无锡科技职业学院毕业设计（论文）
基于PLC控制花样喷泉设计
第一章 PLC概述
1.1 PLC简介
可编程控制器PC(Programmable Controller)即可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller），是在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型的工业控制设备。是一种以微处理器为核心的用作数字控制的专用计算机，满足各种工业领域的实时控制的要求。以其独特的风格形成了以梯形图为基础的编程语言和模块化的软件结构，清晰直观、方便实用。PLC已经成为现代工业自动化控制的三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一。
1.2 PLC组成
PLC和微型计算机相似，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成，PLC的硬件系统由中央处理器（CPU）、存储器（EPROM,ROM）、I/O接口、电源、编程器、I/O扩展单元和一些其他的外设组成。各部分由总线（电源总线、控制总线、地址总线、数据总线）进行连接。
PLC软件系统通常分为系统程序和用户程序两大部分。系统程序是PLC成品必须包括的部分，由厂家提供，用于控制其本身的运行。用户程序是由用户自己编写的程序。硬件系统和软件系统组成一个完整的PLC。
图1-1 PLC硬件结构图
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1.3 PLC的功能及选型
PLC的型号、种类繁多。不同的PLC所实现的功能、编程方式、价格等也有所差异，适用场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于PLC控制系统的技术、经济、功能等各项指标有很大的影响。
1．PLC的主要功能
PLC是一种应用范围很广、发展很快的工业自动化控制装置。PLC主要有以下几个特点：1.控制功能多样化；2.数据的采集、存储、处理；3.编程、调试；4.人机互动；5.联网通信等功能。使用PLC可以大量的缩减设计、编程的周期。
2．常用PLC的选型
PLC的选择主要从它的机型、容量、通信联网能力、电源模块、I/O模块等多方面来考虑。要满足使用功能要求，使用维护方便，力求最高的性价比。选择是主要从以下方面考虑
（1）操作使用，后期维护保养的要求
PLC一般采用熟悉的梯形图和助记符编程，方便读懂程序和编写、修改程序。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，使控制系统设计及建造周期大为缩短。日常的维护也变得简单方便，适合多品种、小批量的生产。
（2）相应的功能要求
PLC功能丰常丰富，这主要是因为它具有快速处理信息的指令系统及存储信息的内部器件。凡是普通计算机能做到的，它都可以实现。
小型的PLC一般有逻辑运算、定时、计数等功能，以开关两控制为主，带有少量的模拟量控制系统，多选用A/D和D/A转换单元，有加减运算、数据传输功能的增强型低档PLC。对于复杂的，实现闭环控制、通信联网等功能的，可选用中高档PLC。
（3）经济性、可靠性的要求
价格是选择PLC的一个因素，可靠性又是选择控制装置的又一个重要因素。对于工业生产，生产、设计周期越短越好，不仅节约了劳动力，而且产品能快速的进入市场，实现经济价值的同时增加了企业活力。PLC在不改动外设的情况下，只改变软件，就能实现。
（4）安装和布线的要求
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将PLC的I/O线和大功率的线区分开，分开捆扎，条件允许的情况下，分槽布线最好，使得抗干扰程度降到最低。安装过程中应注意远离强干扰源（如电焊机），不能与高压电器装在一个柜子里。
输入输出尽量分开走，开关量与模拟量分开敷设，模拟量的传输采用屏蔽线，屏蔽层至少一端接地，接地电阻应远小于屏蔽层电阻。
1.4 PLC的特点及应用
PLC是一种以集成电路和微处理器为核心的工业通用自动化控制装置，是一种工业控制专用计算机。PLC在智能化要求高容量大的现代工业中用的极为广泛。它较好的解决了工业领域中的可靠、安全、方便、经济等主要问题。
(1)PLC的特点
1.可靠性高，抗干扰性强
PLC是采用大规模的集成电路技术，其内部多采用先进的抗干扰技术，可靠性很高。和同规模的继电器相比，电气接线有着大量的减少，故障率也大大的降低了。PLC还带有故障自检功能，出现故障时会发出警报。加上编入的故障自检程序，是整个PLC系统有很高的可靠性。
2.功能丰富多样
PLC具有丰富的处理信息指令系统及存储信息的内部器件，使其功能很丰富。它可以进行各式各样的逻辑问题的处理，各种类型的数据运算。就像一个微型计算机。可以进行数以万计的I/O点的出入信息的交换，进行大规模的控制。以满足不同的生产要求。
3.模块化的结构
现在使用的PLC，除了小型的单元式的PLC，绝大多数的PLC都是采用的模块化的结构。PLC的各个部件，CPU，电源，I/O接口等都是采用的模块化的设计，规模和功能可根据用户的需要自行选择。
4.体积小、质量轻易于实现一体化
PLC采用的是半导体集成电路。体积小、质量轻、功耗低。其结构紧凑、坚固结实、体积小，所以容易装入机械设备中，成为实现机电一体化的较为理想的设备。
（2）PLC的常见应用领域
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PLC是一种应用范围很广的、发展速度非常快的工业自动化设备，在现代工厂自动化（FA）和计算机集成制造系统（CIMS）中占重要地位。现已经应用到化工、石油、冶金、交通等自动化控制的各个领域。
1.运动控制
多数的PLC一般具有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，这一功能现在已渗透到各种机械设备中，如对各类机床、装配机械、机器人等进行运动控制。
2.数据处理
现代的PLC基本具有数学运算、数据传送、转换、排序等功能，能进行数据的采集、分析和处理，通过通信接口能够将这些数据传送到其他的装置上，如计算机数值控制设备，进行处理。
3.模拟量控制
在工业生产中，多会遇到许多连续变化的量，如压力、温度、流量和速度等都是模拟量。为了使PLC处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的A/D转换及D/A转换。厂家都生产配套的转换模块，可使PLC用于模拟量控制。
4.工业过程控制
在工业生产中，存在许多的连续变化的量（模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各式各样的控制算法程序来处理模拟量，完成控制，PID调节是一般闭环控制系统中用的较多的一种调节方法。过程控制应用的十分广泛。
1.5PLC的发展趋势
现代的PLC主要有两个趋势：一个是向体积更小、速度更快、功能更强和价格更低的小型化发展；一个是向大型网络化、高可靠性、兼容性和多功能发面发展。
1.大型网络化
大型网络化是朝DCS系统的一些功能。网络化和通信能力强，向下可将多个PLC、I/O框架相连，向上与工业计算机、以太网等相连构成整个工厂的自动化控制系统。
2.多功能
随着自调整、步进电机控制、位置控制、伺服控制等模块的出现，使得PLC
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控制的领域更宽广。
3.增强外部故障的检测与处理能力
在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理；而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此，PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。
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