PAGE畢業論文題目PLC控制花樣噴泉專業班級學生姓名指導教師答辯日期PLC控制花樣噴泉第4頁共22頁佛山職業技術學院畢業論文任務書（學生任務書由指導教師填寫）系專業班同學：一、畢業論文課題二、畢業論文內容和目標三、參考資料四、畢業論文課題時間：年月日至年月日五、進度安排：周次工作內容預定目標及檢查方式六、備注：本任務書一式三份，教研室、指導教師和學生各執一份；學生須將此任務書按裝訂要求進行裝訂。目錄第1章概述 11.1噴泉控制系統的應用 11.2PLC花樣噴泉控制系統 1第2章系統整體方案設計 22.1實現方法分析與可行性討論 22.1.1單片機噴泉控制系統 22.1.2工控機噴泉控制系統 32.1.3PLC噴泉控制系統 42.2總體實現方案 5第3章PLC簡介 63.1PLC常識 63.2PLC的特點與應用領域 73.3PLC的基本組成與分類 83.4PLC的工作原理 93.5PLC的性能指標與發展趨勢 103.6國內外PLC產品介紹 113.7三菱PLC－FX2N系列介紹 12第4章花樣噴泉設計方案 164.1花樣噴泉的模型 164.2花樣控制要求 174.2.1花樣控制的幾種模式 174.2.2

