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PLC控制的花樣噴泉系統(tǒng)
PLC控制的花樣噴泉系統(tǒng)
目錄
1.內(nèi)容摘要......................................3
2.PLC簡(jiǎn)介.......................................3
2.1.PLC概述...................................3
2.2PLC的產(chǎn)生..................................4
2.3.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域.............................4
2.4.PLC的應(yīng)用特點(diǎn).............................5
3.花樣噴泉系統(tǒng)的設(shè)計(jì).............................7
3.1控制要求....................................7
3.2花樣噴泉的設(shè)計(jì)方案..........................8
3.3模擬量I/O模塊的選擇.......................13
3.4特殊功能模塊的選擇.........................13
3.5系統(tǒng)I/O分配表.............................13
3.6 PLC外部接線圖.............................14
參考文獻(xiàn)........................................15
設(shè)計(jì)總結(jié)........................................16
PLC控制的花樣噴泉系統(tǒng)
內(nèi)容摘要：花樣噴泉的核心是PLC，即可編程序控制器，是一種以微處理器為核心、帶有指令存儲(chǔ)器和輸入輸出接口、綜合了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)的新一代工業(yè)控制裝置。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行指令，進(jìn)行位置控制、邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。它不僅充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，以滿足各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的需要，同時(shí)又照顧一般電氣操作人員的技術(shù)水平和習(xí)慣，采用梯形圖或狀態(tài)流程圖等編輯方式，使PLC的使用始終保持大眾化的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：PLC 花樣噴泉 工業(yè)控制 大眾化
近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，物質(zhì)生活水平的提高促使著人們迫切的追求更高的生活享受，于是大大小小的公園如雨后春筍般出現(xiàn)在新的城市規(guī)劃中，其中必然會(huì)修建一些噴泉供人們休閑、觀賞。這些噴泉按一定的規(guī)律改變噴水式樣，如果再與五顏六色的燈光相配合，在和諧優(yōu)雅的音樂(lè)中，更是令人心曠神怡，流連忘返。其中PLC控制的花樣噴泉更是作為佼佼者，以其簡(jiǎn)單的操作方法和絢爛的視覺(jué)效果飽受人們的稱贊。本文講述的是如何利用PLC控制噴泉噴水方式，從而產(chǎn)生產(chǎn)生各樣的樣式。
一、 PLC的簡(jiǎn)介
（一） PLC的概述
可編程控制器是繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制出上開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。早期的可編程控制器在功能上只進(jìn)行邏輯控制，稱為可編程邏輯控制器（programmable logic controller）簡(jiǎn)稱PLC。隨著技術(shù)的發(fā)展，
其控制功能不斷增強(qiáng)。現(xiàn)在的可編程控制還可進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、模擬量控制，因此，美國(guó)電器制造協(xié)會(huì)（NEMA）于1980年將它命名為可編程控制器（Programmable controller) 簡(jiǎn)稱PC。但容易同個(gè)人計(jì)算機(jī)（ personal computer）相混淆，現(xiàn)又把可編程控制器稱為PLC。它已基本上替代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱（可編程控制器、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）的首位。1987年2月，國(guó)際電工委員會(huì)頒布可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中將其進(jìn)一步定義為：“可編程控制器式一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、技術(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程
（二） PLC的產(chǎn)生
PLC是在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中產(chǎn)生的，20世紀(jì)60年代么末，美國(guó)汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈。為適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，美國(guó)通用汽車公司（GM）對(duì)控制系統(tǒng)提出要求為：（1）能替代由各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其主令電器等按一定的邏輯關(guān)系用導(dǎo)線連接起來(lái)的控制系統(tǒng)，由傳統(tǒng)的繼電——接觸器控制，它簡(jiǎn)單易懂，價(jià)格低廉，能夠滿足生產(chǎn)工藝改動(dòng)頻繁的需要；（2）編程簡(jiǎn)單；（3）模塊式結(jié)構(gòu)；（4）輸入、輸出電壓為交流115V(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn))，輸出能直接驅(qū)動(dòng)繼電器和電磁閥；（5）抗電磁干擾強(qiáng)；（6）具有數(shù)據(jù)通信功能。就是把繼電——接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)與計(jì)算機(jī)的功能齊全、靈活性、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，用計(jì)算機(jī)的編程軟件邏輯易于修改來(lái)代替繼電——接觸器控制的硬接線邏輯不易修改。美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）在1969年根據(jù)上述要求，研制出世界上首臺(tái)可編程控制器，并在美國(guó)通用汽車公司的汽車裝配現(xiàn)上應(yīng)用成功，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)裝配線的自動(dòng)控制。
（三） PLC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(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類：
1.開(kāi)關(guān)量邏輯控制
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。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。
2.工業(yè)過(guò)程控制
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量），PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過(guò)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。
3.運(yùn)動(dòng)控制
PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。
4.數(shù)據(jù)處理
PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。
5.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。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
（四） PLC的應(yīng)用特點(diǎn)
1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)
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(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。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(kāi)關(guān)接點(diǎn)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(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以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(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)將極高的可靠性。
2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)
PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣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(qiáng)及人機(jī)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(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎
PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門。
4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造
PLC用存儲(chǔ)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(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來(lái)，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。
（2）安裝與布線
● 動(dòng)力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙膠線連接。將PLC的IO線和大功率線分開(kāi)走線，如必須在同一線槽內(nèi)，分開(kāi)捆扎交流線、直流線，若條件允許，分槽走線最好，這不僅能使其有盡可能大的空間距離，并能將干擾降到最低限度。
● PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力線（二者之間距離應(yīng)大于300mm）。與PLC裝在同一個(gè)柜子內(nèi)的電感性負(fù)載，如功率較大的繼電器、接觸器的線圈，應(yīng)并聯(lián)RC消弧電路。
● PLC的輸入與輸出最好分開(kāi)走線，開(kāi)關(guān)量與模擬量也要分開(kāi)敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10.
