【正文】 PLC 作為可編程控制器的縮寫。 PLC 是英文 Programmable Logic Controller 的縮寫?？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)。 PLC 的主要特點(diǎn) （ 1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC 是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境?？梢?這么 說，沒有任何一種工業(yè)控制設(shè)備 可以 達(dá)到可編程控制器 這樣 的可靠性。 它具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能在 極 惡劣的環(huán)境下（如溫度高、濕度大、金屬粉塵多、距離高壓設(shè)備近、有 比 較強(qiáng)的高頻電磁干擾等）長期連續(xù)可靠的工作，平均無故障 時間 比較長，故障修復(fù)時間 比較 短。 （ 2）編程簡單易學(xué) PLC 的設(shè)計(jì)是面向工業(yè)企業(yè)中一般電氣工程技術(shù)人員的，它采用易于理解和掌握的梯形圖語言，以及面向工業(yè)控制的簡單指令。無論是在生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)中，還是在傳統(tǒng)設(shè)備的改造中，電氣工程技術(shù)人員都特別歡迎 和愿意使用 PLC。 （ 3）硬件配套齊全，用戶使用方便、維護(hù)方便 PLC 的產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品質(zhì)齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活、方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。 在 PLC 運(yùn)行中，在 PLC 的面板上（或顯示器上）可以顯示生產(chǎn)過程中用戶感興趣的各種狀態(tài)和數(shù)據(jù)，使操作人員做到心中有數(shù)，及時在出現(xiàn)故障甚至發(fā)生事故時，也能及時處理。 編程器不僅能對 PLC 控制程序進(jìn)行寫入、讀出、檢測、修改，還能對 PLC的工作進(jìn)行監(jiān)控，使得 PLC 的操作及維護(hù)都很方便。 PLC 還 具有很強(qiáng)的自診斷能力，能隨時檢查出自身的故障，并顯示給操作人員。 有人曾預(yù)言，將來自動化工廠的電氣工人，將一手拿著螺絲刀，一手拿著編程器。這也是可編程控制器得以迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的重要因素之一。 （ 4）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短 用 PLC 完成一項(xiàng)控制工程時，由于其硬、軟件齊全，設(shè)計(jì)和施工可 以 同時進(jìn)行，由于軟件編程取代了繼電器硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能，使得控制柜的設(shè)計(jì)及安裝接線工作量大 大 減少， 縮短了施工周期。同時，由于用戶程序大 多 可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，模擬調(diào)試好后再將 PLC 控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)，使 得調(diào)試方便、快速、安全，因此大大縮短了設(shè)計(jì)和投運(yùn)周期。 （ 5）體積小，能耗低 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，復(fù)雜的控制系統(tǒng)使用 PLC 后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器。 （ 6）功能強(qiáng)，性價比高 一臺小型 PLC 有成百上千個可供用戶使用的編程元件，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與實(shí)現(xiàn)相同功能的繼電器接觸器控制系統(tǒng)相比，具有很高的性價比。 PLC 的主要功能 1） 順序邏輯控制 這是 PLC 最基本最廣泛最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，用來取代繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。它既可用于單片機(jī)控制或多機(jī)控制，又可 用于自動化生產(chǎn)線的控制。 