各種模式的動作狀態 17第5章PLC花樣噴泉控制系統的實現 185.1硬件設計 185.1.1PLC的選擇 185.1.2PLC的輸入輸出分配 185.2PLC應用程序設計 195.2.1采用順序功能流程圖(SFC)設計方法 195.2.2設計方案 215.2.3設計過程中的關鍵問題及實現 21第6章結束語 22參考文獻： 22致謝： 22自動化專業畢業設計說明書第21頁共22頁論文修改意見：1增加所有表格。把任務書填寫好。2第1章與第2章可以合作第1章，作為介紹。3第2章起著重寫PLC的控制方案包括硬件設計，軟件設計、調試等等。4另外，你的噴泉花樣過于簡單。暫時修改這些吧。第1章概述1.1噴泉控制系統的應用隨著人們生活水平的提高,城市環境建設日益為人們所重視。噴泉作為一種觀賞性較高的藝術水景，不斷地出現在城市廣場、居民小區、公園等場所。它不僅可以增加周圍空氣的濕度，減少空氣中的塵埃，降低空氣溫度，更為人們生活增添了不少情趣。自動控制噴泉能自動且連續的改變其形態，呈現豐富多彩的花型變化，從而給人以美好的視覺感受。由可編程控制器PLC組成的小型噴泉系統在軟件及硬件上均可以較好的滿足控制噴泉造型變化的要求。圖1.1花樣噴泉系統1.2PLC花樣噴泉控制系統花樣噴泉控制的實現方法很多，本設計題目基于可編程邏輯控制器（PLC）的噴泉控制系統，可編程邏輯控制器（PLC），不僅能夠進行多種水型切換，而且能夠將各種水型、燈光，按照預先設定的排列組合進行控制程序的設計，使水型、燈光實現多姿多彩的變化。通過PC與PLC之間的通信來監控噴泉的狀態與效果，進而控制電動機，以達到順利實現工業控制的要求及目的，同時還要達到低功耗、高性價比、運行安全可靠等基本要求。第2章系統整體方案設計2.1實現方法分析與可行性討論花樣噴泉控制的實現方法很多，如利用單片機、工業機、PLC等都可以實現。下面簡單介紹這幾種方法。2.1.1單片機噴泉控制系統單片機也稱單片微型計算機，是把微型計算機的各部件——中央處理器、存儲器、輸入輸出接口電路、定時器/計數器等制作在一塊集成電路芯片上，構成一個完整的微型計算機，如圖2.1所示。由于單片機在一塊小芯片上就集成了一臺計算機有具備的功能，所以其在工業控制中占據很重要的地位。它具有超小型化、結構緊湊、抗干擾能力強等優勢。特別適合用于實時工業測量控制、智能化儀器儀表何家用電器控制等應用系統。目前，市場上流行的單片機種類繁多，如MCS-51系列，8位單片機仍占有單片機市場60%以上的份額，促進了8位單片機朝著高性能和功能化方向發展。其他單片機，如凌陽公司的SPCE061A16位單片機，美國TEXASINSTRUMENTS公司的MSP430系列單片機，ARM（advancedRISCMachine）嵌入式單片機等都是各有優點，在不同的領域中有著很好的應用。圖2.1單片機控制系統單片機控制系統用于噴泉控制是完全可行的，它可以通過定時器/計數器對噴泉噴射的時間進行控制，并且也可以利用串行接口與上位機進行通信。由于單片機的價格比較便宜，所以大批量生產時的性能價格比很高。但由于單片機需要附屬很多的外圍電路，對電路的設計水平要求很高，否則便可能降低系統的穩定性，而且，由于噴泉控制系統很少會有批量生產的情況，對于小規模制作時，PCB印刷電路板的制作成本是很高的。綜上所述，此次設計采用單片機控制系統不是最佳方案。2.1.2工控機噴泉控制系統工控機即工業控制計算機，但現在更時髦的叫法是產業電腦或工業電腦，英文簡稱IPC，全稱IndustrialPersonalComputer。工控機通俗的說就是專門為工業現場而設計的計算機，如圖2.2所示。工控機的特點工控機通俗的說就是專門為工業現場而設計的計算機，而工業現場一般只有強烈的震動，灰色特別多，另有很高的電磁場力干擾等特點，且一般工廠均是連續作業即一年中一般沒有休息。因此，工控機與普通計算機相比必須具有以下特點：（1）機箱采用鋼結構，有較高的防震、防塵、防沖擊力的能力。（2）機箱內有專用底板，底板上有PCI和ISA插槽。（3）機箱內有專門電纜，電源有較強的抗干擾能力。（4）要求具有連續長時間工作能力。自1984年內開始從事開發和推廣應用工控機以來，已被廣泛地應用于鋼鐵冶金、石油化工、機電成套設備、醫學食品、數控機床、工業爐窖等工業領域、以及軍工和科研設備中。圖2.2工控機控制系統對于工控機作為噴泉控制系統，由于噴泉控制系統的環境相對工業控制環境要好的多，而且噴泉控制系統對連續長時間工作能力要求也不是很高，用工控機設計噴泉控制系統實屬有些大材小用。而且工控機的價格較同層次的PLC機要偏高，這樣就更增加了系統的成本，降低了整體的性價比。2.1.3PLC噴泉控制系統自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC)取代傳統繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發展，在世界各地得到了廣泛應用。同時，PLC的功能葉不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術網絡技術的不斷發展和用戶需求的不斷完善。PLC在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領域也發揮著十分重要的作用。如圖2.3所示。作為離散控制的首選產品，PLC在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅速發展，世界范圍內的PLC年增長率保持為20%~30%。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLC市場容量基數的不斷擴大，在自動化領域占據著十分重要的位置。PLC是由模仿原繼電器控制原理發展起來的，二十世紀七十年代的PLC只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造業，它以存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令；并通過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內容逐條執行，以完成工藝流程的操作。圖2.3PLC控制系統一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點（最多可達8000多個I/O），對于噴泉控制系統這樣，被控的對象主要是設備連鎖，回路很少，采用PLC較為合適。PLC與由于采用通用監控軟件。在組態軟件設計方面，要容易一些，且PLC通常都支持現場總線，會使得系統通信得到有利保障，更適合實現上位機的遠程監控。目前適用于噴泉控制的中小型PLC種類繁多，價格低廉。使設計者會有更多的選擇余地。系統整體造價會比工控機低，而且不會降低系統的穩定性。經過以上三種控制系統的可行分析可以看出，以PLC組成的控制系統是此次設計噴泉控制系統的最佳方案。2.2總體實現方案根據設計要求，該噴泉控制系統是由PLC組成，如圖2.4所示。PLC對噴泉的水泵進行時序控制，產生各種不同的噴水造型。需設計兩種種不同的噴泉類型。上位機編寫組態軟件對噴泉的工作狀態進行實時監控。要求噴泉控制程序能夠產生不同的噴水造型，并且符合美學標準，邏輯合理，且操作簡單。圖2.4噴泉控制系統總體方案PLC控制花樣噴泉第22頁共22頁第3章PLC簡介3.1PLC常識（一）概念可編程控制器（Programmble

