基于西門子PLC在音樂噴泉控制系統中的應用

李昊然 胡志勇 袁 磊

內蒙古工業大學機械學院，內蒙古 呼和浩特 010051

基于西門子PLC在音樂噴泉控制系統中的應用

李昊然 胡志勇 袁 磊

內蒙古工業大學機械學院，內蒙古 呼和浩特 010051

通過西門子 PLC 來控制音樂噴泉噴水方式，利用改變軟件程序的簡單方式實現對音樂噴泉噴水方式的控制，并且通過西門子step7軟件進行組態仿真。

西門子PLC；音樂噴泉；控制系統；仿真

引言

本文利用 PLC體積小、功能強、可靠性高、靈活性和擴展性大的優點，主要研究音樂噴泉的控制方式和效果，對音樂噴泉的控制系統進行設計，從而實現音樂噴泉的自動控制，通過西門子PLC 編程來改變噴水方式，并且運用西門子 step7組態仿真音樂噴泉整個工作過程。與傳統的音樂噴泉相比，對音樂噴泉噴水方式進行調整時，無需改變硬件，無需做大量工作，只要相應修改控制程序，即可實現控制目的，具有使用方便、運行可靠、控制程序設計簡單等優點[1]。

1 音樂噴泉造型設計及控制要求

1.1 音樂噴泉的布置和造型

該音樂噴泉共三組噴水管，最外層樣式為邊長為10m的棱形，噴水高度可達3m向外斜噴，中間層為直徑為10m的圓形，噴水高度可達4m，可以左右隨意擺動，中心為一個棱形的大噴頭，噴水高度可達8m，三層共安裝 65個噴頭，每層噴頭安裝電磁閥由 PLC 控制其開閉；每組噴水管的下部都連接相應顏色的燈光，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，控制開關置于不同位置上，改變不同的噴水方式。

1.2 音樂噴泉控制要求

所設計的音樂噴泉控制要求如下：

（1）電源開關接通后，按下啟動按鈕，選擇噴水模式，噴水裝置即開始工作，音樂響起，彩燈點亮，按下停止按鈕，停止噴水，彩燈滅了，音樂停止。（2）選擇模式“1”時，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，以此規律循環。（3）選擇模式“2”時，A先噴水10s，然后C開始噴水20s停止，B開始噴水20s并且噴頭左右擺動，然后A開始噴水30s，ABC同時停止2s，以此規律循環。（4）選擇模式“3”時，A、B、C同時開始噴水5s，然后停止2s，然后一起噴水8s，然后停止2s，以此規律循環[2]。

2 PLC控制系統設計

音樂噴泉需要用到開關、噴頭、水泵、電磁閥、彩燈等器件，PLC 通過軟件程序對這些輸入、輸出器件進行控制，以實現音樂噴泉不同的模式轉換，每層噴頭都安裝電磁閥，其中音樂模塊采集到音樂的節奏信號后轉換為開關信號作為 PLC 的輸入信號，PLC 按程序運行，輸出相關信號，實現啟動和停止的控制。

2.1 硬件

輸入/輸出接口分配是硬件設計中的一個很重要的環節，根據控制要求的 I/O 接口點數來確定 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 控制系統梯形圖設計

可供選擇的可編程控制器的種類有很多，考慮到實際需要，本次設計中選擇了西門子可編程控制器300系列，SIMATIC 指令集是西門子公司專門為S7-300 PLC設計的編程語言，可以用梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）、和語句表（STL）編程語言。為了更方便編程，看懂編程內容，本設計采用梯形圖進行編程，在軟件編程中使用符號表，使用累加定時器控制噴泉的工作時間。

2.2.2 控制系統組態仿真

使用西門子S7-300軟件來模擬PLC的運行，具有簡單，靈活，方便的特點。首先用 STEP7軟件對系統進行硬件組態，軟件中的“硬件組態”，就是模擬真實的PLC 硬件系統，將硬件中 CPU、電源和信號模塊等相關設備安裝到相應的機架上，并對 PLC硬件模塊的參數進行設置。然后把硬件組態和程序下載到S7-PLCSIM 軟件中，下載完畢后把仿真軟件打到運行的狀態，給出設定值，就可以運行這個程序了，此時硬件組態和程序就像下載到真實的 PLC中一樣，仿真運行結果一目了然。充分利用PLC 仿真器軟件，可以在沒有被控對象，沒有執行結構，沒有真實的 PLC，只有電腦的情況下，完成 PLC 的硬件組態、編程和監控，這對缺乏硬件的學習者學習 PLC 有很大的意義。

3 結束語

采用 PLC 控制音樂噴泉不僅可以簡單地實現噴水方式的切換，而且可以實現噴泉方式，彩燈，音樂的完美結合，提高了音樂噴泉的觀賞效果，通過 PLC編寫一些簡單的程序實現大量開關按鍵能按照邏輯順利地進行動作，并且通過軟件仿真，可以看到運行結果，操作非常的方便，因而大大縮短設計、施工和投產周期，具有很強的實用性。

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

[2]王亞東.音樂噴泉控制系統的PLC程序設計[J].數字技術與應用，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