能解决的问题，就依靠程序设计解决，减少硬件资源的投入。设计中可以采用输出核心为中心，搞清楚各个需要控制的对象的具体工作过程和需要执行的动作，根据了解和收集到的情况，最后确定出输入是哪些，输出是哪些，接着就可以根据这些内容进行接线图的设计。考虑到所有继电器的具体情况，合理采用中间继电器，编程的时候合理使用辅助继电器和定时器等等，最后在程序设计的方面，按照顺序绘制梯形图。整个设计过程必须具有逻辑性，顺序性。
图一 系统示意图
6
3元器件
3.1 PLC
可编程控制器，简称PLC，是把计算机原有的一些技术拿来作为建立基础，实现我们需要功能要求的一个微型的装置。PLC将控制这个板块、传输这个板块、通信这个板块融合在一起，它一遍可以储存相关的写入的数据，一边根据这个数据来工作，它有着和人体大脑相似的一些功能，可以自我进行逻辑方面的一些运算，顺序性方面的东西以及可以自己进行计时、计数甚至是较为复杂的一些带有算术的运算等等，最后把这些信息通过自己数字量或者模拟量，经过输入或者是对应的输出路口，将这些信息变成我们期待的动作1功能。PLC一般都是一个机电一体化系统的中心，这个中心将有限的资源整合、合理的调配，使得各个部件都发挥着自身应该发挥的作用，同时，PLC本身的扩展，使得这种对不同部件的融合越来越多。
在我们原始的或者说最早的一些控制系统里面，使用的还是我们最初的传统的继电器和接触器配合的控制系统，时间到了20世纪，在20世纪这个时代里面，我们的工业和工业生产制造等等方面都发生了翻天覆地的变化，随着存在于市场里面的竞争越来越激烈，对原有的这个生产效率带来的结果人们已经不能再感到满足，新产品的不断出世，使得我们原有的继电器接触器控制系统就变得捉襟见肘，后期的发展就对产品的高效率成批生产，品种的丰富性，降低成本等等方面提出了全新的要求，所以，非常急切的需要一先进的、自动化程度非常高的自动控制器来代替原来有的继电器接触器控制系统，要求种新的控制器不仅能满足高效率的生产要求，还要具有高度的控制功能。
时间来到1969年，在美国的DEC公司通过不断研究，产生了世界上第一台真正意义的 PLC，并且立刻应用于汽车生产行业，并取得了不错的效果。那时候的人把这个东西叫为可编程控制器，简称就是PLC。随时这个第一个的问世和成功实践，PLC正在慢慢取代传统的继电器接触器控制，它自身强大的对逻辑方面的运算，对定时的使用，对计数的使用等等功能，满足了人们期望的控制要求。时间再次到了七十年代左右，微型计算机出现，人们将微型计算机的技术和已有的PLC完美结合，大大的提高了PLC的功能，使得PLC具备了除逻辑方面的运算，对定时的使用，对计数的使用等等功能外，还具有了自我运算，对数据的分析和传输，根据设计处理预期的数据等等功能，从此以后，PLC就成为了真正的满足生产生活要求的具有代表性的工业控制装置。
7
1980年的时候，NEMA协会根据PLC这么久以来的突出表现，正式把可编程控制器这个名字命名给PLC，随时应用越来越多，被更多的人熟知，现在人们口中的PLC就是可编程控制器，随着PC的出现，人们很容易把两者搞混，为了解决这个问题，在1982年的时候，MC就对此作出了明确的说明，说明是这样的，可编程控制器是一个电子系统，这个电子系统，具有数字运算方面的功能，它是主要用于工业生产里面解决自动化控制等等问题，它具有内部储存的功能，可以执行逻辑方面运算，执行顺序性的控制，执行定时和计时等等操作，并把这些处理前和处理后的数据，通过自己的输入输出口和其他元件器交换信息，从而实现和满足我们期待的机械动作要求或者其他功能要求，它具备非常多的扩展功能，利于控制较为复杂的系统。
综上所述PLC就是一台小型的计算机，是为了满足工业生产等等环境而设计制造的，它可以灵活的运用在需要控制的各个领域，灵活性和适用性都非常的高。强大的输入输出接口，自带的较强的驱动能力，使得与许多的外部元件结合起来很轻松，同时，通过对软件的设计和程序的编写，可以节约许多的硬件资源投入，实现强大的控制要求。
现如今，我们的很多方面都用到这个PLC控制器，比如我们的加工制造行业，我们的数控机床，我们的自动的生产线等等。如何将控制器与更多的部件结合，以实现更多的功能，在实现的基础上，保证实现的准确性、稳定和可靠，将是非常重要的和关键的。
在很多的具有自动化控制功能的系统当中，都有PLC的身影。它的体积小轻巧，实现控制上可靠性和安全性非常的高，大大的提高生产效率。据不完全统计，目前光是生产 PLC的厂家，在全球就有200多家，PLC的种类的品种就达400多种，可编程控制器在工业内的应用越来越广泛，实现的功能也越来越多，除此之外，它还被应用于更多的领域以解决需要的功能。
时间在70年代，可编程控制器被我国使用，最初的使用方式是完成一些简单的逻辑方面的控制，后来为了满足使用要求，加入了PID调节技术，不仅能满足开关量的控制，还满足了模拟量的控制，被更多的应用到各个行业和各个领域。PLC主要有这样几个特点： 体积小、功能强大