Controller）簡稱PC或PLC。它是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發出來的，并逐漸發展成為以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通訊技術融為一體的新型工業控制裝置。目前，PLC已被廣泛應用于各種生產機械和生產過程的自動控制中，成為一種最重要、最普及、應用場合最多的工業控制裝置，被公認為現代工業自動化的三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一。

國際電工委員會（IEC）于1987年頒布了可編程控制器標準草案第三稿，其定義強調了PLC應直接應用于工業環境，必須具有很強的抗干擾能力、廣泛的適應能力和廣闊的應用范圍，這是區別于一般微機控制系統的重要特征。同時，也強調了PLC用軟件方式實現的“可編程”與傳統控制裝置中通過硬件或硬接線的變更來改變程序的本質區別。

近年來，可編程控制器發展很快，幾乎每年都推出不少新系列產品，其功能已遠遠超出了上述定義的范圍。（二）PLC的產生與發展

在可編程控制器出現前，在工業電氣控制領域中，繼電器控制占主導地位，應用廣泛。但是電器控制系統存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點，特別是其接線復雜、不易更改，對生產工藝變化的適應性差。

早期的可編程控制器僅有邏輯運算、定時、計數等順序控制功能，只是用來取代傳統的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController）。隨著微電子技術和計算機技術的發展，20世紀70年代中期微處理器技術應用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術運算、數據傳送和數據處理等功能。

20世紀80年代以后，隨著大規模、超大規模集成電路等微電子技術的迅速發展，16位和32位微處理器應用于PLC中，使PLC得到迅速發展。PLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯網、數據處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數據處理、聯網通信等功能的名符其實的多功能控制器。

我國的PLC研制、生產和應用也發展很快，尤其在應用方面更為突出。在20世紀70年代末和80年代初，我國隨國外成套設備、專用設備引進了不少國外的PLC。此后，在傳統設備改造和新設備設計中，PLC的應用逐年增多，并取得顯著的經濟效益，PLC在我國的應用越來越廣泛，對提高我國工業自動化水平起到了巨大的作用。目前，我國不少科研單位和工廠在研制和生產PLC，如遼寧無線電二廠、無錫光洋電子公司、上海香島電機制造公司、廈門A-B公司等。

從近年的統計數據看，在世界范圍內PLC產品的產量、銷量、用量高居工業控制裝置榜首，而且市場需求量一直以每年15%的比率上升。PLC已成為工業自動化控制領域中占主導地位的通用工業控制裝置。3.2PLC的特點與應用領域（一）PLC的特點PLC技術之所以高速發展，除了工業自動化的客觀需要外，主要是因為它具有許多獨特的優點。它較好地解決了工業領域中普遍關心的可靠、安全、靈活、方便、經濟等問題。主要有以下特點：1．可靠性高、抗干擾能力強

可靠性高、抗干擾能力強是PLC最重要的特點之一。PLC的平均無故障時間可達幾十萬個小時，之所以有這么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施：

（1）硬件方面

I/O通道采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源對PLC的影響；對供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對CPU等重要部件采用良好的導電、導磁材料進行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對有些模塊設置了聯鎖保護、自診斷電路等。

