【正文】 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。 4 2）、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 對(duì)于機(jī)械手系統(tǒng)來說，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)必須考慮的問題?，F(xiàn)代 PLC 采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其可靠性程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無法比擬的。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，使用戶十分方便的讀懂程序和編寫、修改程序。對(duì)于使用者來說，幾乎不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)。工程師編好的程序十分清晰直觀，只要寫好操作說明書，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)過程監(jiān)控等。因此，它既可控制開關(guān)量，又可控 制模擬量；既可控制一個(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，在性價(jià)比上要高于繼電器控制和單片機(jī)控制，其開發(fā)潛力要差于單片機(jī)， 并且通用性不好，不同廠家的可編程序控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。 PLC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： 1) 多種控制功能； 2) 數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理功能； 3) 通信聯(lián)網(wǎng)功能； 河南大學(xué)物理與電子學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 4) 輸入、輸出接口調(diào)理功能； 5) 人機(jī)界面功能； 6) 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)格占的比重有所增加，但是各廠商為了競(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)總線的發(fā)展，將再次革新，滿足工業(yè)與民用控制的更高需求。 PLC 的編程語言 在 IEC611313 中，規(guī)定了控制邏輯編程中的語法、語義和顯示，并對(duì)以往編程語言進(jìn)行了部分修改后形成目前通用的 5 種語言。在這 5 種語言中，有 3 種是圖形化語言， 2 種是文本化語言。圖形化編程語言包括：梯形圖（ LD－ Ladder Diagram）、功能塊圖（ FBD － Function Block Diagram）、順序功能圖（ SFC － Sequential Function Chart）。文本化編程語言包括：指令表 (ILInstruction List)和結(jié)構(gòu)化文本 (STStrutured Text)。 繼電器梯形圖編程語言是 PLC 首先采用的編程語言，也是 PLC 最普遍采用的編程語言。梯形圖編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的。 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。 指令表編程語言類似于計(jì)算機(jī)中的助記符匯編語言，它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語言。 國(guó)內(nèi)外主要 PLC 產(chǎn)品概況 1 美國(guó) 的 PLC 產(chǎn)品 美國(guó)是 PLC 生產(chǎn)大國(guó)，在美國(guó)注冊(cè)的 PLC 廠商己超過百家。其中 A— B 公司、通用電氣 (GE)公司、莫迪康 (MODICON)公司、德州儀器 (T1)公司、 歌德 (Gould)公司、西屋公司等都是著名的大公司。 A— B 公司是美國(guó)最大的 PLC 制造商，其產(chǎn)品約占美國(guó) PLC 市場(chǎng) 50％的份額。 2 歐洲的 PLC 產(chǎn)品 德國(guó)的西門子 (SIEMENS)、 AEG 及法國(guó)的 TI 公司是歐洲著名的 PLC 制造商。AB PLC 6 德國(guó)的西門子的電子產(chǎn)品以性能精良而久負(fù)盛名。 3 日本的 PLC 產(chǎn)品 日本的小型 PLC 很有特色如歐姆龍、三菱、松下、富士、日立、東芝等。在世界小型 PLC 市場(chǎng)上，日本產(chǎn)品約占有 70％的份額。在中國(guó)， OMRON 產(chǎn)品的銷量居首位。 OMRON 公司的 PLC 產(chǎn)品，大、中、小、微型具全，微型機(jī)： SP 系列；小型機(jī)： P 型、 H 型、 CPM1A 系列、 CPM2A 系列以及 CPM2C、 CQM CQM1H 等；中型機(jī)： C200H、 C200Hα (C200HX/C200HG/C200HE)、 CS l 系列。大型機(jī)：C1000H/C2021H、 CV(CV500/CV1000/CV2021/CVM1)等。 ［ 3］ 三菱公司的 PLC 也是較早進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品。其小型機(jī) F1/F2 系列； FX 系列； FX2 系列 ； 三菱公司的中、大型機(jī)為 A 系列，典型產(chǎn)品有 A A A3 系列等。 松下電工公司的 PLC 產(chǎn)品中， FP0 為微型機(jī)， FP1 為整體式小型機(jī)， FP3 為中型機(jī)， FP5/EPl0 (FPl0 的改進(jìn)型 )、 FP20 為大型機(jī)，其中 FP20 是最新產(chǎn)品。 