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，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。

PLC的下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。

PLC的应用领域目前也在不断扩大，并延伸到过程控制、批处理、运动和传动控制、无线电遥控以至实现全厂的综合自动化。

PLC的技术发展除了小型化、超高速，大容量存储器，多CPU，多任务并行运行外，PLC的开放性更大，通信联网能力更强，集成化软件更优。

标准化的IEC61131-3PLC编程语言已被众多PLC厂商所接受，其推广速度越来越快。

软PLC的应用范围将更广[7]。

1.4可编程控制器PLC在我国的发展现状、问题与对策进入90年代，我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段，但是目前我国的可编程序控制器的发展主要面临着三大问题。

一是技术层面上的，在国际上可编程序控制器迅速发展的形势下，我国还没有具有自主知识产权，能够参与国际竞争的可编程序控制器产品，原因主要在于我国的整个基础工业还有一定差距。

二是竞争层面上的，实际上也是一个经济竞争的问题。

现在95%的国内市场由外国的可编程序控制器产品所占领，中、大型可编程序控制器中，几乎全部由国外几大公司垄断，随着我国使用可编程序控制器领域的不断扩大，市场越来越大，然而国外几大公司几乎每年都会针对市场推出新的产品，一旦人们使用了新的产品后，他们就会逐渐的提高产品市场价格，没有我国自己的自主知识产权的产品，在经济竞争中就只能处于被动。

三是市场秩序层面上的，随着我国改革开放的不断深入，特别是加入WTO后，我国巨大的市场份额极大的吸引了国外的大公司，他们开拓市场的方法都是采用大范围建立代理销售渠道，每个公司的分销商、系统集成商都会有数十家，甚至上百家之多，造成了我国的分销商、系统集成商之间的激烈竞争，而这些无序的竞争为国际大公司分而治之、获取稳定的高额利润创造条件[8]。

面对这些问题，我国可编程序控制器的发展应该采取如下对策：(1) 面对如此巨大的市场，我国应该集中资金和技术力量，尽快研制生产出具有自主知识产权的可编程序控制器的系列产品，就像以前的家电行业一样。

其实随着我国整个民族工业的不断发展，特别是近年来芯片工业的迅速发展，推出具有国际竞争力的可编程序控制器产品已成为可能。

(2) 继续发挥我国科学技术人员可编程序控制器应用技术的优势，扩大可编程序控制器的应用领域，从而带动我国相关成套设备和软件产业的发展。

(3) 在扩大可编程序控制器应用的同时，要在软件集成化上下功夫。

针对不同的工业生产过程，形成具有我国特点的系统集成软件、人机界面软件和系统应用软件，在一些我国领先的工业行业中制造出具有核心技术的系统应用软件。

真正形成具有国际标准的、可进行复制的模块化软件。

采取上述策略后，我国就能在可编程序控制器的应用上率先实现突破，融入全球一体化经济之中，形成具有自主知识产权的软件产业，进而研制、开发、生产出具有自主知识产权，能够参与国际竞争的可编程序控制器产品[9]。

2 PLC的组成与工作原理2.1可编程控制器PLC的分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。

对 PLC 的分类可以根据结构、功能的差异等进行大致分类[10]。

按 I/O 点数分类。

PLC按其 I/O 点数多少一般可分为以下 4 类：(1) 微型 PLC：I/O 点数小于 64点的 PLC 为超小型或微型 PLC。

(2) 小型 PLC：I/O 点数为 256 点以下，用户程序存储容量小于 8KB 的为小型 PLC。

它可以连接开关量和模拟量 I/O 模块以及其他各种特殊功能模块，能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通信联网等功能。

(3)中型 PLC：I/O 点数在 512～2048 点之间的为中型 PLC。

它除了具有小型机所能实现的功能外，还具有更强大的通信联网功能、更丰富的指令系统、更大的内存容量和更快的扫描速度。

(4)大型 PLC：I/O 点数为 2048 点以上的为大型 PLC。

它具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。