（2）軟件方面

PLC采用掃描工作方式，減少了由于外界環境干擾引起故障；在PLC系統程序中設有故障檢測和自診斷程序，能對系統硬件電路等故障實現檢測和判斷；當由外界干擾引起故障時，能立即將當前重要信息加以封存，禁止任何不穩定的讀寫操作，一旦外界環境正常后，便可恢復到故障發生前的狀態，繼續原來的工作。2．編程簡單、使用方便

目前，大多數PLC采用的編程語言是梯形圖語言，它是一種面向生產、面向用戶的編程語言。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計算機知識，很容易讓廣大工程技術人員掌握。當生產流程需要改變時，可以現場改變程序，使用方便、靈活。同時，PLC編程器的操作和使用也很簡單。這也是PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。許多PLC還針對具體問題，設計了各種專用編程指令及編程方法，進一步簡化了編程。3．功能完善、通用性強

現代PLC不僅具有邏輯運算、定時、計數、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉換、數值運算、數據處理、PID控制、通信聯網以等許多功能。同時，由于PLC產品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統。

4．設計安裝簡單、維護方便

由于PLC用軟件代替了傳統電氣控制系統的硬件，控制柜的設計、安裝接線工作量大為減少。PLC的用戶程序大部分可在實驗室進行模擬調試，縮短了應用設計和調試周期。在維修方面，由于PLC的故障率極低，維修工作量很小；而且PLC具有很強的自診斷功能，如果出現故障，可根據PLC上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。5．體積小、重量輕、能耗低由于PLC采用了集成電路，其結構緊湊、體積小、能耗低，因而是實現機電一體化的理想控制設備。

（二）PLC的應用領域

目前，在國內外PLC已廣泛應用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保及文化娛樂等各行各業，隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應用領域不斷擴大。從應用類型看，PLC的應用大致可歸納為以下幾個方面：

1.開關量邏輯控制

利用PLC最基本的邏輯運算、定時、計數等功能實現邏輯控制，可以取代傳統的繼電器控制，用于單機控制、多機群控制、生產自動線控制等，例如：機床、注塑機、印刷機械、裝配生產線、電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應用，也是PLC最廣泛的應用領域。

2.運動控制

大多數PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機械設備，如對各種機床、裝配機械、機器人等進行運動控制。

3.過程控制

大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實現模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構成閉環控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應堆、水處理、釀酒以及閉環位置控制和速度控制等方面。

4.數據處理

現代的PLC都具有數學運算、數據傳送、轉換、排序和查表等功能，可進行數據的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數據傳送給其它智能裝置，如計算機數值控制（CNC）設備，進行處理。

5.通信聯網PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計算機、PLC與其它智能設備之間的通信，PLC系統與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉換單元相連構成網絡，以實現信息的交換，并可構成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統，滿足工廠自動化（FA）系統發展的需要。

3.3PLC的基本組成與分類（一）PLC的基本組成PLC是微機技術和控制技術相結合的產物，是一種以微處理器為核心的用于控制的特殊計算機，因此PLC的基本組成與一般的微機系統類似。

PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現場輸入/輸出設備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設連接。（二）PLC的分類

PLC產品種類繁多，其規格和性能也各不相同。對PLC的分類，通常根據其結構形式的不同、功能的差異和I/O點數的多少等進行大致分類。

1．按結構形式分類

根據PLC的結構形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。

（1）整體式PLC

整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。

（2）模塊式PLC

模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。

還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂疊裝式PLC。

2．按功能分類

根據PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。

（1）低檔PLC

具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統。

（2）中檔PLC

除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入／輸出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程I/O、子程序、通信聯網等功能。有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統。

（3）高檔PLC

除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機具有更強的通信聯網功能，可用于大規模過程控制或構成分布式網絡控制系統，實現工廠自動化。