西門子 S7300系列 西門子 S5系列 施耐德 Modicon Premium 歐姆龍 CPM2CS1口 0C小型 PL 歐姆龍 C60P 歐姆龍CPM1A20CDRAA 三菱 FX1N系列 三菱 FX2N系列 三菱 MELSECQ系列 河南大學(xué)物理與電子學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 4 我國(guó)的 PLC 產(chǎn)品 中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所的 PLC— 0088，北京聯(lián)想計(jì)算機(jī)集團(tuán)公司的 GK— 40，上海機(jī)床電器廠的 CKY— 40，上海起重電器廠的 F— 40MR 舊 R，蘇州電子計(jì)算機(jī)廠的 YZ— PC— 001A，原機(jī)電部北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所的 MPC— 001/ KB — 20/40，杭州機(jī)床電器廠的 DKK02，天津中環(huán)自動(dòng)化儀表公司的 DJK — S — 84/86/480，上海自立電子設(shè)備廠的 KKI 系列，上 海香島機(jī)電制造有限公司的 ACMY— S80、 ACMY— S256。 ［ 4］ 2 控制方案 PLC 可編程邏輯控制器以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC 的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。 一個(gè) PLC 的控制器， 可以接收幾千個(gè) I/O 點(diǎn)。對(duì)于噴泉控制系統(tǒng)這樣，被控對(duì)象是設(shè)備連鎖、回路很少，采用 PLC 較為合適。 PLC 由于采用通用監(jiān)控軟件，在組態(tài)軟件設(shè)計(jì)方面要容易一些。且 PLC 通常都支持現(xiàn)場(chǎng)總線，會(huì)使得系統(tǒng)通信得到有利保障，更適合實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 目前適用于噴泉控制的中小型 PLC 種類繁多，價(jià)格低廉。使設(shè)計(jì)者會(huì)有更多的江蘇無錫HL26R2小型PLC 松下 FP1C72 松下 FP1C16 8 選擇余地。系統(tǒng)整體造價(jià)會(huì)比工控機(jī)低，而且不會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 本 控制系統(tǒng)以 PLC 為下位機(jī)， PC 如圖 23 成 。 噴頭組合方案的設(shè)計(jì) 此方案共四組噴頭，除 1 號(hào)噴頭以外，其余三組每組的 4 個(gè)噴頭都由環(huán) 形管道連接，因此，每次噴水，同一組的噴頭是一起噴的，具體情況見 下 圖 22。 圖 22 四組噴頭示意圖 計(jì) 系統(tǒng)的控制面板圖如圖 23 所示。圖中分別是花樣選擇開關(guān)、啟動(dòng)、停止以及 單步 /連續(xù) 開關(guān)，其中1 號(hào) — 4 號(hào)噴頭可以通過滑擋調(diào)整噴水花樣。 1 2 3 啟動(dòng) 停止 單步 /連續(xù) 電源 控 制 面 板 河南大學(xué)物理與電子學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 圖 23 控制面板示意圖 噴泉 花樣 的設(shè)計(jì) （ 1） 按下啟動(dòng)按鈕，噴泉控制裝置開始工作，按下停止按鈕，噴泉控制裝置停止工作 。 （ 2） 噴泉的工作方式由花樣選擇開關(guān)和單步、連續(xù)開關(guān)決定。 （ 3） 當(dāng)單步 、連續(xù)開關(guān)在單步控制時(shí)，噴泉只能按照花樣選擇開關(guān)設(shè)置得方式運(yùn)行一個(gè)循環(huán)。 （ 4） 花樣選擇開關(guān)用于選擇噴泉得噴水花樣，現(xiàn)考慮 3 種噴水花樣。 ① 選擇開關(guān)在位置 花樣一：按下啟動(dòng)按鈕 噴水花樣如下圖 50s 后 如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。 ② 選擇開關(guān)在位置花樣二： 按下啟動(dòng)按鈕 1 號(hào) 2 號(hào) 3 號(hào) 4 號(hào) 5s 是 2s 5s 5s 10 50s 后如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。 ③ 選擇開關(guān)在位 置花樣三 ：按 下啟動(dòng)按鈕 50s 后如果為單步工作方式，則停下來。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。 在 本操作 控制系統(tǒng) 中 ， 應(yīng) 充分考慮功能的組成及實(shí)現(xiàn)，主要從機(jī)械部件的動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖，系統(tǒng)的工作方式（如手動(dòng)、自動(dòng)、半自動(dòng)）和安全 保護(hù)措施及緊急情況處理 等 。從而總結(jié)了以 下幾點(diǎn) 控制 思路 ： 先打開花樣選擇開關(guān) 然后按下啟動(dòng)按鈕； 1 號(hào) 4 號(hào) 3 號(hào) 2 號(hào) 13s 2s 13s 13s 13s 1 號(hào) 2 號(hào) 3 號(hào) 4 號(hào) 5s 13s 5s 5s 2s 河南大學(xué)物理與電子學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 每個(gè)花樣 以 獨(dú)立運(yùn)行，通過輔助繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功能； 通過滑擋可以任意組合花樣，本系統(tǒng)組合 3 種不同的花樣。 需 要立即結(jié)束時(shí)，按下停止按鈕立即斷電。 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 樣 噴泉的 PLC控制流程圖 花式噴泉的程序控制流程圖見圖 31［ 5］ 12 圖 41 系統(tǒng)控制流程圖 如圖，通電后，進(jìn)入工作狀態(tài)。如按下啟動(dòng)按鈕，噴泉裝置進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)，若不按，則回到初始狀態(tài)。接著通過滑擋選擇噴水花樣，共 24 種組合噴水花樣可供選擇。按下啟動(dòng)開關(guān)，噴泉按照設(shè)定的程序開始運(yùn)行， 如果為單步工作方式， 25s后 停下來。如果為連續(xù)工 作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。 如果按下停止按鈕，系統(tǒng)則停