2） 運(yùn)動控制 在機(jī)械加工行業(yè)，可編程控制器與計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）集成在一起，用以完成機(jī)床的運(yùn)動控制。很多 PLC 制造廠已提供了拖動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模板。在多數(shù)情況下， PLC 把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模板，模板移動一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。當(dāng)每個軸移動時，位置控制模板保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣龋_保運(yùn)動的平衡。目前，已經(jīng)用于控制無心磨削、沖壓、復(fù)雜零件分段沖裁、滾削、磨削等各項(xiàng)應(yīng)用中。 3） 定時控制 PLC 為用戶提供了一定數(shù)量的定時器，并設(shè)置了定時器指令，一般每個定時器可實(shí)現(xiàn) 秒 ~ 秒或 秒 ~ 秒的定時控制，也可按一定方式進(jìn)行定時時間的擴(kuò)展。定時精度高，定時設(shè)定方便、靈活。同時， PLC 還提供了高精度的時鐘脈沖，用于精確的實(shí)時控制。 4） 計(jì)數(shù)控制 PLC 為用戶提供的計(jì)數(shù)器分為普通計(jì)數(shù)器、可逆計(jì)數(shù)器、高速計(jì)數(shù)器等，用來完成不同用途的計(jì)數(shù)控制。當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值等于計(jì)數(shù)器的設(shè)定值，或在某一數(shù)值范圍時，發(fā)出控制命令。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以在運(yùn)行中被讀出，也可以在運(yùn)行中修改。 5） 步進(jìn)控制 PLC 為用戶提供了一定數(shù)量的位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步進(jìn)控制功能。在一道工序完 成之后，自動進(jìn)行下一道工序。一個工作周期結(jié)束后，自動進(jìn)入下一個工作周期。有些 PLC 還專門設(shè)有步進(jìn)控制命令，使得步進(jìn)控制更為方便。 6） 數(shù)據(jù)處理 大部分 PLC 都具有不同程度的數(shù)據(jù)處理功能，例如 F2 系列、 S5 系列、 C系列等，能完成數(shù)據(jù)的運(yùn)算例如：加、減、乘、除、乘方、開方等，邏輯運(yùn)算例如：字與、字或、字異或、求反等，移位、數(shù)據(jù)比較和傳送以及數(shù)值的轉(zhuǎn)換等操 作。 7） 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換 在過程控制或閉環(huán)控制系統(tǒng)中，存在溫度、壓力、流量、速度、位移、電流、電壓等連續(xù)變化的物理量（模擬量）?，F(xiàn)在，不僅大、中型 PLC 具有模擬量處理功 能，甚至很多小型 PLC 也具有模擬量處理功能，而且編程和使用都很方便。 8） 通信及互聯(lián)網(wǎng) 目前，絕大多數(shù) PLC 都具備了通信能力，能夠在 PLC 機(jī)與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行同位鏈接及上位鏈接。 PLC 的分類 根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)分類 可分為微型機(jī)、小型機(jī)、中型機(jī)、大型機(jī)、巨型機(jī) 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分類 可分為整體式 PLC、 模板式 PLC、 分散式 PLC 根據(jù)生產(chǎn)廠家分類 德國西門子（ SIEMENS）公司的 S5 系列、 S7 系列、 日本歐姆龍（ OMRON）公司的 C 系列、 三菱 （ MITSUBISHI）公司的 FX 系列、 日 本松下（ PANASONIC）公司的 FP 系列、 法國施耐德（ SCHNEIDER）公司的 TWIDO 系列、 美國通用電氣（ GE）公司的 GEFANUC 系列、 美國 AB 公司的 PLC5 系列 PLC 的應(yīng)用范圍及發(fā)展趨勢 應(yīng)用范圍 PLC 作為一種通用的工業(yè)控制器，它可用于所有的工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)前 