【正文】 老師的指導(dǎo)對(duì)我的感悟是很深的，使我受到了很大的啟發(fā)。所有器件選擇都要遵循一定的規(guī)范，使我認(rèn)識(shí)到任何設(shè)計(jì)都要以現(xiàn)行器件為基礎(chǔ)。系統(tǒng)采用可編程控制器控制 4 臺(tái)潛水泵的啟動(dòng)、運(yùn)行與停止。 在噴泉硬件控制設(shè)計(jì)中， PLC 控制系統(tǒng)由可編程控制器、電流互感器、潛水泵組、 電流表以及開關(guān)器件等構(gòu)成。又為了使系統(tǒng)能夠單周期／連續(xù)兩種工作方式，讓 20200 常開觸點(diǎn)和 00005 常開觸點(diǎn)串聯(lián)作為 20200 的啟動(dòng)條件，將 10003 的常開觸點(diǎn)和 TIM012 常開觸點(diǎn)串聯(lián)作為 20201 啟動(dòng)條件。 本文在分析噴泉的發(fā)展和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)中噴泉的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套以PLC控制技術(shù)為基礎(chǔ)的噴泉自動(dòng)控制系統(tǒng)。在工業(yè)控制中， PLC 作為工業(yè)控制裝置已得到廣泛的應(yīng)用。本周期結(jié)束，開始第二周期的動(dòng)作，如果是單周期的話，系統(tǒng)停止工作。此時(shí)，常開觸點(diǎn) 10003 閉合，常閉觸點(diǎn) 10000 斷開，使 10003 接通， 4號(hào)潛水泵開始工作， TIM012 開始計(jì)時(shí)。 此時(shí)，常開觸點(diǎn) 10000 閉合，常閉觸點(diǎn) 10003 斷開，使 10000、 1000 10002同時(shí)接通， 3 號(hào)潛水泵開始工作， TIM011 開始計(jì)時(shí)。 TIM009 計(jì)時(shí) 5S 后，常閉觸點(diǎn) TIM009 自動(dòng)斷開， 1 號(hào)潛水泵停止工作，此時(shí)，常開觸點(diǎn) 10003 閉合，常閉觸點(diǎn) 10000、 1000 10002 同時(shí)斷開，使10003 接通，此時(shí)， 4號(hào)潛水泵開始工作， TIM010 開始計(jì)時(shí)。常開觸點(diǎn) 10001 閉合，常閉觸點(diǎn) 10000 斷開，使 10001000 10003 同時(shí)接通，既 4 號(hào)潛水泵開始都同時(shí)工作， TIM008 開始計(jì)時(shí)。常開觸點(diǎn) 10000 閉合，常閉觸點(diǎn) 1000 1000 10003 斷開，使 10000 接通，此時(shí)，1 號(hào)潛水泵開始工作， TIM007 開始計(jì)時(shí)。常開觸點(diǎn) 10001 閉合，常閉觸點(diǎn) TIM00 10000、 10003 斷開，使 100010002 接通，此時(shí)， 3號(hào)潛水泵開始工作， TIM006 開始計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí) 2S后，常開觸點(diǎn) 10000 閉合，此時(shí)， 10000、 1000 1000 10003 接通， 4 號(hào)潛水泵開始都同時(shí)工作， TIM005開始計(jì)時(shí)。 TIM003 5S 計(jì)時(shí)到，常閉觸點(diǎn) 10003 斷開，此時(shí)， 4 號(hào)潛水泵都同時(shí)停止工作。 TIM001 5S 計(jì)時(shí)到，常開觸點(diǎn) 10002 閉合，常閉觸點(diǎn)10003 斷開，使 10002 接通， 3號(hào)潛水泵開始工作， TIM002 開始計(jì)時(shí)。當(dāng)啟動(dòng)按鈕 0000 閉合，關(guān)閉按鈕 00003 斷開，此時(shí)內(nèi)部輔助繼電器 20200 接通，此時(shí)系統(tǒng)的工作方式是循環(huán)周期；利用一個(gè)周期的結(jié)束作為一個(gè)周期開始的條件，當(dāng)一個(gè)周期結(jié)束時(shí)，此時(shí)，給常開觸點(diǎn) 20201 一個(gè)信號(hào)，常閉觸點(diǎn) 10000 斷開，常開觸點(diǎn) 20201接通。 I/O 地址分配 根據(jù)示意圖和控制要求可知 ：該系統(tǒng)需要 3 個(gè)輸入點(diǎn)和 4 個(gè)輸出點(diǎn)。 首先， 1號(hào)潛水泵開始工作；計(jì)時(shí) 5S以后， 2號(hào)潛水泵開始工作； 5S以后，3號(hào)潛水泵開始工作； 5S 以后， 4 號(hào)潛水泵開始工作；計(jì)時(shí) 5S以后， 4號(hào)潛水泵開始都停止工作。 當(dāng)停止開關(guān)關(guān)斷時(shí)，系統(tǒng)停止工作。這種系統(tǒng)用一般的 PLC 均可滿足要求，依據(jù)經(jīng)濟(jì)性原則選擇，歐姆龍系列PLC，型號(hào)為： OMRON COM1A10CDTD，晶體管輸出型，價(jià)格便宜，易于操作，結(jié)構(gòu)小巧，可靠性高，適宜于點(diǎn)數(shù)較 少的單機(jī)控制場(chǎng)合。輸出的控制點(diǎn)有四個(gè)，輸入的控制點(diǎn)有四個(gè)，鑒于 對(duì) I/O 點(diǎn)的予留量和整個(gè)系統(tǒng)更加節(jié)省投資的考慮，所以根據(jù)以上要求選擇的機(jī)型為： OMRON COM1A10CDTD ，即歐姆龍 10 點(diǎn)小型機(jī)晶體管輸出，電源為 DC24V。