3．按I/O點數分類

根據PLC的I/O點數的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。

（1）小型PLC

I/O點數為256點以下的為小型PLC。其中，I/O點數小于64點的為超小型或微型PLC。

（2）中型PLC

I/O點數為256點以上、2048點以下的為中型PLC。

（3）大型PLC

I/O點數為2048以上的為大型PLC。其中，I/O點數超過8192點的為超大型PLC。

在實際中，一般PLC功能的強弱與其I/O點數的多少是相互關聯的，即PLC的功能越強，其可配置的I/O點數越多。因此，通常我們所說的小型、中型、大型PLC，除指其I/O點數不同外，同時也表示其對應功能為低檔、中檔、高檔。3.4PLC的工作原理一.掃描技術當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。(一)輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(二)用戶程序執行階段在用戶程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。(三)輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。3.5PLC的性能指標與發展趨勢（一）PLC的性能指標

1．存儲容量

存儲容量是指用戶程序存儲器的容量。用戶程序存儲器的容量大，可以編制出復雜的程序。一般來說，小型PLC的用戶存儲器容量為幾千字，而大型機的用戶存儲器容量為幾萬字。

2．I/O點數

輸入/輸出（I/O）點數是PLC可以接受的輸入信號和輸出信號的總和，是衡量PLC性能的重要指標。I/O點數越多，外部可接的輸入設備和輸出設備就越多，控制規模就越大。

3．掃描速度

掃描速度是指PLC執行用戶程序的速度，是衡量PLC性能的重要指標。一般以掃描1K字用戶程序所需的時間來衡量掃描速度，通常以ms/K字為單位。PLC用戶手冊一般給出執行各條指令所用的時間，可以通過比較各種PLC執行相同的操作所用的時間，來衡量掃描速度的快慢。

4．指令的功能與數量

指令功能的強弱、數量的多少也是衡量PLC性能的重要指標。編程指令的功能越強、數量越多，PLC的處理能力和控制能力也越強，用戶編程也越簡單和方便，越容易完成復雜的控制任務。

5．內部元件的種類與數量

在編制PLC程序時，需要用到大量的內部元件來存放變量、中間結果、保持數據、定時計數、模塊設置和各種標志位等信息。這些元件的種類與數量越多，表示PLC的存儲和處理各種信息的能力越強。

6．特殊功能單元

特殊功能單元種類的多少與功能的強弱是衡量PLC產品的一個重要指標。近年來各PLC廠商非常重視特殊功能單元的開發，特殊功能單元種類日益增多，功能越來越強，使PLC的控制功能日益擴大

7．可擴展能力

PLC的可擴展能力包括I/O點數的擴展、存儲容量的擴展、聯網功能的擴展、各種功能模塊的擴展等。在選擇PLC時，經常需要考慮PLC的可擴展能力。（二）PLC的發展趨勢

1．向高速度、大容量方向發展

為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應速度和更大的存儲容量。目前，有的PLC的掃描速度可達0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個性能指標。

在存儲容量方面，有的PLC最高可達幾十兆字節。為了擴大存儲容量，有的公司已使用了磁泡存儲器或硬盤。

2．向超大型、超小型兩個方向發展

當前中小型PLC比較多，為了適應市場的多種需要，今后PLC要向多品種方向發展，特別是向超大型和超小型兩個方向發展?，F已有I/O點數達14336點的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CPU并行工作和大容量存儲器，功能強。

小型PLC由整體結構向小型模塊化結構發展，使配置更加靈活，為了市場需要已開發了各種簡易、經濟的超小型微型PLC，最小配置的I/O點數為8～16點，以適應單機及小型自動控制的需要，如三菱公司α系列PLC。

3．PLC大力開發智能模塊，加強聯網通信能力

為滿足各種自動化控制系統的要求，近年來不斷開發出許多功能模塊，如高速計數模塊、溫度控制模塊、遠程I/O模塊、通信和人機接口模塊等。這些帶CPU和存儲器的智能I/O模塊，既擴展了PLC功能，又使用靈活方便，擴大了PLC應用范圍。