國內(nèi)外已廣泛地將 PLC 成功的應(yīng)用到機(jī)械、汽車、冶金、石油、化工、輕工、紡織、交通、電力、電信、采礦、建材、食品、造紙、軍工、家電等各個領(lǐng)域，并且取得了相當(dāng)可觀的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 發(fā)展趨勢 系列化、模板化 ； 小型機(jī)功能化 ； 中、大型機(jī)高速度、高功能、大容量 ； 低成本 ； 多功能 花 樣 噴泉的概述 噴泉是一種將水或其他液體經(jīng)過一定壓力通過噴頭灑 出 來 具 有 一 定 形 狀 的 組 合 體，提供水壓的一般為水泵?，F(xiàn)代城市中的噴泉形式已十分豐富。隨著構(gòu)筑物的大小 及水壓等的變化，噴泉或高或低、或珠或霧，精彩紛呈。可分為以下 7 種： (1)普通噴泉：只有簡單的幾種固定水型及燈光，隨著電源的開閉而控制噴泉的運(yùn)行、水型和燈光的變化。 (2)程控噴泉：將各種水型及燈光，按照預(yù)先設(shè)定的排列組合進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序發(fā)出控制信號，使水型及 燈光有各種各樣的變化。 (3)音樂噴泉：在程序控制噴泉的基礎(chǔ)上加入了音樂控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通過對音頻及 MIDI 信號的識別，進(jìn)行譯碼和編碼，最終將信號輸出到控制系統(tǒng)，使噴泉的造型及燈光的變化與音樂保持同步。 (4)水幕激光噴泉：將激光器發(fā)出的激光束射在水幕噴頭的水幕上，激光束由激光控制系統(tǒng)編程控制，可發(fā)出多種多樣的圖案及色彩，照射在晶瑩透明的水膜上，形成斑斕奪目的起義效果。 (5)水珍珠噴泉：利用特殊音波將水變成球體的噴水裝置和全頻高速閃光燈的視覺圖像效果的產(chǎn)品組成。 (6)游戲噴泉：又稱感應(yīng)泉，噴泉水柱根據(jù)游 人的動作產(chǎn)生反應(yīng)，而且這種應(yīng)具有不確定性，是一種互動式噴泉，增強(qiáng)了娛樂氛圍。 (7)跳跳噴泉：又名光亮泉。是一種高科技水景藝術(shù)，水形似根根晶瑩透徹地冰柱，一串串飛向空中，輕舞飛揚(yáng)。 采用 PLC 控制花式噴泉的優(yōu)點(diǎn) (1)控制方式上看： PLC 只需改變控制程序就可改變邏輯或增加功能。 (2)工作方式看： PLC 串行工作，不受制約。 (3)控制速度上看： PLC 通過半導(dǎo)體來控制，速度很快，無觸點(diǎn)。 (4)定時、計(jì)數(shù)： PLC 時鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高， 定時范圍寬， 有記憶功能。 (5)可靠、維護(hù)看： PLC 無觸點(diǎn)，壽命 長，且有自我診斷功能，對程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)方便。 第二章 花樣噴泉設(shè)計(jì)方案 控制要求分析 1） 按下啟動按鈕，噴泉開始工作；按下停止按鈕，噴泉停止工作。 2） 噴泉的工作方式由花樣選擇開關(guān)決定： 按下花樣 1 開關(guān)，噴泉按照花樣 1 工作； 按下花樣 2 開關(guān)，噴泉按照花樣 2 工作 ； 按下花樣 3 開關(guān)，噴泉按照花樣 3 工作。 3） 花樣選擇開關(guān)用于選擇噴泉的噴水花樣，考慮 以下 3 種噴水花樣： 花樣選擇開關(guān)在位置 1 時， 11 號噴頭啟動， 10S 后停止。接著 12 號噴頭噴水啟動， 10S 后停止。 11號噴頭繼續(xù)工作， 連續(xù)循環(huán)下去。 花樣選擇開關(guān)在位置 2 時， 5 號噴頭啟動 ， 10S 后停止 ， 7 號噴頭啟動， 10S 后停止。接著 6 號噴頭啟動， 10S 后停止。然后 8 號噴頭啟動，10S 后停止； 5 號噴頭啟動同時， 11 號噴頭啟動， 20S 后停止， 12 號噴頭啟動， 20S 后停止。然后接著開始的順序工作，連續(xù)循環(huán)下去。 花樣選擇開關(guān)在位置 3 時， 7 號噴頭開始工作， 10S 后 8 號噴頭也開始工作，但 7 號繼續(xù)工作。 1 至 8 號 噴頭同時工作后，立即閃爍， 10S 后 7 號停止工作。再過 10S， 8 號也停止工作。等待 10S 后， 7 號再次工作，按照之前的方式循環(huán)下去。在 1 至 8 號噴頭工作時，內(nèi)圈的 1 12 號也開始工作。 9 號、 12 號兩個噴頭和 7 號工作方式是一樣的，而 10 號、 11 號則與 8 號是一樣的。 PLC 類型的選擇 PLC 的 產(chǎn)品種類很多。 