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便，容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇 PLC 的結(jié)構(gòu)形式。這種模塊式 PLC 的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。模塊式 PLC 由框架或基板和各種模塊組成。整體式 PLC 一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。擴(kuò)展單元內(nèi)只有 I/O和電源等，沒有 CPU。整體式 PLC 由不同 I/O 點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。 整體式 PLC 整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。 對(duì)產(chǎn)品定型、工藝過程不變的系統(tǒng)可以選擇離線編程。計(jì)算機(jī)輔助1 21 編 程即能實(shí)現(xiàn)離線編程，也能實(shí)現(xiàn)在線編程。專用編程器編程屬于這種情況。 （五）對(duì)離線和在線變成編程的選擇 離線編程是指主機(jī)和編程器共用一個(gè) CPU，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇PLC的編程、監(jiān)控和運(yùn)行工作狀態(tài)。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點(diǎn)，如道統(tǒng)電壓小，有間隔作用，價(jià)格相對(duì)便宜，承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電 壓靈活（可直流、可交流）且電壓等級(jí)范圍大等。 （四）根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型 不同的負(fù)載對(duì) PLC的輸出方式有顯影的要求。僅在對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入點(diǎn)數(shù)乘 10 字 /點(diǎn) +輸出總點(diǎn)數(shù)乘 5 字 /點(diǎn)來計(jì)算；計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器按（ 3— 5）字 /個(gè)計(jì)算；有運(yùn)算處理時(shí)按（ 5— 10）字 /量估 算； （三）對(duì) I/O響應(yīng)時(shí)間的選擇 PLC 的 I/O 響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描方式引起的時(shí)間延遲（一般在 2— 3 個(gè)掃描周期）等。 另外注意，一些高密度輸入點(diǎn)的模塊對(duì)同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)有限制，一般同時(shí)接通的輸入點(diǎn)不得超過總輸入點(diǎn)數(shù)的 60%； PLC 每個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力也是有限的，有的 PLC 其每點(diǎn)輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨著環(huán)境溫度的升高而有所降低。 （一）對(duì)輸入 /輸出點(diǎn)的選擇 盲目的選擇點(diǎn)數(shù)多機(jī)型回造成一定的浪費(fèi)。所以全面權(quán)衡利弊、合理的選擇記性才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)使用的目的。在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜 （需要大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息管理、系統(tǒng)有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的情況下，使用 PLC控制是很必要的。其主要功能是進(jìn)行工藝參數(shù)的采集、生產(chǎn)過程控制、信息處理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)以監(jiān)測(cè)等。 由于 PLC強(qiáng)大功能和優(yōu)點(diǎn)，使得 PLC在我國(guó)的水工業(yè)自動(dòng)化中得到廣泛的應(yīng)用。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。 （五）安裝簡(jiǎn)單，維修方便。 （四）編程簡(jiǎn)單易學(xué)。 為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型 PLC 以外，絕 大多數(shù) PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu)。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊。 （二）具有豐富的 I/O接口模塊。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， PLC 的功能得到大大的增強(qiáng)，具有以下特點(diǎn) [5,6,7]： （一）可靠性高。 