【正文】 型或微型 PLC。 3．按 I/O 點(diǎn)數(shù)分類 根據(jù) PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少，可將 PLC 分為小型、中型和大型三類。 （ 3）高檔 PLC 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。 （ 2）中檔 PLC 除具有低檔 PLC 的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程 I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。 （ 1）低檔 PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能 。 還有一些 PLC 將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。 （ 1）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) 。對(duì) PLC 的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。其中， CPU 是 PLC 的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場(chǎng)輸入 /輸出設(shè)備與 CPU 之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。 PLC 的基本組成 與分類 （一） PLC 的基本組成 PLC 是微機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種以微處理器為核心的用于控制的特殊計(jì)算機(jī)，因此 PLC 的基本組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)類似。 現(xiàn)代的 PLC 都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（ CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。所以 PLC 可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有 PID 控制功能的 PLC 可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對(duì)各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。這是 PLC 最基本的應(yīng)用，也是 PLC 最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。 （二） PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 謝春仁： PLC 控制花樣噴泉 第 8 頁 共 22 頁 目前，在國內(nèi)外 PLC 已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。在維修方面，由于 PLC 的故障率極低，維修工作量很?。欢?PLC 具有很強(qiáng)的自診 斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù) PLC 上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。 4．設(shè)計(jì)安裝簡單、維護(hù)方便 由于 PLC 用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。 3．功能完善、通用性強(qiáng) 現(xiàn)代 PLC 不僅 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有 A/D和 D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、 PID 控制、通信聯(lián)網(wǎng)以等許多功能。這也是 PLC 獲得普及和推廣的主要原因之一。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)改變程序，使用方便、靈活。 2．編程簡單、使用方便 目前，大多數(shù) PLC 采用的編程語言是梯形圖語言，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語言。 PLC 的平均無故障時(shí)間可達(dá)幾十萬個(gè)小時(shí) ，之所以有這么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施： （ 1）硬件方面 I/O 通道采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源對(duì) PLC的影響；對(duì)供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對(duì) CPU等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對(duì)有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。 PLC 已成為工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位的通用工業(yè)控制裝置。目前，我國不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn) PLC，如遼寧無線電二廠、無錫光洋電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門 AB 公司等。在20 世紀(jì) 70 年代末和 80 年代初，我國隨國外成套設(shè)備、專用設(shè)備引進(jìn)了不少國外的PLC。 PLC 不僅控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測(cè)更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使 PLC 真正成為具有邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能控制器。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 20 世紀(jì) 70 年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到 PLC 中，使 PLC 不僅具 有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。 近年來，可編程控制器發(fā)展很快，幾乎每年都推出不少新系列產(chǎn)品，其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了上述定義的范圍。 國際電工委員會(huì)（ IEC）于 1987 年頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿，其定義強(qiáng)調(diào)了 PLC 應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和廣闊的應(yīng)用范圍，這是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的重要特征。它是在電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。 要求噴泉控制程序能夠產(chǎn)生不同 的噴水造型，并且符合美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，邏輯合理 ， 且操作簡單。需設(shè)計(jì) 兩種 種不同的噴泉類型。 07 電氣自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 共 22 頁 總體實(shí)現(xiàn)方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該噴泉控制系統(tǒng)是由 PLC 組成，如圖 所示。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與由于采用通用監(jiān)控軟件。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容 逐條執(zhí)行，以完成工藝流程的操作。 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)用的是汽車制造業(yè)，它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程。 作為離散控制的首選產(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。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶 需求的不斷完善。 謝春仁： PLC 控制花樣噴泉 第 4 頁 共 22 頁 PLC 噴泉控制系統(tǒng) 自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller， PLC)取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來， PLC 得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。 圖 工控機(jī)控制系統(tǒng) 對(duì)于工控機(jī)作為噴泉控制系統(tǒng)，由于噴泉控制系統(tǒng)的環(huán)境相對(duì)工業(yè)控制環(huán)境要好的多，而且噴泉控制系統(tǒng)對(duì)連續(xù)長時(shí)間工作能力要求也不是 很高， 用工控機(jī)設(shè)計(jì)噴泉控制系統(tǒng)實(shí)屬有些大材小用。 （ 4）要求具有連續(xù)長時(shí)間工作能力。 （ 2） 機(jī)箱內(nèi)有專用底板，底板上有 PCI 和 ISA 插槽。 工控機(jī)的特點(diǎn) 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)，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般只有強(qiáng)烈的震動(dòng)，灰色特別多，另有很高的電磁場(chǎng)力干擾等特點(diǎn)，且一般工廠均是連續(xù)作業(yè)即一年中一般沒有休息。 工控機(jī)噴泉控制系統(tǒng) 工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，但現(xiàn)在更時(shí)髦的叫法 是產(chǎn)業(yè)電腦或工業(yè)電腦，英文簡稱 IPC，全稱 Industrial Personal Computer。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，否則便可能降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且，由于噴07 電氣自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁 共 22 頁 泉控制系統(tǒng)很少會(huì)有批量生產(chǎn)的情況，對(duì)于小規(guī)模制作時(shí)， PCB 印刷電路板的制作成本是很高的。 圖 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)行通信。 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)。 單片機(jī)噴泉控制系統(tǒng) 單片機(jī)也稱單片微型計(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 所示。 謝春仁： PLC 控制花樣噴泉 第 2 頁 共 22 頁 第 2 章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)方法分析與可行性討論 花樣噴泉控制的實(shí)現(xiàn)方法很多，如利用單片機(jī)、工業(yè)機(jī)、 PLC 等都可以實(shí)現(xiàn)。 圖 花樣噴泉系統(tǒng) PLC 花樣噴泉控制系統(tǒng) 花樣噴泉控制的實(shí)現(xiàn)方法很多， 本設(shè)計(jì)題目基于 可編程邏輯控制器（ PLC）的噴泉控制系統(tǒng)，可編程邏輯控制器（ PLC），不僅能夠進(jìn)行多種水型切換，而且能夠?qū)⒏鞣N水型、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)，使水型、燈光實(shí)現(xiàn)多姿多彩的變化。自動(dòng)控制噴泉能自動(dòng)且連續(xù)的 改變其形態(tài)，呈現(xiàn)豐富多彩的花型變化，從而給人以美好的視覺感受。噴泉作為一種觀賞性較高的藝術(shù)水景，不斷地出現(xiàn)在城市廣場(chǎng)、居民小區(qū)、公園等場(chǎng)所。 畢 業(yè) 論 文 題 目 PLC 控制花樣噴泉 專 業(yè) 機(jī)電一體化 班 級(jí) 09 級(jí) 2 班 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 答辯日期 2021/5/30 佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文任務(wù)書 （ 學(xué)生任務(wù)書 由指導(dǎo)教師填寫 ） 系 專業(yè) 班 同學(xué)： 一、畢業(yè)論文課題 二、畢業(yè)論文內(nèi)容和目標(biāo)