（3）I/O端的接線
輸入接線
● 輸入接線一般不要太長(zhǎng)。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。
● 輸入/輸出線不能用同一根電纜，輸入/輸出線要分開(kāi)。
● 盡可能采用常開(kāi)觸點(diǎn)形式連接到輸入端，使編制的梯形圖與繼電器原理圖一致，便于閱讀。
輸出連接
● 輸出端接線分為獨(dú)立輸出和公共輸出。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。
● 由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板。
● 采用繼電器輸出時(shí)，所承受的電感性負(fù)載的大小，會(huì)影響到繼電器的使用壽命，因此，使用電感性負(fù)載時(shí)應(yīng)合理選擇，或加隔離繼電器。
● PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生干擾，因此要采取措施加以控制，如直流輸出的續(xù)流管保護(hù)，交流輸出的阻容吸收電路，晶體管及雙向晶閘管輸出的旁路電阻保護(hù)。
二、花樣噴泉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
（一）控制要求
本設(shè)計(jì)花樣噴泉模型如下:
如圖:
4號(hào)為中間噴頭，3號(hào)為內(nèi)環(huán)狀噴頭，2號(hào)為一次外環(huán)狀噴頭，1號(hào)為外環(huán)狀噴頭。
1.花樣控制的幾種模式
（1）按下啟動(dòng)按鈕，噴泉控制裝置開(kāi)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(kāi)關(guān)和單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)決定。
（3）當(dāng)單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)在單步位置時(shí)，噴泉只能按照花樣選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置的方式運(yùn)行一個(gè)循環(huán)。
（4）花樣選擇開(kāi)關(guān)用于選擇噴泉的噴水花樣，現(xiàn)考慮4種噴水花樣。
2.各種模式的動(dòng)作狀態(tài)
（1）花樣選擇開(kāi)關(guān)位置1時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴頭噴水，延時(shí)3s后，3號(hào)噴頭噴水，再延時(shí)2s，2號(hào)噴頭噴水，又延時(shí)2s，1號(hào)噴頭噴水。18s后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。
（2）花樣選擇開(kāi)關(guān)的位置2時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)、3號(hào)噴頭同時(shí)噴水，延時(shí)3s后，2號(hào)、4號(hào)噴頭，1號(hào)、3號(hào)噴頭停止噴水。如此循環(huán)5次后，4組噴頭全噴水，30s后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。
（3）花樣選擇開(kāi)光的位置3時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，1號(hào)噴頭噴水，延時(shí)2s后，2號(hào)噴頭噴水，再延時(shí)2s后，3號(hào)噴頭噴水，又延時(shí)2s后，4號(hào)噴頭噴水。30s后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。
（4）花樣選擇開(kāi)關(guān)位置4時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕后，按照1→2→3→4的順序，依次間隔2s噴水，然后一起噴水。30s后，按照1→2→3→4的順序，分別延時(shí)2s，依次停止噴水。再經(jīng)1s延時(shí)，按照4→3→2→1的順序，依次間隔2s噴水，然后一起噴水。30s后停止。如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去。
（二）花樣噴泉的設(shè)計(jì)方案
1.軟件的設(shè)計(jì)
（1）噴泉控制流程圖
（2）系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)
本次系統(tǒng)為了方便模擬,選擇用PLC梯形圖語(yǔ)言設(shè)計(jì)。
（3）部分程序介紹
①花樣選擇程序
花樣選擇開(kāi)關(guān)SB4,SB5,SB6,SB7任意一個(gè)按下,如SB4按下,則按下啟動(dòng)按鈕后，4號(hào)噴頭噴水，延時(shí)3s后，3號(hào)噴頭噴水，再延時(shí)2s，2號(hào)噴頭噴水，又延時(shí)2s，1號(hào)噴頭噴水。18s后，如果為單步工作方式，則停下來(lái)。如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)下去
2.PLC型號(hào)的選擇
對(duì)于小的系統(tǒng)，如80點(diǎn)以內(nèi)的系統(tǒng)．一般不需要擴(kuò)展；當(dāng)系統(tǒng)較大時(shí)，就要擴(kuò)展。不同公司的產(chǎn)品，對(duì)系統(tǒng)總點(diǎn)數(shù)及擴(kuò)展模塊的數(shù)量都有限制，當(dāng)擴(kuò)展仍不能滿足要求時(shí)，可采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時(shí)，有些廠家產(chǎn)品的個(gè)別指令不支持?jǐn)U展模塊，因此，在進(jìn)行軟件編制時(shí)要注意。當(dāng)采用溫度等模擬模塊時(shí)，各廠家也有一些規(guī)定，請(qǐng)看相關(guān)的技術(shù)手冊(cè)。各公司的擴(kuò)展模塊種類很多，如單輸入模塊、單輸出模塊、輸入輸出模塊、溫度模塊、高速輸入模塊等。 PLC的這種模塊化設(shè)計(jì)為用戶的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供了方便。
3．PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
當(dāng)用PLC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，其難度比PLC單機(jī)控制大得多。首先你應(yīng)選用自己較熟悉的機(jī)型，對(duì)其基本指令和功能指令有較深入的了解，并且指令的執(zhí)行速
度和用戶程序存儲(chǔ)容量也應(yīng)仔細(xì)了解。否則，不能適應(yīng)你的實(shí)時(shí)要求，造成系統(tǒng)崩潰。另外，對(duì)通信接口、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳送速度等也要考慮。最后，還要向 PLC的商家尋求網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和軟件技術(shù)支持及詳細(xì)的技術(shù)資料，至于選用幾層工作站，依你的系統(tǒng)大小而定。
4.軟件編制
