【正文】 第三章 噴泉設(shè)計(jì)方案如圖31所示，閃燈3分別對(duì)應(yīng)電機(jī)Ma、Mb、Mc，它們是隨電機(jī)一起動(dòng)作的。這是因?yàn)椋?使用PLC的投資雖大，但它的體積小、所占空間小，輔助設(shè)施的投入少；使用時(shí)省電，運(yùn)行費(fèi)少；工作可靠，停工損失少；維修簡(jiǎn)單，維修費(fèi)少；還可再次使用以及能帶來附加價(jià)值等等，從中可得更大的回報(bào)。曾有人做過為什么要使用PLC的問卷調(diào)查。正是因?yàn)镻LC在軟、硬件諸方面有強(qiáng)有力的可靠性措施，才確保了PLC能夠可靠的工作。這是系統(tǒng)程序配置了的，用戶可不干預(yù)?？赏ㄟ^編制相應(yīng)的用戶程序，對(duì)PLC的工作狀況，以及PLC所控制的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，以確保其可靠工作。顯然，有了這個(gè)“看門狗”監(jiān)控程序，可保證PLC用戶程序的正常運(yùn)行，可避免出現(xiàn)“死循環(huán)”而影響其工作的可靠性。用戶可依報(bào)警信號(hào)采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。若超時(shí)（一般不超過100ms），則報(bào)警。運(yùn)行用戶程序開始時(shí)，先清看門狗定時(shí)器，并開始計(jì)時(shí)。 （2）軟件方面：PLC的工作方式為掃描加中斷，這既可保證它能有序地工作，避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)，其控制結(jié)果總是確定的；而且又能應(yīng)急處理急于處理的控制，保證了PLC對(duì)應(yīng)急情況的及時(shí)響應(yīng)，使PLC能可靠地工作。這可使系統(tǒng)出故障的機(jī)率幾乎為零，做到萬(wàn)無一失。此外，有的PLC還采用三取一的設(shè)計(jì)，CPU、I/O模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。有的PLC的模塊可熱備，一個(gè)主機(jī)工作，另一個(gè)主機(jī)也運(yùn)轉(zhuǎn)，但不參與控制，僅作備份。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝上，為使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可確保PLC耐振動(dòng)、耐沖擊。故可確保PLC程序的運(yùn)行不受外界的電與磁的干擾，能正常地工作。其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。事實(shí)上，如果PLC工作不可靠，就無法在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)用，也就不成其為PLC了。工作可靠用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非?？煽康摹?duì)軟件講，它的程序可編，也不難編。所以，硬件系統(tǒng)配置與建造也非常方便。而且，這些模塊是配套的，已實(shí)現(xiàn)了系列化與規(guī)格化。編程序變接線，更改程序變更改接線，當(dāng)然要方便得多。使用方便用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非常方便的。以滿足不同的使用要求。這也是因?yàn)橹灰脙?nèi)存中的一個(gè)字，再加一些標(biāo)志位，即可成為定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，所以才那么多。它的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器也很多，是繼電電路所望塵莫及的。它的內(nèi)部種種繼電器，相當(dāng)于中間繼電器，數(shù)量更多。I/O繼電器，可以用以存儲(chǔ)入、出 點(diǎn)信息的，少的幾十、幾百，多的可達(dá)幾千、幾萬(wàn)，以至10幾萬(wàn)。凡普通計(jì)算機(jī)能做到的，它也都可作到。這主要與它具有豐富的處理信息的指令系統(tǒng)及存儲(chǔ)信息的內(nèi)部器件有關(guān)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼＿^程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，直接開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量?！LC的應(yīng)用領(lǐng)域目前PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類:開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。 二、用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。 一、輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。 (5)功能模塊如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。 (4)輸入輸出接口電路1．現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。 (3)存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，對(duì)大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 (2)中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞?；窘Y(jié)構(gòu)可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為： (1)電源可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。 PLC的研究現(xiàn)狀　PLC的簡(jiǎn)介定義PLC即可編程邏輯控制器（可編程控制器件）。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。目前適用于噴泉控制的中小型PLC種類繁多，價(jià)格低廉。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。圖23 PLC控制系統(tǒng)一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。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。PLC是由模仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長(zhǎng)率保持為20%～30%。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。而且工控機(jī)的價(jià)格較同層次的PC機(jī)要偏高，這樣就更增加了系統(tǒng)的成本，降低了整體的性價(jià)比。 自1984年國(guó)內(nèi)開始從事開發(fā)和推廣應(yīng)用工控機(jī)以來，已被廣泛地應(yīng)用于鋼鐵冶金、石油化工、機(jī)電成套設(shè)備、醫(yī)藥食品、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)爐窯等工業(yè)領(lǐng)域、以及軍工和科研設(shè)備中。3） 機(jī)箱內(nèi)有專門電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力。因此，工控機(jī)與普通計(jì)算機(jī)相比必須具有以下特點(diǎn)：1） 機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。工控機(jī)通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，如圖22所示。綜上所述，此次設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制系統(tǒng)不是最佳方案。但由于單片機(jī)需要附屬很多的外圍電路，對(duì)電路的設(shè)計(jì)水平要求很高，否則便很可能降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 圖21 單片機(jī)控制系統(tǒng)單片機(jī)控制系統(tǒng)用于噴泉控制是完全可行的，它可以通過定時(shí)器/計(jì)數(shù)器對(duì)噴泉噴射的時(shí)間進(jìn)行控制，并且也可以利用串行接口與上位機(jī)進(jìn)行通訊。RISC目前，市場(chǎng)上流行的單片機(jī)種類繁多，如MCS51系列，8位單片機(jī)仍占有單片機(jī)市場(chǎng)60%以上的份額，促進(jìn)了8位單片機(jī)朝著高性能和多功能化方向發(fā)展。它具有超小型化、結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。 第二章 系統(tǒng)主控元件選擇 主控元件比較 單片機(jī)噴泉控制系統(tǒng)單片機(jī)也稱為單片微型計(jì)算機(jī)，是把微型計(jì)算機(jī)的各部件——中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等制作在一塊集成電路芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)，如圖21所示。預(yù)先對(duì)水型、燈光的變化組合進(jìn)行PLC程序編程，運(yùn)行時(shí)候該程序轉(zhuǎn)換為信號(hào)控制水泵、數(shù)控閥、燈光等器件，產(chǎn)生絢麗多彩的燈光效果。下面是一些我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷膰娙?音樂噴泉是音樂