象寄存器與外界隔離，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，其映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)發(fā)生變化，只有在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才能被讀入信息。2.程序執(zhí)行根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映象寄存器中讀出上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映象寄存器讀出對(duì)應(yīng)映象寄存器，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，存入有關(guān)器件寄存器中。對(duì)每個(gè)器件來說，器件映象寄存器中所寄存的內(nèi)容，會(huì)隨著程序執(zhí)行過程而變化。3.輸出處理程序執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器，即器件映象寄存器中的Y寄存器的狀態(tài)，在輸出處理階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器，通過隔離電路，驅(qū)動(dòng)功率放大電路，使輸出端子向外界輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。3.1.3PLC編程語言梯形圖編程語言梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，它是在電器控制系統(tǒng)中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了符號(hào)演變來的，形象、直觀、實(shí)用。梯形圖的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：（一） 梯形圖按從左到右、從上到下的順序排列。每一邏輯行起始于左母線，然后是觸點(diǎn)的串、并聯(lián)接，最后是線圈與右母線相聯(lián)。（二） 梯形圖中每個(gè)梯級(jí)流過的不是物理電流，而是“概念電流”，從左流向右，其兩端沒有電源。這個(gè)“概念電流”只是形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。（三） 輸入繼電器用于接收外部輸入信號(hào)，而不能由PLC內(nèi)部其它繼電器的觸點(diǎn)來驅(qū)動(dòng)。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點(diǎn)，而不出現(xiàn)其線圈。輸出繼電器輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備，當(dāng)梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時(shí)，就有信號(hào)輸出，但不是直接驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備，而要通過輸出接口的繼電器、晶體管或晶閘管才能實(shí)現(xiàn)。輸出繼電器的觸點(diǎn)可供內(nèi)部編程使用。語句表編程語言指令語句表示一種與計(jì)算機(jī)匯編語言相類似的助記符編程方式但比匯編語言易懂易學(xué)。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號(hào)三部分組成。控制系統(tǒng)流程圖編程圖控制系統(tǒng)流程圖是一種較新的編程方法它是用像控制系統(tǒng)流程圖一樣的功能圖表達(dá)一個(gè)控制過程，目前國(guó)際電工協(xié)會(huì)（IEC）正在實(shí)施發(fā)展這種新式的編程標(biāo)準(zhǔn)。

3.2三菱基本指令簡(jiǎn)介FX系列PLC有基本順控指令20或27條、步進(jìn)梯形圖指令2條、應(yīng)用（功能）指令100多條（不同系列有所不同）。以FX2N為例，介紹其基本順控指令和步進(jìn)指令及其應(yīng)用。FX1N,FX2N,FX2NC共有27條基本順控指令，2條步進(jìn)梯形圖指令。三菱FX系列PLC基本指令一覽表助記符名稱功能回路表示和對(duì)象軟元件LD取運(yùn)算開始a接點(diǎn)LDI取反運(yùn)算開始b接點(diǎn)LDP取脈沖上升沿檢出運(yùn)算開始LDF取脈沖下降沿檢出運(yùn)算開始AND與串聯(lián)連接a接點(diǎn)ANI與非串聯(lián)連接b接點(diǎn)ANDP與脈沖上升沿檢出串聯(lián)連接ANDF與脈沖下降沿檢出串聯(lián)連接OR或并聯(lián)連接a接點(diǎn)ORI或非并聯(lián)連接b接點(diǎn)ORP或脈沖上升沿檢出并聯(lián)連接ORF或脈沖下降沿檢出并聯(lián)連接ANB回路塊與回路之間串聯(lián)連接ORB回路塊或回路塊之間并聯(lián)連接OUT輸出線圈驅(qū)動(dòng)指令SET置位線圈動(dòng)作保持指令RST復(fù)位解除線圈動(dòng)作保持指令

