【正文】 序以及改動極少量的接線即可。而且，同一臺可編程控制器還可以用于不同的控制對象，只要改變軟件就可以實現(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 對于機械手系統(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)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，其可靠性程度是使用機械觸點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。對于使用者來說，幾乎不需要專門的計算機知識。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 現(xiàn)代 PLC 不僅具有條件控制、計時、計數(shù)和步進等控制功能，而且還能完成A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)字運算和數(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；既可控制一個機械手，又可控制一個機械手群；既可控 制簡單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)；既可現(xiàn)場控制，又可遠程控制。 5）、體積小、重量輕和易于實現(xiàn)機電一體化 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。且 PLC 是為工業(yè)控制設(shè)計的專用計算機，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅固耐用、體積小巧，并由于具備很強的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機械設(shè)備內(nèi)部，因而成為實現(xiàn)機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，在性價比上要高于繼電器控制和單片機控制，其開發(fā)潛力要差于單片機，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)自動化裝置，在工廠自動化 (FA)和計算機集成制造系統(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) 人機界面功能； 6) 編程、調(diào)試功能。 PLC 的重量、體積、功耗和硬件價格一直在降低，雖然軟件價格占的比重有所增加，但是各廠商為了競爭也相應(yīng)地降低了價格。另外，采用 PLC 還可以大大縮短設(shè)計、編程和投產(chǎn)周期，使總價格進一步降低。 PLC 產(chǎn)品面臨 現(xiàn)場總線的發(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，并對以往編程語言進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，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別。 指令表編程語言類似于計算機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。 國內(nèi)外主要 PLC 產(chǎn)品概況 1 美國的 PLC 產(chǎn)品 美國是 PLC 生產(chǎn)大國，在美國注冊的 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 公司是美國最大的 PLC 制造商，其產(chǎn)品約占美國 PLC 市場 50％的份額。 2 歐洲的 PLC 產(chǎn)品 德國的西門子 (SIEMENS)、 AEG 及法國的 TI 公司是歐洲著名的 PLC 制造商。AB PLC 6 德國的西門子的電子產(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 市場上，日本產(chǎn)品約占有 70％的份額。在中國， 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： SP 系列；小型機： P 型、 H 型、 CPM1A 系列、 CPM2A 系列以及 CPM2C、 CQM CQM1H 等；中型機： C200H、 C200Hα (C200HX/C200HG/C200HE)、 CS l 系列。大型機：C1000H/C2022H、 CV(CV500/CV1000/CV2022/CVM1)等 。 ［ 3］ 三菱公司的 PLC 也是較早進入中國市場的產(chǎn)品。其小型機 F1/F2 系列； FX 系列； FX2 系列 ； 三菱公司的中、大型機為 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， FP1 為整體式小型機， FP3 為中型機， FP5/EPl0 (FPl0 的改進型 )、 FP20 為大型機，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 我國的 PLC 產(chǎn)品 中國科學(xué)院自動化研究所的 PLC— 0088，北京聯(lián)想計算機集團公司的 GK— 40，上海機床電器廠的 CKY— 40，上海起重電器廠的 F— 40MR 舊 R，蘇州電子計算機廠的 YZ— PC— 001A，原機電部北京機械工業(yè)自動化研究所的 MPC— 001/ KB — 20/40，杭州機床電器廠的 DKK02，天津中環(huán)自動化儀表公司的 DJK — S — 84/86/480，上海自立電子設(shè)備廠的 KKI 系列，上海香島機電制造有限公司的 ACMY— S80、 ACMY— S256。 ［ 4］ 2 控制方案 主控制器方案的選擇 PLC 可編程邏輯控制器以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC 的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。 一個 PLC 的控制器，可以接收幾千個 I/O 點。對于噴泉控制系統(tǒng)這樣，被控對象是設(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)計方面要容易一些。且 PLC 通常都支持現(xiàn)場總線，會使得系統(tǒng)通信得到有利保障，更適合實現(xiàn)上位機的遠程監(jiān)控。 目前適用于噴泉控制的中小型 PLC 種類繁多，價格低廉。使設(shè)計者會有更多的江蘇無錫HL26R2小型PLC 松下 FP1C72 松下 FP1C16 8 選擇余地。系統(tǒng)整體造價會比工控機低，而且不會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 本 控制系統(tǒng)以 PLC 為下位機， PC 如圖 23 成 。 噴頭組合方案的設(shè)計 此方案共四組噴頭，除 1 號噴頭以外，其余三組每組的 4 個噴頭都由環(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 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、停止以及 單步 /連續(xù) 開關(guān)，其中1 號 — 4 號噴頭可以通過滑擋調(diào)整噴水花樣。 1 2 3 啟動 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 （ 1） 按下啟動按鈕，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，噴泉只能按照花樣選擇開關(guān)設(shè)置得方式運行 一個循環(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： 按下啟動按鈕 1號 2號 3號 4號 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現(xiàn)，主要從機械部件的動作順序、動作條件、必要的保護和聯(lián)鎖，系統(tǒng)的工作方式（如手動、自動、半自動）和安全 保護措施及緊急情況處理 等 。從而總結(jié)了以 下幾點 控制 思路 ： 先打開花樣選擇開關(guān) 然后按下啟動按鈕； 1號 4號 3號 2號 13s 2s 13s 13s 13s 1號 2號 3號 4號 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 每個花樣 以 獨立運行，通過輔助繼電器、計數(shù)器、定時器來實現(xiàn)自動功能； 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，按下停止按鈕立即斷電。 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 花 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，進入工作狀態(tài)。如按下啟動按鈕，噴泉裝置進入準(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。按下啟動開關(guān)，噴泉按照設(shè)定的程序開始運行， 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