1．引言　　
　　
　　传统的电气控制系统是由继电器等元件组成的逻辑电路来实现控制的。

　　这种系统是将继电器、接触器、开关、按钮等电气元件用导线连成控制回路，由于这种控制形式存在体积庞大、触点多、可靠性差、改造困难等缺点而逐渐被计算机控制所代替。现代化的工业控制大多由微机来实现，但微机原理比较抽象，应用起来有一定的困难，也不便于交流，更难于在现实生活中推广使用。

　　PLC（pogrammable  LogiCController)是可编程序控制器的简称，是一种在微机基础上开发出来的控制装置，控制过程由程序来实现。它的内部结构同微机类似，包括：中央处理单元( CPU)、用于存储系统控制程序和用户程序的存储器、进行数据通信的接口电路以及电源等。PLC的工作原理可分为三个阶段：程序开始时，PLC监控程序以扫描方式将输入端的信号依次读入内部映象寄存器。当所有信号采样完毕即开始进行逻辑运算处理。处理过程是根据输入信号将程序中相对应的部分读入，然后看是否有输出，如果有输出就将相应的输出元件（在程序中用软件符号表示）进行驱动并将这种逻辑运算结果存入输出映象寄存器。最后，将输出映象寄存器中的内容读入到输出锁存寄存器，驱动对应的输出部件动作。PLC程序一旦运行后就会一直持续下去，只有接到停止命令后才会停下。由PLC的工作原理及特点可知，PLC易于实现各种开关量的控制和顺序控制，因此特别适合需要循环控制的场合。魔力小球装置正是因为有这样的控制要求，所以我们选用PLC作为其电气控制部分的核心。

　　2．魔力小球装置的制作原理
　　
　　魔力小球装置的设计思路是受到一个有趣的物理现象的启发。大家都知道空气被压缩在容器内所产生的弹性使人们制造出皮球、轮胎、气垫船等物品。人们利用打开压力容器盖子时瞬间喷射出压力气流的原理发明出了喷雾器。如果压缩空气能源源不断地从喷气口中喷出，便会形成气流；通过控制气流流量便能控制气流的强弱，于是气流便像喷泉一样变化多端。为了直观地看出气流变化，我们在五条气流上各放置五只乒乓球，随着气流高低变化，乒乓球相应地抛上跌落：根据PLC事先编好的程序将五个乒乓球在空中组合出不同的形状。预先设定好的形状有：正弦、余弦、正抛物线和倒抛物线等形状。

　　这五个不断变化着舞姿的乒乓球装置我们称之为“魔力小球装置”。这个装置由三个部分组成，分别是：气源部分、控制部分、执行部分。

　　气源部分的主体是一个空气压缩机，它将外部空气吸入，经油水分离等处理后在储气罐内存储有一定压力的压缩空气，输出时经压力控制阀就可得到所需压力的干净的压缩空气气源。空压机的输出口装有截止阀，控制气流输出口接10mm的气管，由“10转8”和“8转6”的气动专用接头将气管转成6mm口径，并连接到执行部分（见下图）。

　　执行部分主要由电磁阀、气管、喷气头等组成。我们将以三个电磁阀为一组，控制一个喷气头的流量，以替代流量控制阀。魔力小球装置共有五组喷气头，每个喷气头控制一个乒乓球，电磁阀固定在有机玻璃底板上。三个电磁阀的输入口与五通接头的三输出口相连，空压机的气管连到第一组输入管接头，输出端则与第二组输入管接头相连，以此使五组电磁阀的输入口与气泵的输出口连成气动回路。喷气头用管接头直接固定在有机玻璃面板上，全部执行机构安放在透明的有机玻璃罩内，使得执行机构工作时一目了然。

　　控制电磁阀动作由两台日本三菱F1系列的PLC和驱动电磁阀的直流电源组成，这些装置均固定在一块PVC板上。对一组电磁阀而言，输入的总压力不变，当PLC让三个电磁阀全得电时，气源的流量最大，相当于气源直接连到喷气头上，此时的乒乓球被喷得最高；当两个电磁阀得电时，电磁阀输出的流量减少三分之一，乒乓球处于中间位置；由此类推，当只有一个电磁阀得电时，乒乓球的位置处于最低点。在PLC程序控制下每组电磁阀得电情况的不同，使得乒乓球的高度也不同，不同高度的乒乓球悬在空中组合成一种图形。当一组图形形成后，通过一段时间的延时，PLC使乒乓球切换出另一组图形，五组图形循环出现，从而实现了PLC自动控制的目的。

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