PLS脈沖線圈上升沿輸出指令PLF下降沿脈沖線圈下降沿輸出指令MC主控公共串聯(lián)接點(diǎn)用線圈指令MCR主控復(fù)位公共串聯(lián)接點(diǎn)解除指令MPS進(jìn)棧運(yùn)算存儲(chǔ)MRD讀棧存儲(chǔ)讀出MPP出棧存儲(chǔ)讀出和復(fù)位INV反轉(zhuǎn)運(yùn)算結(jié)果取反NOP空操作無動(dòng)作消除程序或留出空間END結(jié)束程序結(jié)束程序結(jié)束，返回到0步STL步進(jìn)梯形圖步進(jìn)梯形圖開始RET返回步進(jìn)梯形圖結(jié)束FX系列PLC—取指令與輸出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT）（1）LD（取指令）一個(gè)常開觸點(diǎn)與左母線連接的指令，每一個(gè)以常開觸點(diǎn)開始的邏輯行都用此指令。（2） LDI（取反指令）一個(gè)常閉觸點(diǎn)與左母線連接指令，每一個(gè)以常閉觸點(diǎn)開始的邏輯行都用此指令。（3）LDP（取上升沿指令） 與左母線連接的常開觸點(diǎn)的上升沿檢測(cè)指令，僅在指定位元件的上升沿（由OFF—ON）時(shí)接通一個(gè)掃描周期。（4）LDF（取下降沿指令） 與左母線連接的常閉觸點(diǎn)的下降沿檢測(cè)指令。（5）OUT（輸出指令）對(duì)線圈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的指令，也稱為輸出指令。取指令與輸出指令的使用如圖3-15所示。

xo左c112202013xo左c112202013XYYYT2XMMYKDTJTDIUTTJTDPm'DFm'LoLooL。L頃alr--R910圖1取指令與輸出指令的使用取指令與輸出指令的使用說明：）LD、LDI指令既可用于輸入左母線相連的觸點(diǎn)，也可與ANB、ORB指令配合實(shí)現(xiàn)塊邏輯運(yùn)算；2） LDP、LDF指令僅在對(duì)應(yīng)元件有效時(shí)維持一個(gè)掃描周期的接通圖3-15中，當(dāng)M1有一個(gè)下降沿時(shí)，則Y3只有一個(gè)掃描周期為ON。3） LD、LDI、LDP、LDF指令的目標(biāo)元件為X、Y、M、T、C、S；4） OUT指令可以連續(xù)使用若干次（相當(dāng)于線圈并聯(lián)），對(duì)于定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，在OUT指令之后應(yīng)設(shè)置常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器。5） OUT指令目標(biāo)元件為Y、M、T、C和S，但不能用于X。FX系列PLC—觸點(diǎn)串聯(lián)指令（AND/ANI/ANDP/ANDF）（1） AND（與指令）一個(gè)常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，完成邏輯“與”運(yùn)算。（2） ANI（與反指令）一個(gè)常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，完成邏輯“與非”運(yùn)算。（3） ANDP上升沿檢測(cè)串聯(lián)連接指令。（4） ANDF下降沿檢測(cè)串聯(lián)連接指令。觸點(diǎn)串聯(lián)指令的使用如圖3-16所示。