加強PLC聯網通信的能力，是PLC技術進步的潮流。PLC的聯網通信有兩類：一類是PLC之間聯網通信，各PLC生產廠家都有自己的專有聯網手段；另一類是PLC與計算機之間的聯網通信，一般PLC都有專用通信模塊與計算機通信。為了加強聯網通信能力，PLC生產廠家之間也在協商制訂通用的通信標準，以構成更大的網絡系統，PLC已成為集散控制系統（DCS）不可缺少的重要組成部分。

4．增強外部故障的檢測與處理能力

根據統計資料表明：在PLC控制系統的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設備占45%，輸出設備占30%，線路占5%。前二項共20%故障屬于PLC的內部故障，它可通過PLC本身的軟、硬件實現檢測、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產廠家都致力于研制、發展用于檢測外部故障的專用智能模塊，進一步提高系統的可靠性。

5．編程語言多樣化

在PLC系統結構不斷發展的同時，PLC的編程語言也越來越豐富，功能也不斷提高。除了大多數PLC使用的梯形圖語言外，為了適應各種控制要求，出現了面向順序控制的步進編程語言、面向過程控制的流程圖語言、與計算機兼容的高級語言（BASIC、C語言等）等。多種編程語言的并存、互補與發展是PLC進步的一種趨勢。

3.6國內外PLC產品介紹

世界上PLC產品可按地域分成三大流派：一個流派是美國產品，一個流派是歐洲產品，一個流派是日本產品。美國和歐洲的PLC技術是在相互隔離情況下獨立研究開發的，因此美國和歐洲的PLC產品有明顯的差異性。而日本的PLC技術是由美國引進的，對美國的PLC產品有一定的繼承性，但日本的主推產品定位在小型PLC上。美國和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。

我國有許多廠家、科研院所從事PLC的研制與開發，如中國科學院自動化研究所的PLC-0088，北京聯想計算機集團公司的GK-40，上海機床電器廠的CKY-40，原機電部北京機械工業自動化研究所的MPC-00l/20、KB-20/40，天津中環自動化儀表公司的DJK-S-84/86/480，上海自立電子設備廠的KKI系列，上海香島機電制造有限公司的ACMY-S80、ACMY-S256，無錫光洋電子工業有限公司的SR-10、SR-20/21等。從1982年以來，先后有天津、廈門、大連、上海等地相關企業與國外著名PLC制造廠商進行合資或引進技術、生產線等，這將促進我國的PLC技術在趕超世界先進水平的道路上快速發展。3.7三菱PLC－FX2N系列介紹系統配置既固定又靈活·在基本單元上連接單元或擴展，可進行16～256點的靈活輸入出組合。在基本單元，擴展單元上可分別連接擴展模塊還可連接FXon系列擴展模塊★編程簡單指令種類指令數目基本指令27種步進梯形指令2種應用指令128種：298個應用指令中有多個可使用的簡單指令