在編制軟件前，應(yīng)首先熟悉所選用的 PLC產(chǎn)品的軟件說(shuō)明書，待熟練后再編程。若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應(yīng)先畫出梯形圖，然后編程，這樣可少出錯(cuò)，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個(gè)動(dòng)作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試。
5．確定所選PLC
從上面的分析可以知道，系統(tǒng)共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)8個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)8個(gè)，參照三菱FX2N PLC產(chǎn)品目錄及市場(chǎng)實(shí)際價(jià)格，選用主機(jī)為FX2N 48MR的PLC為系統(tǒng)核心控制.
6.花樣噴泉I/O分配
（1）PLCI/O的分配簡(jiǎn)介
一般I／O模塊的價(jià)格占PLC價(jià)格的一半以上。PLC的I／O模塊有開(kāi)關(guān)量I／O模塊、模擬量I／O模塊及各種特殊功能模塊等。不同的I／O模塊，其電路及功能也不同，直接影響PLC的應(yīng)用范圍和價(jià)格，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要加以選擇。
①輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)
開(kāi)關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流／直流輸入三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。
開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來(lái)考慮。一般5V、12V、24V用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如5V輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過(guò)10米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。
②輸入接線方式
開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式。
匯點(diǎn)式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（COM）；而分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的。分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入信號(hào)之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。
③注意同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量
對(duì)于選用高密度的輸入模塊(如32點(diǎn)、48點(diǎn)等)，應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過(guò)輸入點(diǎn)數(shù)的60％。
④輸入門檻電平
為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱PLC說(shuō)明書。
（2）開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇
開(kāi)關(guān)量輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：
①輸出方式
開(kāi)關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。
繼電器輸出的價(jià)格便宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過(guò)1HZ）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。
對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無(wú)觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。
分組式輸出、分隔式輸出
組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時(shí)主要根據(jù)PLC輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級(jí)的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。
開(kāi)關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于PLC外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來(lái)選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。
②注意同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量
選擇開(kāi)關(guān)量輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過(guò)的電流值，如一個(gè)220V／2A的8點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)輸出點(diǎn)可承受2A的電流，但輸出公共端允許通過(guò)的電流并不是16A(8×2A)，通常要比此值小得多。一般來(lái)講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60％。
③輸出的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)
開(kāi)關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。另外，晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。
（三）模擬量I/O模塊的選擇
模擬量I／O模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與PLC內(nèi)部總線相連，同時(shí)為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A／D）模塊是將現(xiàn)場(chǎng)由傳感器檢測(cè)而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出(D／A)模塊是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)輸出。
典型模擬量I／O模塊的量程為-10V~+10V、0~+10V、4~20mA等，可根據(jù)實(shí)際需要選用，同時(shí)還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。
（四）特殊功能模塊的選擇
目前，PLC制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I／O模塊，有的還推出了自帶CPU的智能型I／O模塊，如高速計(jì)數(shù)器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等.