TI——CIDY3X3TI——CIDY3X3THHn CMioi)T1M3J5 .圖3-16圖1觸點(diǎn)串聯(lián)指令的使用-O12345670.09LD,X2ANDXO'OUTY3LDY3ANI：X3OUTM101AMDT1OUTY4LDM3ANDPT510-AMD?M2□■WMO/觸點(diǎn)串聯(lián)指令的使用的使用說明：1）AND、ANI、ANDP、ANDF都指是單個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)連接的指令，串聯(lián)次數(shù)沒有限制，可反復(fù)使用。2） AND、ANI、ANDP、ANDF的目標(biāo)元元件為X、Y、M、T、C和S。3） 圖1中OUTM101指令之后通過T1的觸點(diǎn)去驅(qū)動(dòng)Y4稱為連續(xù)輸出。FX系列PLC—觸點(diǎn)并聯(lián)指令（OR/ORI/ORP/ORF）（1） OR（或指令）用于單個(gè)常開觸點(diǎn)的并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)邏輯“或”運(yùn)算。（2） ORI（或非指令）用于單個(gè)常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)邏輯“或非”運(yùn)算。（3）ORP上升沿檢測(cè)并聯(lián)連接指令。（4）ORF下降沿檢測(cè)并聯(lián)連接指令。觸點(diǎn)并聯(lián)指令的使用如圖1所示。X4LD'X41OR.獺：念ORFMl023OUT4L.D5'AND6■ORIM1047：ORFMHO忘ANI■XI0.9.OUTMIO禽TH X6T1M102Y5X7?翎G—II~~IM104-4+ M110圖1 觸點(diǎn)并聯(lián)指令的使用

觸點(diǎn)并聯(lián)指令的使用說明：1） OR、ORI、ORP、ORF指令都是指單個(gè)觸點(diǎn)的并聯(lián)，并聯(lián)觸點(diǎn)的左端接到LD、LDI、LDP或LPF處，右端與前一條指令對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)的右端相連。觸點(diǎn)并聯(lián)指令連續(xù)使用的次數(shù)不限；2） OR、ORI、ORP、ORF指令的目標(biāo)元件為X、Y、M、T、C、S。FX系列PLC—塊操作指令（ORB/ANB）（1）ORB（塊或指令） 用于兩個(gè)或兩個(gè)以上的觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路之間的并聯(lián)。ORB指令的使用如圖1所示。推薦使用LDAlwLDANDLDIANDORBORBOUT

012345678-n-12345rELTlilxTlilxrELTiJ*TiJ*TiJ*TJJ*TJJ*LDAlwLDANDLDIANDORBORBOUT

012345678-n-12345rELTlilxTlilxrELTiJ*TiJ*TiJ*TJJ*TJJ*—一I| I—,—1順坦■Xt Xj 3ANDX3―II 一 4ORB5LDI渺|| 6 AND X5—4^1 1I― 7 ORB" 8 OUT Y6圖3-1吃圖1ORB指令的使用ORB指令的使用說明：1）幾個(gè)串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí)，每個(gè)串聯(lián)電路塊開始時(shí)應(yīng)該用LD或LDI指令；2） 有多個(gè)電路塊并聯(lián)回路，如對(duì)每個(gè)電路塊使用ORB指令，則并聯(lián)的電路塊數(shù)量沒有限制；3） ORB指令也可以連續(xù)使用，但這種程序?qū)懛ú煌扑]使用，LD或LDI指令的使用次數(shù)不得超過8次，也就是ORB只能連續(xù)使用8次以下。（2）ANB（塊與指令） 用于兩個(gè)或兩個(gè)以上觸點(diǎn)并聯(lián)連接的電路之間的串聯(lián)。ANB指令的使用說明如圖2所示。

