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实习内容:

系统总体设计

通过操作台上的按钮或触摸屏上的按键等手动控制装置，把信号传递给PAC勺输入模块,

CPU内的程序对这些信号进行处理，再由PAC输出模块输出控制信号控制电动机、灯光、扬声器。

通过HMI人机界面可对音乐喷泉设备进行控制，可自动播放预设的歌曲和喷水方式，也可以变成手动弹奏出美妙的曲子。

音乐喷泉的实验模型如下图1所示。

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图1音乐喷泉工艺图

本控制系统可实现的功能：

分自动和手动两种模式：

自动有8个按键控制8个音高，可自行弹奏曲子；

自动模式下有三个事先设好的曲子，通过选曲按钮可以播放每首曲子。

二、系统硬件设计

1PAC的概述

1.1PAC的概念

可编程自动控制器（ProgrammableAutomationController，PAC是由ARC咨询集团的高级研究员CraigResnick提出的⑹。

PAC的概念定义为：

控制引擎的集中，涵盖PLC用户的多种需要，以及制造业厂商对信息的需求。

PAC包括PLC的主要功能和扩大的控制能力，以及PC-based控制中基于对象的、开放数据格式和网络连接等功能呵。

PAC基本

要求如下：

（1）多域功能（逻辑、运动、驱动和过程）一一这个概念支持多种I/O类型。

逻辑、运动和其他功能的集成是不断增长的复杂控制方法的要求。

（2）单一的多学科开发平台单一的开发环境必须能支持各种I/O和控制方案。

（3）用于设计贯穿多个机器或处理单元的应用程序的软件工具一一这个软件工具必须能适应分布式操作。

（4）一组defacto网络和语言标准这个技术必须利用高投入技术。

（5）开放式、模块化体系结构一一设计和技术标准与规范必须是实现开放、模块化、可结合的。

1.2PAC的特征

在形式上，PAC与传统PLC很艮相似，但PAC性能却广泛得多。

PAC是一种多功能控制其平台，它包含多种可按用户意愿组合、搭配和实施的技术和产品。

PLC性能的实现主要依赖于专用硬件，应用程序的执行依靠专用硬件芯片实现，硬件的非通用性会导致系统的功能前景和开放性受到限制，实时可靠性与功能都无法与通用实时操作系统相比，这样导致了PLC整体性能的专用性和封闭性［9］。

PAC设计了一个通用、软件形式的控制引擎用于应用程序的执行。

控制引擎位于实时操作系统与应用程序之间，这个控制引擎与硬件平台无关，可在不同平台的PAC系统间移植，灵活性与通用性更好。

按钮是一种短时间接通或断开小电流电路的手动控制器，一般用于电路中发出起动或停止指令，以控制电磁起动器、接触器、继电器等电器线圈电流的接通或断开，再由它们去控制主电路［16］。

在结构上有多种形式，最常见的有旋转式、指示灯式、紧急式和带锁式。

按钮型号要根据所需触点对数、使用场合以及作用来选择［17］。

2I/O端口分配及端子接线图

端子接线图如下图2所示

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821

83I

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951

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385I

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391I

392I

M

I/O地址分配表如下表1所示

表在Ex里

3电气图见附录

二、系统软件设计

GEIP的编程软件ProficyMachineEdition（简称PME或ME>

PME是一个高级的软

件开发环境和机器层面自动化维护环境，它提供一个集成的编程环境和共用开发工具[18]

统一的编程环境和共用的开发工具又为用户提供了数据共享和网络操作的功能，在同一项目中，用户自行定义的变量在不同的目标组件中也可相互调用。

1PAC控制器软件程序设计方法

PME也提供一个统一的用户界面，具有全程拖放的编辑功能，支持项目需要的多目标组件的编辑功能。

用户在编程中，支持快速、强有力、面向对象的编程。

PME也包括了基

于网络的功能，如嵌入式网络服务器，可以将实时数据传输给企业里任意一个人[19]。

PME

内部的所有组件和应用程序都共享一个单一的工作平台和工具箱。

2程序流程图

主程序流程图如下图3所示。

图3主程序流程图

3系统总体说明

系统整体按功能划分，系统整体框图如图4所示。

图4系统整体框图

4梯形图程序

1主程序

主程序包括启动和停止、手动和自动的切换、三个歌曲的模块、以及输出处理模块，100081和I00082是启动和停止按钮、I00095和I00096是手动和自动切换按钮。

M00001是系统运行的标志，M00002是手动的标志。

具体程序如图5所示。

2复位模块

复位模块是把用到的所有寄存器里写0,以达到复位的目的。

如6所示。

3手动模块

手动模块是将实验台上的按钮和音乐喷泉的音乐和灯光相连，并且通过M中间继电器在

触摸屏上进行同时控制。

如图7所示。

4歌曲1模块（歌曲2和3与歌曲1只有地址和参数设置不一样这里不详细说明）

I00083是歌曲1的播放按钮，DATAINITINT是将预设值存入Q指向的R寄存器及它之后的若干个R寄存器中，TBLRDNT是指针模块，每过一拍就指向下一个R寄存器，将指向的寄存器内的数据存入Q指向的R寄存器内。

如图8所示。

将存入寄存器的数据与预设值相比，从而进入不同的情况，如图9所示。

最后将节奏和节拍组合起来就可以组成一首完整的曲子了。

5输出模块

将所有情况用M中间继电器来记忆起来，将相同的情况并联接输出Qn这样就可以正常的输出了。

如图10所示

三、系统运行与调试

1程序运行

经现场调试，系统运行正常，无bug，能满足预定的要求。

2触摸屏仿真

触摸屏通过图形的颜色和按钮与M中间继电器的配合使用可以达到仿真现实情况的作用。

触摸屏仿真的情况如图11-图14所示。

实习结果:

音乐喷泉控制系统是自动控制技术在控制领域的成功运用。

基于PACSystemsRX3i

的自动售货机控制管理系统，实现了PAC的可编程逻辑控制技术、以太网现场总线的网络通信和触摸屏组态的可视化监控功能的成功整合。

最终完成了音乐喷泉控制系统的设计。

通过调试，该系统能够很好地执行设定的任务，体现在以下几个方面：

1.梯形图程序实现对音乐喷泉的控制

2.具有手动与自动切换的功能，手动可以现场弹奏曲子，自动可以播放预设的曲目。

3.具有触摸屏控制与仿真的功能，通过触摸屏可以观测程序的状态也可以控制程序的执行。

4.共有三首预定的曲目：

两只老虎、欢乐颂、上学歌。

致谢

实习心得

参考文献

[1]郁汉琪.可编程自动化控制器（PAC技术及应用一基础篇[M].北京：

机械工业出版社，2010.12-35.

[2]原菊梅.可编程自动化控制器（PAC技术及应用一提高篇[M].北京：

机械工业出版

社，2010.24-55.

[3]Hydrocarbon

torebound[J].

ProcessingGroup.PLCandPLC-basedPACmarketpoised

NewYork：

HydrocarbonProcessing,2010，89（8）：

36.