李昊然 胡志勇 袁 磊

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051

基于西門(mén)子PLC在音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

李昊然 胡志勇 袁 磊

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051

通過(guò)西門(mén)子 PLC 來(lái)控制音樂(lè)噴泉噴水方式，利用改變軟件程序的簡(jiǎn)單方式實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂(lè)噴泉噴水方式的控制，并且通過(guò)西門(mén)子step7軟件進(jìn)行組態(tài)仿真。

西門(mén)子PLC；音樂(lè)噴泉；控制系統(tǒng)；仿真

引言

本文利用 PLC體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、靈活性和擴(kuò)展性大的優(yōu)點(diǎn)，主要研究音樂(lè)噴泉的控制方式和效果，對(duì)音樂(lè)噴泉的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)音樂(lè)噴泉的自動(dòng)控制，通過(guò)西門(mén)子PLC 編程來(lái)改變噴水方式，并且運(yùn)用西門(mén)子 step7組態(tài)仿真音樂(lè)噴泉整個(gè)工作過(guò)程。與傳統(tǒng)的音樂(lè)噴泉相比，對(duì)音樂(lè)噴泉噴水方式進(jìn)行調(diào)整時(shí)，無(wú)需改變硬件，無(wú)需做大量工作，只要相應(yīng)修改控制程序，即可實(shí)現(xiàn)控制目的，具有使用方便、運(yùn)行可靠、控制程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[1]。

1 音樂(lè)噴泉造型設(shè)計(jì)及控制要求

1.1 音樂(lè)噴泉的布置和造型

該音樂(lè)噴泉共三組噴水管，最外層樣式為邊長(zhǎng)為10m的棱形，噴水高度可達(dá)3m向外斜噴，中間層為直徑為10m的圓形，噴水高度可達(dá)4m，可以左右隨意擺動(dòng)，中心為一個(gè)棱形的大噴頭，噴水高度可達(dá)8m，三層共安裝 65個(gè)噴頭，每層噴頭安裝電磁閥由 PLC 控制其開(kāi)閉；每組噴水管的下部都連接相應(yīng)顏色的燈光，A層為紅色，B層為黃色，C層為綠色，此噴泉共有三種噴水方式可選擇，控制開(kāi)關(guān)置于不同位置上，改變不同的噴水方式。

1.2 音樂(lè)噴泉控制要求

所設(shè)計(jì)的音樂(lè)噴泉控制要求如下：

（1）電源開(kāi)關(guān)接通后，按下啟動(dòng)按鈕，選擇噴水模式，噴水裝置即開(kāi)始工作，音樂(lè)響起，彩燈點(diǎn)亮，按下停止按鈕，停止噴水，彩燈滅了，音樂(lè)停止。（2）選擇模式“1”時(shí)，A、B、C隔 5s依次噴水，一起噴水5s后按C、B、A隔5s依次停下，以此規(guī)律循環(huán)。（3）選擇模式“2”時(shí)，A先噴水10s，然后C開(kāi)始噴水20s停止，B開(kāi)始噴水20s并且噴頭左右擺動(dòng)，然后A開(kāi)始噴水30s，ABC同時(shí)停止2s，以此規(guī)律循環(huán)。（4）選擇模式“3”時(shí)，A、B、C同時(shí)開(kāi)始噴水5s，然后停止2s，然后一起噴水8s，然后停止2s，以此規(guī)律循環(huán)[2]。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

音樂(lè)噴泉需要用到開(kāi)關(guān)、噴頭、水泵、電磁閥、彩燈等器件，PLC 通過(guò)軟件程序?qū)@些輸入、輸出器件進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)音樂(lè)噴泉不同的模式轉(zhuǎn)換，每層噴頭都安裝電磁閥，其中音樂(lè)模塊采集到音樂(lè)的節(jié)奏信號(hào)后轉(zhuǎn)換為開(kāi)關(guān)信號(hào)作為 PLC 的輸入信號(hào)，PLC 按程序運(yùn)行，輸出相關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和停止的控制。

2.1 硬件

輸入/輸出接口分配是硬件設(shè)計(jì)中的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，根據(jù)控制要求的 I/O 接口點(diǎn)數(shù)來(lái)確定 I/O分配，如表1所示。

表 1 I/O分配表

2.2 軟件要求

2.2.1 控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)

可供選擇的可編程控制器的種類(lèi)有很多，考慮到實(shí)際需要，本次設(shè)計(jì)中選擇了西門(mén)子可編程控制器300系列，SIMATIC 指令集是西門(mén)子公司專(zhuān)門(mén)為S7-300 PLC設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言，可以用梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）、和語(yǔ)句表（STL）編程語(yǔ)言。為了更方便編程，看懂編程內(nèi)容，本設(shè)計(jì)采用梯形圖進(jìn)行編程，在軟件編程中使用符號(hào)表，使用累加定時(shí)器控制噴泉的工作時(shí)間。

2.2.2 控制系統(tǒng)組態(tài)仿真

使用西門(mén)子S7-300軟件來(lái)模擬PLC的運(yùn)行，具有簡(jiǎn)單，靈活，方便的特點(diǎn)。首先用 STEP7軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件組態(tài)，軟件中的“硬件組態(tài)”，就是模擬真實(shí)的PLC 硬件系統(tǒng)，將硬件中 CPU、電源和信號(hào)模塊等相關(guān)設(shè)備安裝到相應(yīng)的機(jī)架上，并對(duì) PLC硬件模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。然后把硬件組態(tài)和程序下載到S7-PLCSIM 軟件中，下載完畢后把仿真軟件打到運(yùn)行的狀態(tài)，給出設(shè)定值，就可以運(yùn)行這個(gè)程序了，此時(shí)硬件組態(tài)和程序就像下載到真實(shí)的 PLC中一樣，仿真運(yùn)行結(jié)果一目了然。充分利用PLC 仿真器軟件，可以在沒(méi)有被控對(duì)象，沒(méi)有執(zhí)行結(jié)構(gòu)，沒(méi)有真實(shí)的 PLC，只有電腦的情況下，完成 PLC 的硬件組態(tài)、編程和監(jiān)控，這對(duì)缺乏硬件的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí) PLC 有很大的意義。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用 PLC 控制音樂(lè)噴泉不僅可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)噴水方式的切換，而且可以實(shí)現(xiàn)噴泉方式，彩燈，音樂(lè)的完美結(jié)合，提高了音樂(lè)噴泉的觀賞效果，通過(guò) PLC編寫(xiě)一些簡(jiǎn)單的程序?qū)崿F(xiàn)大量開(kāi)關(guān)按鍵能按照邏輯順利地進(jìn)行動(dòng)作，并且通過(guò)軟件仿真，可以看到運(yùn)行結(jié)果，操作非常的方便，因而大大縮短設(shè)計(jì)、施工和投產(chǎn)周期，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

[1]趙永強(qiáng)，劉帥，范淑靜，等.基于PLC控制的音樂(lè)噴泉系統(tǒng)[J].電子測(cè)試，2011（6）：73-77.

[2]王亞?wèn)|.音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011（11）：15-16.

Application of Siemens PLC in Music Fountain Control System

Li Haoran Hu Zhiyong Yuan Lei
School of Mechanical Engineering of Inner Mongolia Polytechnic University, Inner Mongolia Hohhot 010051

The control mode of music fountain is controlled by Siemens PLC, and the configuration of the music fountain is realized by the simple way of changing the software program.The simulation is carried out by Siemens step7software.

Siemens；PLC；music fountain control system；simulation

TP273

A

1009-6434（2017）3-0068-02