o123456789LDX0.:ORXILDX2AND浴LDX4ANDo123456789OR忠10OUTY7圖3-19圖2ANB指令的使用ANB指令的使用說明：1）并聯(lián)電路塊串聯(lián)連接時(shí)，并聯(lián)電路塊的開始均用LD或LDI指令；2）多個(gè)并聯(lián)回路塊連接按順序和前面的回路串聯(lián)時(shí)，ANB指令的使用次數(shù)沒有限制。也可連續(xù)使用ANB，但與ORB一樣，使用次數(shù)在8次以下。FX系列PLC—置位與復(fù)位指令（SET/RST）（1） SET（置位指令）它的作用是使被操作的目標(biāo)元件置位并保持。（2） RST（復(fù)位指令）使被操作的目標(biāo)元件復(fù)位并保持清零狀態(tài)。SET、RST指令的使用如圖1所示。當(dāng)X0常開接通時(shí)，Y0變?yōu)镺N狀態(tài)并一直保持該狀態(tài)，即使X0斷開Y0的ON狀態(tài)仍維持不變；只有當(dāng)X1的常開閉合時(shí)，Y0才變?yōu)镺FF狀態(tài)并保持，即使X1常開斷開，Y0也仍為OFF狀態(tài)。XOK15XOK150LD:渤SETYOLD；X1RSTYOLD；X2RETDOLD必RETT246SLDX49OUTT246KI5'LDT246OUTY1次（L_n TOC\o"1-5"\h\z劉： n :.I II IYO[ EI3-2O圖 置位與復(fù)位指令的使用SET、RST指令的使用說明：1）SET指令的目標(biāo)元件為Y、M、S,RST指令的目標(biāo)元件為Y、M、S、T、C、D、V、Z。RST指令常被用來對(duì)D、Z、V的內(nèi)容清零，還用來復(fù)位積算定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。2）對(duì)于同一目標(biāo)元件，SET、RST可多次使用，順序也可隨意，但最后執(zhí)行者有效。FX系列PLC—微分指令（PLS/PLF）（1） PLS（上升沿微分指令）在輸入信號(hào)上升沿產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖輸出。（2） PLF（下降沿微分指令）在輸入信號(hào)下降沿產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖輸出。微分指令的使用如圖1所示，利用微分指令檢測(cè)到信號(hào)的邊沿，通過置位和復(fù)位命令控制Y0的狀態(tài)?！鯨J-r、n、■LJ-r、n、1—IT—一1—I■-■I■XMMYXMMYsTFTDLDEDLDO^LpLsLpLFo1345689MOYOM1YOTOC\o"1-5"\h\z碩 n ， in ?： :I'mi ： n 1 n' 1 I '圖3-21圖1微分指令的使用PLS、PLF指令的使用說明：）PLS、PLF指令的目標(biāo)元件為Y和M；）使用PLS時(shí)，僅在驅(qū)動(dòng)輸入為ON后的一個(gè)掃描周期內(nèi)目標(biāo)元件ON，如圖3-21所示，M0僅在X0的常開觸點(diǎn)由斷到通時(shí)的一個(gè)掃描周期內(nèi)為ON；使用PLF指令時(shí)只是利用輸入信號(hào)的下降沿驅(qū)動(dòng)，其它與PLS相同。FX系列PLC—主控指令（MC/MCR）（1）MC（主控指令）用于公共串聯(lián)觸點(diǎn)的連接。執(zhí)行MC后，左母線移到MC觸點(diǎn)的后面。（2）MCR（主控復(fù)位指令）它是MC指令的復(fù)位指令，即利用MCR指令恢復(fù)原左母線的位置。在編程時(shí)常會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，多個(gè)線圈同時(shí)受一個(gè)或一組觸點(diǎn)控制，如果在每個(gè)線圈的控制電路中都串入同樣的觸點(diǎn)，將占用很多存儲(chǔ)單元，使用主控指令就可以解決這一問題。MC、MCR指令的使用如圖1所示，利用MCN0M100實(shí)現(xiàn)左母線右移，使Y0、Y1都在X0的控制之下，其中N0表示嵌套等級(jí)，在無嵌套結(jié)構(gòu)中N0的使用次數(shù)無限制；利用MCRN0恢復(fù)到原左母線狀態(tài)。如果X0斷開則會(huì)跳過MC、MCR之間的指令向下執(zhí)行。TOC\o"1-5"\h\z——||—MO NO M100 0 LD ?湖' 1 MC NOJmIOO Ml0.0丁 4 LD XI矛 尸——5 .OUT YQ- 1 6LD 藪?:海 7 OUT Y1 1 | 咨MCR NO-'： " 1Q-LD -X5!? ?MCRN011OUTY5爵. 1Ics圖3?地2圖1 主控指令的使用MC、MCR指令的使用說明：1)MC、MCR指令的目標(biāo)元件為Y和M，但不能用特殊輔助繼電器。MC占3個(gè)程序步，MCR占2個(gè)程序步；主控觸點(diǎn)在梯形圖中與一般觸點(diǎn)垂直(如圖3-22中的M100)。主控觸點(diǎn)是與左母線相連的常開觸點(diǎn)，是控制一組電路的總開關(guān)。與主控觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)必須用LD或LDI指令。MC指令的輸入觸點(diǎn)斷開時(shí)，在MC和MCR之內(nèi)的積算定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、用復(fù)位/置位指令驅(qū)動(dòng)的元件保持其之前的狀態(tài)不變。非積算定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，用OUT指令驅(qū)動(dòng)的元件將復(fù)位，如圖3-22中當(dāng)X0斷開，Y0和Y1即變?yōu)镺FF。在一個(gè)MC指令區(qū)內(nèi)若再使用MC指令稱為嵌套。嵌套級(jí)數(shù)最多為8級(jí)，編號(hào)按N0一N1一N2一N3一N4一N5一N6一N7順序增大，每級(jí)的返回用對(duì)應(yīng)的MCR指令，從編號(hào)大的嵌套級(jí)開始復(fù)位。FX系列PLC—堆棧指令(MPS/MRD/MPP)

