基于西门子PLC在音乐喷泉控制系统中的应用

李昊然 胡志勇 袁 磊

内蒙古工业大学机械学院，内蒙古 呼和浩特 010051

基于西门子PLC在音乐喷泉控制系统中的应用

李昊然 胡志勇 袁 磊

内蒙古工业大学机械学院，内蒙古 呼和浩特 010051

通过西门子 PLC 来控制音乐喷泉喷水方式，利用改变软件程序的简单方式实现对音乐喷泉喷水方式的控制，并且通过西门子step7软件进行组态仿真。

西门子PLC；音乐喷泉；控制系统；仿真

引言

本文利用 PLC体积小、功能强、可靠性高、灵活性和扩展性大的优点，主要研究音乐喷泉的控制方式和效果，对音乐喷泉的控制系统进行设计，从而实现音乐喷泉的自动控制，通过西门子PLC 编程来改变喷水方式，并且运用西门子 step7组态仿真音乐喷泉整个工作过程。与传统的音乐喷泉相比，对音乐喷泉喷水方式进行调整时，无需改变硬件，无需做大量工作，只要相应修改控制程序，即可实现控制目的，具有使用方便、运行可靠、控制程序设计简单等优点[1]。

1 音乐喷泉造型设计及控制要求

1.1 音乐喷泉的布置和造型

该音乐喷泉共三组喷水管，最外层样式为边长为10m的棱形，喷水高度可达3m向外斜喷，中间层为直径为10m的圆形，喷水高度可达4m，可以左右随意摆动，中心为一个棱形的大喷头，喷水高度可达8m，三层共安装 65个喷头，每层喷头安装电磁阀由 PLC 控制其开闭；每组喷水管的下部都连接相应颜色的灯光，A层为红色，B层为黄色，C层为绿色，此喷泉共有三种喷水方式可选择，控制开关置于不同位置上，改变不同的喷水方式。

1.2 音乐喷泉控制要求

所设计的音乐喷泉控制要求如下：

（1）电源开关接通后，按下启动按钮，选择喷水模式，喷水装置即开始工作，音乐响起，彩灯点亮，按下停止按钮，停止喷水，彩灯灭了，音乐停止。（2）选择模式“1”时，A、B、C隔 5s依次喷水，一起喷水5s后按C、B、A隔5s依次停下，以此规律循环。（3）选择模式“2”时，A先喷水10s，然后C开始喷水20s停止，B开始喷水20s并且喷头左右摆动，然后A开始喷水30s，ABC同时停止2s，以此规律循环。（4）选择模式“3”时，A、B、C同时开始喷水5s，然后停止2s，然后一起喷水8s，然后停止2s，以此规律循环[2]。

2 PLC控制系统设计

音乐喷泉需要用到开关、喷头、水泵、电磁阀、彩灯等器件，PLC 通过软件程序对这些输入、输出器件进行控制，以实现音乐喷泉不同的模式转换，每层喷头都安装电磁阀，其中音乐模块采集到音乐的节奏信号后转换为开关信号作为 PLC 的输入信号，PLC 按程序运行，输出相关信号，实现启动和停止的控制。

2.1 硬件

输入/输出接口分配是硬件设计中的一个很重要的环节，根据控制要求的 I/O 接口点数来确定 I/O分配，如表1所示。

表 1 I/O分配表

2.2 软件要求

2.2.1 控制系统梯形图设计

可供选择的可编程控制器的种类有很多，考虑到实际需要，本次设计中选择了西门子可编程控制器300系列，SIMATIC 指令集是西门子公司专门为S7-300 PLC设计的编程语言，可以用梯形图（LAD）、功能块图（FBD）、和语句表（STL）编程语言。为了更方便编程，看懂编程内容，本设计采用梯形图进行编程，在软件编程中使用符号表，使用累加定时器控制喷泉的工作时间。

2.2.2 控制系统组态仿真

使用西门子S7-300软件来模拟PLC的运行，具有简单，灵活，方便的特点。首先用 STEP7软件对系统进行硬件组态，软件中的“硬件组态”，就是模拟真实的PLC 硬件系统，将硬件中 CPU、电源和信号模块等相关设备安装到相应的机架上，并对 PLC硬件模块的参数进行设置。然后把硬件组态和程序下载到S7-PLCSIM 软件中，下载完毕后把仿真软件打到运行的状态，给出设定值，就可以运行这个程序了，此时硬件组态和程序就像下载到真实的 PLC中一样，仿真运行结果一目了然。充分利用PLC 仿真器软件，可以在没有被控对象，没有执行结构，没有真实的 PLC，只有电脑的情况下，完成 PLC 的硬件组态、编程和监控，这对缺乏硬件的学习者学习 PLC 有很大的意义。

3 结束语

采用 PLC 控制音乐喷泉不仅可以简单地实现喷水方式的切换，而且可以实现喷泉方式，彩灯，音乐的完美结合，提高了音乐喷泉的观赏效果，通过 PLC编写一些简单的程序实现大量开关按键能按照逻辑顺利地进行动作，并且通过软件仿真，可以看到运行结果，操作非常的方便，因而大大缩短设计、施工和投产周期，具有很强的实用性。

[1]赵永强，刘帅，范淑静，等.基于PLC控制的音乐喷泉系统[J].电子测试，2011（6）：73-77.

[2]王亚东.音乐喷泉控制系统的PLC程序设计[J].数字技术与应用，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