●高速處理指令

輸入過濾器常數可變，中斷輸入處理，直接輸入等。

●便利指令

數字開關的數據讀取，16位數據的讀取矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。

●數據處理

數據檢索，數據排列，三角子函數運算，平方根，浮點小數運算等。

●特殊用途

脈沖輸出（20KHZ/DC5V,10KHZ/DC12V～24V）脈寬調制，PID控制指令等。

●外部設備相互通信

串行數據傳送，ACCIIcode印刷，HEX←→ASCII變換，校驗碼等。

●時計控制

內置時鐘的數據比較、加法、減法，讀出、寫入等。

★備有可自由選擇，豐富的品種

可選用16/32/48/64/80/128/點的主機，可以采用最小8點的擴展模塊進行擴展?？筛鶕娫醇拜敵鲂问?，自由選擇。

★

令人放心的高性能

·程序容量內置8000步RAM（可輸入注釋）可使用存儲盒，最大可擴充至16K步。

·豐富的軟元件

★高速運算

●1個指令運行時間，只需0.08us

·基本指令/1指令0.08us

·應用指令/1指令1.52us～數100us

●在指令以外，實現高速化

·高速計數器

1相60KHZ：2點10KHZ：4點或

2相30KHZ：1點5KHZ：1點

·脈沖讀取

可讀取最大50us的短脈沖輸入

★適用于多種特殊用途

●還可應用在模擬控制、定位控制等特殊用途。

●FX2N系列中，1臺基本單元最多可連接8臺擴展模塊或特殊功能模塊

·模擬輸入輸出

FX2N－4AD……模擬輸入（4CH）

FX2N－4DA……模擬輸出（4CH）

FX2N－4AD－PT……PT－100溫度感應器用（4CH）

FX2N－AAD－TC……電熱偶溫度感應器用（4CH）

FXON－3A……模擬輸入出模塊（2CH入，1CH出）

●高速脈沖輸入

FX2N－1HC……高速計數器（2相50KHZ）

●定位

FX2N－1PG……脈沖輸出（1軸100KPPS）

●RS232C機器通訊

FX2N－232IF……RS232通訊用（1CH）

★外部機器通訊簡單化

●通過安裝機能擴充板，可將與外部設備通訊端口置1個通道。●一臺FX2N主機可安裝一個機能擴充板。

·RS232C通信用

FX2N－232－BD……可以同各種RS232接口內置設備進行通訊，可以和個人電腦連接。

·RS485通信用

FX2N－485－BD……可以同個人電腦等計算機連接，可以再同1臺基本單元并連連接，可以在FXON，FX2N間作簡易PLC間進行連接。

·RS422通信用FX2N－422－BD……可以同編程工具，DU，GOT等連接。

●機能擴充板

在上述通訊功能之外，還備有多種。

·電位器適配器

FX2N－8AV－BD……模擬計時器（8點內置）

·FXON用適配器連接

FX2N－CNV－BD……用于連接FXON系列用的適配器板。

FXON－232ADP（RS232C通訊用）

FXON－485ADP（計算機連接，并連簡易PLC間連接）

●在使用FX2N－485－BD及FXON－485ADP的FX2N系列間，可作簡易PLC通信連接。

★可共同的外部設備

·可以共用FX系列的外部設備

便攜式簡易編程器FX－10P－E、FX－20P－E需使用FX－20P－CAB0作連接線

·個人電腦軟件

視窗（3.1，95）用（FX－PCS/WIN）(需使用SC－09作連接線)FX2N系列目錄模塊點數FX2N-128MR-001基本單元64點輸入/64點繼電器輸出FX2N-80MR-001基本單元40點輸入/40點繼電器輸出FX2N-64MR-001基本單元32點輸入/32點繼電器輸出FX2N-48MR-001基本單元24點輸入/24點繼電器輸出FX2N-32MR-001基本單元16點輸入/16點繼電器輸出FX2N-16MR-001基本單元8點輸入/8點繼電器輸出FX2N-80MR-D基本單元40點輸入/40點繼電器輸出FX2N-64MR-D基本單元32點輸入/32點繼電器輸出FX2N-48MR-D基本單元24點輸入/24點繼電器輸出FX2N-32MR-D基本單元16點輸入/16點繼電器輸出FX2N-128MT基本單元64點輸入/64點晶體管輸出FX2N-80MT基本單元40點輸入/40點晶體管輸出FX2N-64MT基本單元32點輸入/32點晶體管輸出FX2N-48MT基本單元24點輸入/24點晶體管輸出FX2N-32MT基本單元16點輸入/16點晶體管輸出FX2N-16MT基本單元8點輸入/8點晶體管輸出FX2NC-96MT基本單元48點輸入/48點晶體管輸出FX2NC-64MT基本單元32點輸入/32點晶體管輸出FX2NC-32MT基本單元16點輸入/16點晶體管輸出FX2NC-16MT基本單元8點輸入/8點晶體管輸出FX2N系列擴展單元FX2N-48ER擴展單元24點輸入/24點繼電器輸出FX2N-48ET擴展單元24點輸入/24點晶體管輸出FX2N-48ER擴展單元16點輸入/16點繼電器輸出FX2N-32ET擴展單元16點輸入/16點晶體管輸出FX2N-16EX擴展單元16點輸入FX2N-16EYR擴展單元8點繼電器輸出FX2N-16EYT擴展單元8點晶體管輸出FX2N特殊擴展模塊FX2N-CNV-BDFX0N模塊轉換模塊FX2N-CNV-BC擴展電纜轉換器FX2N-CNV-IF擴展電纜轉換器（FX2—FX2N）FX2N-8AV-BD手動可調電位器設定輸入板FX2N-232-BDRS-232C串行接口（1通道）FX2N-485-BDRS-485串行接口（1通道）FX2N-422-BDRS-422串行接口（1通道）

