【文章內(nèi)容簡介】 試工作量少；維修工作量低、維修方便；體積小、能耗低等。而且 PLC 在各個工業(yè)部門的應用范圍都得到了擴展。 噴泉控制方案分析 方案 ：三組噴頭交替 噴水 此方案使用的噴頭有三組，共 12 個噴頭，每組 4 個。三組噴頭組成一定的形狀，并在 PLC 的控制下交替噴水，具體情況見 圖 21 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 圖 21 三組噴頭示意圖 噴泉的控制要求 有 123 三組噴頭，一點開關(guān)控制啟動，啟動后， 1 組先噴五秒，然后 23 兩組同時噴且 1 組停，五秒后 2 組停，在五秒后 3 組停，而 12 兩組又同時噴，再經(jīng)過兩秒， 3 組也開始噴，持續(xù)五秒后，全部停止噴水，再過三秒后重復前述過程。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 花式噴泉的 硬件設(shè)計 硬件的 概況及 選擇 （ 1） PLC 的產(chǎn)生背景 可編程控制器是基于微型計算機技術(shù)的通用工業(yè)自動控制設(shè)備，在其早期主要應用于開關(guān)量的邏輯控制。 l987 年國際電工技術(shù)委員會（ International Electrotechnical Commission， IEC）頒布的 PLC 標準草案對 PLC 做了如下定義：“ PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的 機械或生產(chǎn)過程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 在可編程控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是以繼電器控制占主導地位的。這種由繼電 器構(gòu)成的控制系統(tǒng)存在明顯的缺點，尤其是對生產(chǎn)工藝多變的系統(tǒng)適應性較差。1968 年，美國通用汽車公司（ GM）根據(jù)市場形勢與生產(chǎn)發(fā)展的需要，為了完成“多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號”的戰(zhàn)略，提出了研制新型邏輯順序控制裝置來取代繼電器控制裝置。第 2 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）就研制出了第一臺 PLC，將其應用于美國通用汽車自動裝配生產(chǎn)線上，并取得了極大的成功。此后隨著計算機技術(shù)、半導體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡技術(shù)等高新技術(shù)的不斷進步， PLC 也迅速發(fā)展起來。 PLC 初創(chuàng)階段的代表產(chǎn)品有 MODICON 公司的 08 AB 公司的 PDQIl、 DEC 的PDP． 14 和日立公司的 SCY． 022 等。該時期 PLC 產(chǎn)品的主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、邏輯運算、定時和計數(shù)等。它的 CPU 由中小規(guī)模的數(shù)字集成電路組成，在 I／ O 接口電路上做了改進以適應工業(yè)控制現(xiàn)場的要求，它的控制功能比較簡單。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式 —— 梯形圖。 而通用汽車公司（ GM）公司為了適應生產(chǎn)工藝不斷更新的需求，從用戶角度提出了新一代控制器應具備的 10 項指標： (1)編程方便可現(xiàn)場修改程序 (2)維修方便采用模塊化結(jié)構(gòu) 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） (3)可靠性高于繼電器控制裝置 (4)體積小于繼電器控制組裝置 (5)具有數(shù)據(jù)通信功能數(shù)據(jù)可直接送入計算機管理 (6)成本可與繼電器控制系統(tǒng)競爭 (7)輸入可為市電 (8)輸出可為市電容量要求在 2A 以上，可直接驅(qū)動接觸器、電磁閥等 (9)易于擴展擴展時原系統(tǒng)改變最小 (10)用戶存儲器大于 4KB 根據(jù)這 10 項指標，美國數(shù)字設(shè)備公司 (DEC 公司 )于 1969 年研制出了世界上第一臺可編程控制器 PDP14，并在 GM 公司的汽車生產(chǎn)線上使用成功，可編程控制器自此誕生 。氣候美國的莫迪康（ MODICON）公司也推車了 084 控制器； 1971 年，日本推出了DSC8 控制器； 1973 年，西歐各國的可編程控制系也相繼研制成功；我國于 1974 年開始研制可編程控制器，并于 1977 年開始工業(yè)應用。 (2) PLC 發(fā)展歷史 自第一臺可編程控制器問世以來，可編程控制器的發(fā)展與計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、半導體技術(shù)及通信技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展是緊密相關(guān)的。