（五）系統(tǒng)I/O分配表
輸入
X000 啟動(dòng)(SB0)
X001 停止(SB1)
X002 連續(xù)循環(huán)(SB2)
X003 單步(SB3)
X004 花樣1檔(SB4)
X005 花樣2檔(SB5)
X006 花樣3檔(SB6)
X007 花樣4檔(SB7)
輸出
Y001 1號(hào)噴頭(KM1)
Y002 2號(hào)噴頭(KM2)
Y003 3號(hào)噴頭(KM3)
Y004 4號(hào)噴頭(KM4)
（六）PLC外部接線圖
接據(jù)系統(tǒng)控制要求,PLC外部接線圖如下:
1.接通電源,按下啟動(dòng)按紐SB0,X000有信號(hào)輸入,PLC處于待命狀態(tài),
2.花樣選擇開(kāi)關(guān),SB4,SB5,SB6,SB7,任意一開(kāi)關(guān)接通,對(duì)應(yīng)的PLC輸入點(diǎn)X004,X005,X006,X007有信號(hào)輸入,PLC處于相應(yīng)選擇的工作狀態(tài),
3.當(dāng)按SB3,對(duì)應(yīng)X003觸發(fā),PLC處于單步運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),
4.按下SB1,對(duì)應(yīng)經(jīng)X001斷開(kāi),PLC停止工作.
詳細(xì)過(guò)程如下:
1.當(dāng)按下開(kāi)關(guān)SB0,單步開(kāi)關(guān)SB3斷開(kāi),如選擇開(kāi)關(guān)SB4接通,剛PLC輸出點(diǎn)Y007輸出信號(hào),KM4接通相聯(lián)接的4號(hào)噴頭,同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),兩秒后動(dòng)作接通Y005相對(duì)應(yīng)的KM3接通聯(lián)接的3號(hào)噴頭,開(kāi)始計(jì)時(shí),兩秒后動(dòng)作接通Y004,相對(duì)應(yīng)的KM2接通聯(lián)接的2號(hào)噴頭,同理,在兩秒后,接通1號(hào)噴頭,再接通4號(hào)循環(huán)下去......
2.在一的過(guò)程,如SB3接通的情況下,剛在一個(gè)過(guò)程后,自動(dòng)停止.
3.同樣,當(dāng)選擇其他位置開(kāi)關(guān),PLC按設(shè)定程序進(jìn)行工作.
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設(shè)計(jì)總結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我以PLC為基本嵌入點(diǎn)，用來(lái)設(shè)計(jì)大眾化的噴泉景觀，作為機(jī)電專業(yè)的畢業(yè)生，一方面綜合應(yīng)用了機(jī)電一體化的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)優(yōu)化了噴泉，可以為實(shí)際生活帶來(lái)更多的便利。在設(shè)計(jì)中,我遇到了不少問(wèn)題,通過(guò)自己努力研究,把它們一個(gè)一個(gè)解決了,系統(tǒng)模擬非常成功,總的來(lái)說(shuō),這次設(shè)計(jì)不難,關(guān)鍵在于細(xì)心,有時(shí)一些小問(wèn)題,讓我走了很多彎路,真正讓我感覺(jué)到了學(xué)以致用的重要性.三年來(lái)，我認(rèn)真地學(xué)習(xí)了專業(yè)課程基礎(chǔ)知識(shí)，具有一定的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)和獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是一種整體性的，系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)，我真的是很努力地在做，但還是感到力不從心，因而這次設(shè)計(jì)在深度和廣度上都有一定的局限性，不過(guò)，我認(rèn)為還是提高了認(rèn)識(shí)，學(xué)到了東西。
在即將畢業(yè)之際，我想借此機(jī)會(huì)對(duì)關(guān)心和支持我的所有人表示感謝！
感謝工程系的各位老師尤其是我的指導(dǎo)老師李素平老師，在她的悉心指導(dǎo)下，我才得以完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。另外，在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我還得到了同組其他同學(xué)的真誠(chéng)幫助，在此一并表示感謝！
大學(xué)生活即將結(jié)束，我感到自己樹(shù)立了正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。在此，我感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和班主任老師，是他們教會(huì)我做人的道理。
回顧這三年的學(xué)習(xí)和生活，還有許多的朋友和同學(xué)在各個(gè)方面給予了我很多的幫助和支持，讓我堅(jiān)持到了最后。在此我要感謝所有關(guān)心和愛(ài)護(hù)我的人，今后我會(huì)繼續(xù)努力，不辜負(fù)您們對(duì)我的期望！
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