堆棧指令是FX系列中新增的基本指令，用于多重輸出電路，為編程帶來便利在FX系列PLC中有11個(gè)存儲(chǔ)單元，它們專門用來存儲(chǔ)程序運(yùn)算的中間結(jié)果，被稱為棧存儲(chǔ)器。（1） MPS（進(jìn)棧指令）將運(yùn)算結(jié)果送入棧存儲(chǔ)器的第一段，同時(shí)將先前送入的數(shù)據(jù)依次移到棧的下一段。（2） MRD（讀棧指令）將棧存儲(chǔ)器的第一段數(shù)據(jù)（最后進(jìn)棧的數(shù)據(jù)）讀出且該數(shù)據(jù)繼續(xù)保存在棧存儲(chǔ)器的第一段，棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生移動(dòng)。（3） MPP（出棧指令）將棧存儲(chǔ)器的第一段數(shù)據(jù)（最后進(jìn)棧的數(shù)據(jù)）讀出且該數(shù)據(jù)從棧中消失，同時(shí)將棧中其它數(shù)據(jù)依次上移。堆棧指令的使用如圖1所示，其中圖1a為一層棧，進(jìn)棧后的信息可無限使用，最后一次使用MPP指令彈出信號(hào)；圖1b為二層棧，它用了二個(gè)棧單元。o1sOo1sO3145S63TJ-T1TiJT1JT1liT1JThJ圖1 堆棧指令的使用a）一層棧a）一層棧b）二層棧堆棧指令的使用說明：1）堆棧指令沒有目標(biāo)元件；）MPS和MPP必須配對(duì)使用；3）由于棧存儲(chǔ)單元只有11個(gè)，所以棧的層次最多11層。FX系列PLC的邏輯反、空操作與結(jié)束指令（INV/NOP/END）（1）INV（反指令）執(zhí)行該指令后將原來的運(yùn)算結(jié)果取反。反指令的使用如圖1所示，如果X0斷開，則Y0為ON，否則Y0為OFF。使用時(shí)應(yīng)注意INV不能象指令表的LD、LDI、LDP、LDF那樣與母線連接，也不能象指令表中的OR、ORI、ORP、ORF指令那樣單獨(dú)使用。LDX0INVoirryo圖1反指令的使用（2） NOP（空操作指令）不執(zhí)行操作，但占一個(gè)程序步。執(zhí)行NOP時(shí)并不做任何事，有時(shí)可用NOP指令短接某些觸點(diǎn)或用NOP指令將不要的指令覆蓋。當(dāng)PLC執(zhí)行了清除用戶存儲(chǔ)器操作后，用戶存儲(chǔ)器的內(nèi)容全部變?yōu)榭詹僮髦噶?。?） END（結(jié)束指令）表示程序結(jié)束。若程序的最后不寫END指令，則PLC不管實(shí)際用戶程序多長(zhǎng)，都從用戶程序存儲(chǔ)器的第一步執(zhí)行到最后一步；若有END指令，當(dāng)掃描到END時(shí)，則結(jié)束執(zhí)行程序，這樣可以縮短掃描周期。在程序調(diào)試時(shí)，可在程序中插入若干END指令，將程序劃分若干段，在確定前面程序段無誤后，依次刪除END指令，直至調(diào)試結(jié)束。