我们现在使用的绝大部分PLC都具有体积小，功能强大的特点。以我们此次设计用到的三菱FX2N系列PLC来说，输出输出端口非常的多，体积也比较小，三菱的PLC广泛用于各个领域，由于其较为简单容易上手的程序编制，也被许多
8
的开发人员所喜爱。 集成化程度高
我们对PLC的要求具有较为复杂的控制功能，使得PLC往着集成化程度高的方向发展，首先是它自身的集成，将CPU、I/O口，储存器等等集成于一个小的盒子里面，其次，将PLC与PC放在一起集成，PLC与PID放在一起集成，PLC与DCS放在一起集成，并通过适当的传输方式，实现联机操作，远程控制等等功能，也实现了用户远程开发，远程调试等等要求。
本设计控制器采用西门子公司的S7-200，CPU224型PLC。输入主要是按钮开关、行程开关，输出主要是控制泵电机、电磁阀。此PLC在抵抗干扰李这个方面较强，具有比较高的可靠性。在I/O接口这个上，都采用了光电隔离，即PLC的内部的电路和PLC所接入的外部电路之间，用了物理隔离来保护。同时，在这个模块和模块之间，也有屏蔽。在保护电路这个方面，PLC自己也有诊断功能，如果有什么软硬件故障，CPU可以立即根据故障原因，来这个判断和响应措施。这个类型的PLC，在程序上还比较容易学习，程序写好以后，在调试上，调试的周期上，都较短。梯形图中，简单的指令形式，同时，梯形图的结构和继电器这个电路图相近，容易理解。虽然PLC和计算机有着许多相似的功能，但是二者的工作方式却相差很大，计算机一般采用停止等待命令和立刻中断的方式进行工作，如我们使用的输入键盘等等就是这种工作方式。而我们使用的PLC则是采取循环工作的方式进行工作，按照一定的顺序扫描，不断重复；PLC根据植入的程序循环扫描，从程序第一条开始，逐条执行，程序结束后，返回第一条，在开始下一个周期的扫描。通常可以分为这几个阶段，自我诊断阶段、互相通讯阶段、对输入处理阶段、对输出处理阶段、执行程序要求阶段。PLC的组成结构包括中央处理器CPU模块、存储器模块、输入输出接口模块、外部设备编程模块、电源模块等。中央处理器把控制、运算、寄存等等集于一身，通过数据总线、地址总线、控制总线等等与其他模块连接；存储器用于存储编写的程序，系统自己的程序和一些数据等等；接口主要用来实现PLC与外部的沟通，有着晶体管型和继电器型之分；编程器主要用来编写程序，实现用户和PLC的沟通；电源用来给PLC工作提供电源，以及其他外部连接件供电。
西门子S7-200 CPU224PLC，把微型的处理器，板块的集成的电源，数量多
9
的I/O点等集合在一起，从而形成了功能丰富强大的微型的PLC。中央处理器位数是32位，该PLC在区分运行编程模式和不运行编程模式上，具有着不同的字节来存储，14个I输入，10个O输出，在方便通信方面，这个PLC拥有两个RS-485通信口，9.6kbps的PPI，在高速脉冲输出上，可以达到20*2kHz。数字量输入需要24伏电压4毫安电流，输出的电压可以在20.4到28.8伏之间，256个定时器和256个计数器。前面板是CPU,有三个灯用来指示控制器目前的工作方式，灯的颜色是绿色的时候，代表了控制器在运行的状态，当这个指示灯在红色颜色，代表表示了处于停止的状态，当有“SF”的这个灯亮时，说明故障的存在，这个时候PLC不会工作了。
此PLC在接线上，与三菱的生产的PLC对比，存在很多不一样，，三菱的这个是不用来接入直流电源，因为它的电源是系统自己带的，而S7-200的输入端口需要且必须的接直流电源。就拿此设计使用的CPU224来说，1M和2M这是输入端的公共的端口，需要和直流的24伏相连接，电源的两种接的方法，就表示了和对应了PLC的两种接法，就是NPN,PNP。如果电源的负极和公共这个端口接在一起，就是PNP的解法，相反的，电源的正极和这个公共端连时，那就是NPN的解法了。M和这个L+也可以向传感器等提供24伏的直流电压。区别两种解法不难的，关键是哪个是负载，哪个是开关。若PLC负载，，输入开关是对象，信号从开关来，则是PNP，相反就是那个NPN。在此设计中，对于传感器采用统一的PLC单元SCM-16，连接上非常方便，也方便后期的操作和维护。S7-200的扩展模块也是非常丰富的，其中就有数字量的I/O扩展模块，根据输入输出点多少以及电压大小等，有着不同类型的PLC，除此之外，模拟量的扩展模块也是丰富的，具体见下表，接线上，有专用的扁平的电缆和CPU进行通信，端子接线上和CPU类似的，同时，编程的时候也不必去配置I/O的地址。除了I/O模块，还有热电偶、热电阻模块，通信用PROFIBUS-DP模块等等。 项目 储存字节 CPU221 使用运行编4096 程模式 不适用运行编程模式 10
CPU222 CPU224 8192 CPU226 16384 12288 24576