在發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家， PLC 已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門。進(jìn)入 80 年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得 PLC 所采用的微處理器的檔次普遍提高。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊和各種特殊功能模塊。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功能是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性 高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動(dòng)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 .追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。 編程工具豐富多樣，功 能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的 PLC 指令系統(tǒng)。 ?。? 由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公 司產(chǎn)品。 西門子公司的產(chǎn)品，目前有 SIMATIC S7400/300/200 系列產(chǎn)品 。我國(guó)市場(chǎng)上流行的有如下幾家 PLC產(chǎn)品 : 施耐德公司，包括早期天津儀表廠引進(jìn)莫迪康公司的產(chǎn)品，目前有 Quantum、Premium、 Momentum 等產(chǎn)品 。 在 PLC 應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，近年來每年約新投入 10 萬臺(tái)套 PLC 產(chǎn)品，年銷售額 30 億 元人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。如寶鋼一、二期工程就引進(jìn)了 500 多套，還有咸陽顯象管廠、秦皇島煤碼頭、汽車廠等。 （二）國(guó)內(nèi)發(fā)展及應(yīng)用 概況 我國(guó)的 PLC 產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個(gè)階段：順序控制器（ 1973～ 1979） ——一位處理器為主的工業(yè)控制器（ 1979～ 1985） —— 8 位微處理器為主的可編程序控制器（ 1985 以后）。目前全世界有 200 多廠家生產(chǎn) 300 多品種 PLC 產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車 (23%)、糧食加工 (%)、化學(xué) /制藥 (%)、金屬 /礦山 (%)、紙漿 /造紙 (%)等行業(yè)。 在 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為 30~40%。由于這些控制和監(jiān)視的要求，所以 PLC 發(fā)展成了取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。另外還有與順序、時(shí)序無關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制 。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代 PLC產(chǎn)品了。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。 元件選型后，按元件所在電控柜分類制成元件明細(xì)表如下表 3－ 2 所示： 表 3－ 2 元器件目錄表 代號(hào) 名稱 數(shù)量 規(guī)格型號(hào) 備注 PLC 可編程控制器 1 CPM1A10CDT 晶體管輸出型 SF1 啟動(dòng)按鈕 1 LAY37 綠色 SF2 停止按鈕 1 LAY37 紅色 SF SF4 單周期 /循環(huán)按鈕 各 1 LAY37 綠色 1～ 4QA1 低壓斷路器 5 DZ520/6 脫扣電流值為 6A QA15 低壓斷路器 1 DZ520/10 脫扣電流值為10A QA 低壓斷路器 1 DZ550/30 脫扣電流值為30A QA31 低壓斷路器 1 DZ560/60 脫扣電流值為60A 1～ 4QA2 交流接觸器 5 CJ10380/6 線圈電壓 24VDC QA25 交流接觸器 1 CJ10380/10 線圈 電壓 24VDC FA1～ 4 熔斷器 5 RL160/25 熔體 25A FA5 熔斷器 1 RL160/40 熔體 40A BB1～ 4 熱繼電器 5 JR166/3 整定值為 6A BB5 熱繼電器 1 JR1610/3 整定值為 10A 1～ 72EA1 彩燈 72 ABS12V LED顯示，12VDC,3W， 為黃色 1 17 PLC 控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) PLC 概況和發(fā)展 （一）國(guó)外 PLC 發(fā)展概況 1～ 30EA2 彩燈 30 ABS12V LED顯示，12VDC,3W， 為綠色 1～ 14EA3 彩燈 14 ABS12V LED顯示，12VDC,3W， 為蘭色 1～ 24EA4 彩燈 24 ABS12V LED顯示，12VDC,15W， 為白色 M1～ M2 潛水泵 2 潛水泵 (