這些技術(shù)的每次革新，都會給可編程控制器帶來功能和特性的新變化，使得可編程控制器技術(shù)的與飛速發(fā)展。目前，可編程控制器以實現(xiàn)從“單片機控 制自動化 —— 生產(chǎn)線控制自動化 —— 全廠生產(chǎn)自動化”的三級解決方案，成為工業(yè)自動化的核心控制設(shè)備。回顧可編程控制器的發(fā)展歷程，大致可劃分為 4 個階段。 (1) 從 1969 年到 20 世紀 70 年代中期 這一階段可編程控制器主要用于邏輯運算和技術(shù)技術(shù)運算其中央處理器由中小規(guī)模數(shù)字集成電路組成存儲器為此信存儲器，控制功能比較簡單。典型產(chǎn)品有莫迪康公司的 08 ALLENBRADLEY(AB)公司的 PDQ2 等。由于這些產(chǎn)品主要完成邏輯運算功能，因此，被稱為可編程序邏輯控制器（ PLC）。 (2) 20 世紀 70 年 代中期到 80 年代初期 這一階段可編程控制器的 CPU 采用微車力氣，存儲器采用半導體存儲器，不僅整機的體積減小，而且數(shù)據(jù)處理能力獲得很大提高，增加了數(shù)據(jù)運算、傳送、比較等功能，實現(xiàn)了對模擬量的控制。可編程控制器的名稱碎屑為 PC，但為了于個人計算機的名稱縮寫 PC 相區(qū)別，通常還把可編程控制器簡稱為 PLC。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） (3) 20 世紀 80 年代初期到 90 年代初期 這一階段由于 16 位， 32 位微處理器的出現(xiàn)和應用， PLC 向大規(guī)模、高速度、高性能和網(wǎng)絡化方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)緊湊、功能強大、性能價格比搞的新 一代產(chǎn)品，并出現(xiàn)多種不同性能的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)，在功能上， PLC 具有了數(shù)學運算、數(shù)據(jù)采集和處理、運動控制、閉環(huán)控制、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，而且隨著應用領(lǐng)域的不斷迅速擴大， PLC 已成為構(gòu)成生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)的主要設(shè)備。在此期間，國際電工委員會頒布了 PLC 標準，似的 PLC 向標準化發(fā)展。典型產(chǎn)品有羅克韋爾自動化公司的 PLC2 系列、 PLC3 系列，西門子公司的 SYMATIC S5 系列等。 (4) 20 世紀 90 年代至今 這一階段 PLC 繼續(xù)得到快速發(fā)展，系統(tǒng)在網(wǎng)絡通信、熱備冗余方面都有了長足的進步，成為了一種功能強大 的、成熟的控制系統(tǒng)。同時，通信從各 廠家的自稱系統(tǒng)逐步向開放的、統(tǒng)一的和通用的標準網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)發(fā)展，如控制層的控制網(wǎng)、設(shè)備網(wǎng)和現(xiàn)場總線、管理層的以太網(wǎng)等。產(chǎn)品系列不斷豐富，互通功能得到了較大的發(fā)展，系統(tǒng)性能日趨可靠、完善。同時，還捉不采用了符合 IEC611313 標準的程序設(shè)計語言，增加了高級編程語言等，似的各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和信息系統(tǒng)管理的視線變得容易、直接。這是， PLC已不是單純意義上的可編程控制器了，而是一種完全的過程系統(tǒng)。典型產(chǎn)品有羅克韋爾自動化公司的 PLC5 系列、 ControlLogix 系列，西門子公司的 SYMATIC S7 系統(tǒng)，莫迪 康公司的 Quantum 系列等。 (3) PLC 的構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 （ 4） PLC 的特點 1 可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很 高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。從 PLC的機外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2 配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向 工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn) 過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械