PLC 的型號不同，對應(yīng)著其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等各不相同，使用的場合側(cè)重 各不相同 。因此，合理地選用 PLC， 對于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 等 有著重要意義。 PLC 的選擇主要從 其 機(jī)型、容量、 I/O 模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信互聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。 PLC 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性價比。選擇時應(yīng)主要考慮到合理地結(jié)構(gòu)形式，安裝方式的選擇，相應(yīng)的功能要求，響應(yīng)速度要求，系統(tǒng)可靠性的要求，機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素。 結(jié)合以上的分析，以及之前在學(xué)校里的學(xué)習(xí)，我選用了 S7300 來進(jìn)行此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 S7300 的系統(tǒng)組成簡介 S7300 系列的 PLC 是 中型模板式 PLC，各種模板（ CPU 模板、信號模板 SM、功能模板 FM、通信模板 CP、電源模板 PS 等 ） 及人機(jī)界面（ HMI），可以根據(jù)控制要求進(jìn)行廣泛的組合和擴(kuò)展。 S7300 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1） 采用集成的背板總線 S7300 改變了以往模板式 PLC 采用的總線底板結(jié)構(gòu)，從硬件上省去總線底板和排風(fēng)扇，繼而采用了背板總線，即將總線集成在每個模板上，所有的模板通過總線連接器進(jìn)行級連擴(kuò)展，使得結(jié)構(gòu)簡單。 2） 采用 DIN 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌，安裝和更換模板方便 由于省去了總線底板，使得安裝各個模板的機(jī)架只有 DIN 標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌，可以選擇橫 向或者豎向安裝。安裝模板時只需要將模板鉤在導(dǎo)軌上， 轉(zhuǎn)動到位后用螺釘鎖緊。有可拆卸式機(jī)械編碼前連接器，螺釘型或彈簧型接線端子，更換模板時只需要松開安裝螺釘，拔下已經(jīng)接線的前連接器，即可更換。 3） 硬件組態(tài)靈活 所有的模板都有相同的安裝深度，因此信號模板和通信模板可以不受限制地插到 SM 區(qū)的任何一個槽位上，使得硬件組態(tài)非常靈活。 4） 機(jī)架擴(kuò)展方便 每個機(jī)架上最多可安裝 8 個信號模板（ SM），當(dāng)需要的 SM 超過 8 個時，可以通過 IM365（機(jī)架距離最遠(yuǎn) 1 米）或者 IM360/361（機(jī)架距離最遠(yuǎn) 10 米），安裝擴(kuò)展機(jī)架，每個擴(kuò)展機(jī)架 上最多可安裝 8 個信號模板，一個 S7300 系統(tǒng)最多可安裝 3 個擴(kuò)展機(jī)架，最多可安裝 32 個信號模板。 中央處理器 CPU 的功能 接收與存儲用戶由編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查編程過程中的語法錯誤，診斷電源及 PLC 內(nèi)部的工作故障；用掃描方式工作，接收來自現(xiàn)場的輸入信號，并輸入到輸入映像寄存器和數(shù)據(jù)存儲器中； 當(dāng)撥碼撥到 RUN 位置 ， CPU 從存儲器中逐條讀取并執(zhí)行用戶 編寫的 程序，完成用戶程序所規(guī)定的邏輯運(yùn)算、算數(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理等操作；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果 ，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)，刷新輸出映像寄存器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實(shí) 現(xiàn)輸出控制、打印制表或數(shù)據(jù)通信等功能。 S7300 的編程元件 S7300 的編程元件 有： 輸入繼電器 I、 輸出繼電器 Q 、 輔助繼電器 M（或稱為位存儲器） 、 外部輸入寄存器