FX系列PLC的步進(jìn)指令（STL/RET）1.步進(jìn)指令（STL/RET）步進(jìn)指令是專為順序控制而設(shè)計(jì)的指令在工業(yè)控制領(lǐng)域許多的控制過程都可用順序控制的方式來實(shí)現(xiàn)，使用步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)順序控制既方便實(shí)現(xiàn)又便于閱讀修改。FX2N中有兩條步進(jìn)指令：STL（步進(jìn)觸點(diǎn)指令）和RET（步進(jìn)返回指令）。STL和RET指令只有與狀態(tài)器S配合才能具有步進(jìn)功能。如STLS200表示狀態(tài)常開觸點(diǎn)，稱為STL觸點(diǎn)，它在梯形圖中的符號(hào)為TA，它沒有常閉觸點(diǎn)。我們用每個(gè)狀態(tài)器S記錄一個(gè)工步，例STLS200有效（為ON），則進(jìn)入S200表示的（類似于本步的總開關(guān)），開始執(zhí)行本階段該做的工作，并判斷進(jìn)入下一步的條件是否滿足。一旦結(jié)束本步信號(hào)為ON，則關(guān)斷滿足。一旦結(jié)束本步信號(hào)為ON，則關(guān)斷S200進(jìn)入下rH步,如S201步。RET指令是用來復(fù)位STL指令的。執(zhí)行RET后將重回母線，退出步進(jìn)狀態(tài)。.狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖一個(gè)順序控制過程可分為若干個(gè)階段，也稱為步或狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)都有不同的動(dòng)作。當(dāng)相鄰兩狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換條件得到滿足時(shí)，就將實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，即由上一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到下一個(gè)狀態(tài)執(zhí)行。我們常用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（功能表圖）描述這種順序控制過程。如圖所示，用狀態(tài)器S記錄每個(gè)狀態(tài)，X為轉(zhuǎn)換條件。如當(dāng)X1為ON時(shí)，則系統(tǒng)由S20狀態(tài)轉(zhuǎn)為S21狀態(tài)。S21■1FX2Y1S21■1FX2Y1E3-25圖1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與步進(jìn)指令狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的每一步包含三個(gè)內(nèi)容：本步驅(qū)動(dòng)的內(nèi)容，轉(zhuǎn)移條件及指令的轉(zhuǎn)換目標(biāo)。如圖1中S20步驅(qū)動(dòng)Y0，當(dāng)X1有效為ON時(shí)，則系統(tǒng)由S20狀態(tài)轉(zhuǎn)為S21狀態(tài)，X1即為轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換的目標(biāo)為S21步。.步進(jìn)指令的使用說明）STL觸點(diǎn)是與左側(cè)母線相連的常開觸點(diǎn)，某STL觸點(diǎn)接通，則對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為活動(dòng)步；）與STL觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)用LD或LDI指令，只有執(zhí)行完RET后才返回左側(cè)母線；）STL觸點(diǎn)可直接驅(qū)動(dòng)或通過別的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)Y、M、S、T等元件的線圈；）由于PLC只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的電路塊，所以使用STL指令時(shí)允許雙線圈輸出（順控程序在不同的步可多次驅(qū)動(dòng)同一線圈）；5） STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊中不能使用MC和MCR指令，但可以用CJ指令；6） 在中斷程序和子程序內(nèi)，不能使用STL指令。第4章噴泉的模擬控制實(shí)驗(yàn)4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠肞LC控制的閃光燈構(gòu)成噴泉的模擬系統(tǒng)。4.2控制要求合上啟動(dòng)按鈕后，按以下規(guī)律顯示：1—2—3—4—5—6—7—8 如此循環(huán)，周而復(fù)始。4.3噴泉的模擬實(shí)驗(yàn)面板圖

