花式喷泉的PLC控制系统设计

花式喷泉的PLC控制系统设计

目录

1 引言 (1)

1.1 可编程控制器PLC的发展背景与研究意义 (1)

1.2 可编程控制器PLC控制花式喷泉的优势 (2)

1.3 可编程控制器PLC在国际上的发展现状 (2)

1.4 可编程控制器PLC在我国的发展现状、问题与对策 (3)

2 PLC的组成与工作原理 (4)

2.1可编程控制器PLC的分类 (4)

2.2 可编程控制器PLC的特点 (5)

2.3循环扫描工作方式简介 (5)

2.4 PLC的工作原理 (6)

2.5 PLC的硬件组成 (7)

2.6顺序功能图 (8)

2.7 梯形图 (8)

2.8 PLC的应用领域 (9)

3 花式喷泉的设计 (10)

3.1 花式喷泉的设计要求 (10)

3.2 花式喷泉的控制要求 (11)

3.3可编程控制器PLC的选取与其特点 (11)

3.4 基于PLC花式喷泉的接口设计 (12)

3.5 PLC 外部接线图 (12)

3.6花式喷泉的梯形图 (13)

花式喷泉的PLC控制系统设计

3.7 花式喷泉的实验结果 (19)

3.8 实验小结 (22)

4 结束语 (22)

参考文献 (22)

英文摘要 (24)

致谢.......................................... 错误！未定义书签。

花式喷泉的PLC控制系统设计

花式喷泉的PLC控制系统设计

摘要：本文总结了可编程控制器（PLC）研究的背景和意义，评述了PLC控制系统的国内外研究现状，并由此引出了该领域目前存在的问题。描述了可编程控制器PLC的组成与工作原理。在此基础上，在花式喷泉控制系统的设计中，具体给出了花式喷泉的喷水花样，分配了几种喷水花样下PLC的输入/输出接口、设计了PLC的外部接线图、梯形图。实验结果表明，将可编程控制器PLC应用于花式喷泉控制系统中，具有使用方便、运行可靠、控制程序设计简单等优点。本文最后对可编程控制器PLC的发展趋势进行了展望。

关键词:PLC；花式喷泉；控制

1 引言

1.1 可编程控制器PLC的发展背景与研究意义

1.1.1 可编程控制器PLC的发展背景

随着微处理器和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛地应用在几乎所有的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，可编程序控制器（简称PLC）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用控制装置[1]。可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十世纪七十至八十年代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC；加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller），为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。PLC是模仿继电器控制原理发展起来的。

1.1.2 可编程控制器PLC的研究意义

可编程序控制器，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的

基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机[2]。作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了从逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越[3]。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用，因此，PLC的应用也就成为了一个热点问题。在PLC诞生之前，工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关，后来随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来，在20世纪60～70年代，社会的进步要求制造出小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品以满足市场需要，不断的提出改善生产机械功能的要求。加上当时电子技术已经有了一定的发展，于是人们开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑的新型工业控制设备，这就是我们现在所说的PLC[4]。

1.2 可编程控制器PLC控制花式喷泉的优势

目前，在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏。这些喷泉按一定的规律改变喷水式样，如果再与五颜六色的灯光相配合，在和谐优雅的音乐中，更使人心旷神怡，流连忘返。在大型广场或景区的喷泉控制系统中，应用单片机控制原理，通过可控硅作为功率开关元件,完成对潜水泵间歇工作的控制，可实现各种花样的喷水，但是这种控制系统在实践中存在以下缺点：由于可控硅承受过电压、过电流的能力差，因而不能长时间运行；需要配置较多的保护电路；程序的增减、修改和运行监视不灵活；抗干扰能力差；功率因数较低等。为有效解决上述问题,确保控制系统的正常运行，采用PLC来控制喷泉控制系统。若采用PLC控制，利用PLC体积小、功能强、可靠性高，且具有较大的灵活性和可扩展性的特点，通过改变喷泉的控制程序或改变方式选择开关，就可以改变花式喷泉的喷水规律，从而变换出各式花样，以适应不同季节、不同场合的喷水要求。所以使用PLC控制花式喷泉，具有使用方便、运行可靠、控制程序设计简单等优点[5]。若需要改变喷水花样和喷水时间,设计方案不必作很大调整，只要把控制程序作相应的修改,即可实现控制目的[6]。

1.3 可编程控制器PLC在国际上的发展现状

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃，使早期的PLC从最初的逻辑控制、顺序控制，发展成为具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC。 PLC之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求：高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的