FX2N系列特殊功能單元FX2N-2DA2通道D/AFX2N-2AD2通道A/DFX2N-4DA4通道D/AFX2N-4AD4通道A/DFX2N-8AD8通道A/DFX2N-4AD-PT4通道溫度輸入,PT型FX2N-4AD-TC4通道溫度輸入,熱偶型FX2N-1HC高速計數模塊（1通道）FX2N-232IFRS-232通訊模塊（1通道）FX2N-1PG脈沖串輸出單元（1通道）FX2N-10GM1軸位控單元FX2N-20GM2軸位控單元FX-PCS-VPS/WIN-EFX2N-2LC2通道溫度控制模塊FX2N-1RM-E-SET可編程CAM模塊FX2N-RS-SCABFX2N-1RM與F2-720RSV間信號電纜F2-720RSV隔離器FX2N-32CCL計算機與通訊連接模塊FX2N-16LNK遠程I/O系統主控模塊第4章花樣噴泉設計方案4.1花樣噴泉的模型噴泉模型是一種以用戶需求為動力，以對象為驅動的模型，主要用于采用對象技術的軟件開發項目。該模型認為軟件開發過程自下而上周期的各階段是相互迭代和無間隙的特性。軟件的某個部分常常被重復工作多次，相關對象在每次迭代中隨之加入漸進的軟件成分。無間隙指在各項活動之間無明顯邊界，如分析和設計活動之間沒有明顯的界限，由于對象概念的引入，表達分析、設計、實現等活動只用對象類和關系，從而可以較為容易地實現活動的迭代和無間隙，使其開發自然地包括復用。噴泉模型不像瀑布模型那樣，需要分析活動結束后才開始設計活動，設計活動結束后才開始編碼活動。該模型的各個階段沒有明顯的界限，開發人員可以同步進行開發。其優點是可以提高軟件項目開發效率，節省開發時間，適應于面向對象的軟件開發過程。由于噴泉模型在各個開發階段是重疊的，因此在開發過程中需要大量的開發人員，因此不利于項目的管理。此外這種模型要求嚴格管理文檔，使得審核的難度加大，尤其是面對可能隨時加入各種信息、需求與資料的情況。某廣場的花式噴泉示意圖如圖4.1所示。圖4.1花樣噴泉示意圖4.2花樣控制要求4.2.1花樣控制的幾種模式(1)按下啟動按鈕，噴泉控制裝置開始工作；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關和單周期健續開關決定。(3)當單周期／連續開關在單周期位置時，噴泉只能按照花樣選擇開關設定的方式，運行一個循環。(4)花樣選擇開關用于選擇噴泉的噴水花樣，現考慮兩種噴水花樣。4.2.2

各種模式的動作狀態·花樣選擇開關在位置1時，按下啟動按鈕后，4號噴頭噴水，延時2S后，3號噴頭噴水，再延時2S后，2號噴頭噴水，又延時2S后，1號噴頭噴水。18S后，如果是單周期工作方式，則停下來；如果為連續工作方式，則繼續循環下