噴泉模擬控制6 5 5 6噴泉模擬控制6 5 5 6I1 2 3A啟動(dòng)更Io00OOo.I5 6 7 8 +24VCOMloo00004.4輸入/輸出接線列表輸入 SD接線 X0輸出接線12345678Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y74.5梯形圖程序編制程序，使噴泉的“水流速度”加快、“水量”加大，運(yùn)行并驗(yàn)證可行性。

結(jié)論采用PLC控制噴泉，實(shí)現(xiàn)了控制噴水，因而使整個(gè)控制系統(tǒng)具有更大的靈活性。用PLC來控制噴泉控制系統(tǒng)，有效的解決了單片機(jī)控制的不穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，同時(shí)，SFC編程方法與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法相比，讓編程者每次只考慮一個(gè)狀態(tài)，而不用考慮其它的狀，使編程更容易，PLC的定時(shí)功能，計(jì)數(shù)功能，步進(jìn)功能，可靈活地編寫，增減和修改程序。而且，PLC還具有很強(qiáng)的自診斷功能，迅速方便的檢查判斷出故障，縮短檢修時(shí)間，也不需要很多配套的外圍設(shè)備和大量復(fù)雜的接線，因而大大縮短設(shè)計(jì)，施工和投產(chǎn)周期。參考文獻(xiàn)（1） 殷培峰，基于PLC噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用2006（2） 張延燦.噴泉工程發(fā)展及其設(shè)計(jì)問題（上）.1998（3） 郭艷萍，李曉波PLC在花式噴泉控制中的應(yīng)用2003（4） 王萬麗，郝慶文，臧永福三菱系列PLC原理及應(yīng)用2009（5）廖常初PLC編程及應(yīng)用 2002（6） 郭艷萍電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)2008

附錄1FX2n應(yīng)用指令一覽表類別功能號(hào)指令助記符功能D指令P指令程序流程0CJ條件跳轉(zhuǎn)_O1CALL調(diào)用子程序_O2SRET子程序返回__3IRET中斷返回__4EI開中斷__5DI關(guān)中斷__6FEND主程序結(jié)束__7WDT監(jiān)視定時(shí)器_O8FOR循環(huán)區(qū)開始__9NEXT循環(huán)區(qū)結(jié)束__傳與比較10CMP比較OO11ZCP區(qū)間比較OO12MOV傳送OO13SMOV移位傳送_O14CML取反OO15BMOV塊傳送_O16FMOV多點(diǎn)傳送OO17XCH數(shù)據(jù)交換OO18BCD求BCD碼OO19BIN求二進(jìn)制碼OO四則運(yùn)算與邏輯運(yùn)算20ADD二進(jìn)制加法OO21SUB二進(jìn)制減法OO22MUL二進(jìn)制乘法OO23DIV二進(jìn)制除法OO24INC二進(jìn)制加一OO25DEC二進(jìn)制減一OO26WADN邏輯字與OO27WOR邏輯字或OO28WXOR邏輯字與或OO29ENG求補(bǔ)碼OO

30ROR 循環(huán)右移 OO循環(huán)與轉(zhuǎn)移31ROL循環(huán)左移OO32RCR帶進(jìn)位右移OO33RCL帶進(jìn)位左移OO34SFTR位右移-O35SFTL