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摘 要

基于西门子PLC的花式音乐喷泉是诸多游览胜地必不可少的一项设备。花式音乐喷泉主要实现两个功能。一个是花式的改变，另一个是水柱高低的实现。本文对花式音乐喷泉的基本构造，控制系统，硬件选择和软件设计等方面进行分析。硬件方面采用了喷泉专用的水泵，电机，变频器等。软件方面采用S7-200进行编程和对应的仿真软件。根据花式音乐喷泉的控制要求，共有三个花式以及单步/连续操作。分配有6个输入，11个输出。采用了9个接通延迟定时器来实现循环控制。根据PLC顺序功能流程图，利用SETP Micro/WIN编程软件进行编程。最后采用S7-200配套的仿真软件来模拟喷泉的实际运行。仿真结果和设计要求一致说明程序设计正确。

关键词：音乐喷泉，PLC，花式，编程，仿真

Abstract: Fancy musical fountain based on SIEMENS PLC is an essential equipment in many places of interest. Fancy musical fountain mainly realizes two functions. One is changing fancy and the other is to change the height of the water column. This paper analyze basic structures of the fancy musical fountain,controllable systems,selection of hardware and designation of software and other aspects. At the aspect of hardware,use dedicated pumps of fountain,motors, inverters and so on. At the aspect of software,use S7-200 to program and the simulation software of it. According to the controllable requirements of fancy musical fountain,there are three fancy and operation of single-step or continuity. Also,there are 6 inputs and 11 outputs. Use nine TON to implement loop control. According PLC sequence function chart,use SETP Micro/WIN to program. Finally,use S7-200 simulation software to simulate the actual operation of the fountain. Simulation results and design requirements are in agreement,which means program design is correct.

Keywords: musical fountain, PLC, fancy, program, simulation

目 录

1 绪论 3

1.1 PLC的发展和现状 4

1.2 课题研究的内容 5

2 花式音乐喷泉的总体方案 5

2.1 花式音乐喷泉效果图简介 5

2.2 喷泉控制系统的结构组成 6

2.3 外部输入输出设备统计 7

2.4 控制系统的原理及流程图 7

3 PLC硬件设计及软件设计 10

3.1 I/O点数统计及CPU选型 10

3.2 I/O分配表 10

3.3 操作面板设计 12

3.4 水泵及水下灯的工作原理及选型 12

3.5 电动机和变频器的工作原理及选型 13

3.6 PLC外部接线图 14

3.7 程序设计 15

4 仿真 22

4.1 S7-200仿真软件简介 22

4.2 仿真过程分析 23

结 论 26

参 考 文 献 27

致 谢 28

附 录 29

1 绪论

音乐喷泉是诸多旅游胜地的一道亮丽风景线，如西安大雁塔喷泉，西湖喷泉，迪拜喷泉。这些音乐喷泉随着音阶的升高而升高，降低而降低，甚至有的造型优美独特，就像一位轻盈的舞者在乐曲下跳舞。再加上色彩绚丽的水下灯，给本身动态的喷泉加上了静态的颜色，尤其是在星光灿烂的夜晚，更添几分璀璨，不由让人流连忘返。而PLC是目前编程方面最热门的。无论是工业生产还是自动化产线或流水线操作，都离不开PLC。PLC种类繁多，三菱，台达，欧姆龙，西门子等等。不过重要场合一般还是选用西门子PLC。其特点是刷新周期和执行周期都很短，能极好的满足工业控制领域的速度要求，其次，它具有丰富的输入输出触点，并且还可以外接拓展模块，极大的满足了客户复杂控制的要求，再者，它具有配套的仿真软件，无论用的是梯形图，还是语句表，或是功能块图，都能随时监控在实际生产运行中，各个触点的通断。其中，通电延迟和断电延迟还能随程序员要求改变时间，这点在电机正反转，电路延迟接通和延迟断开方面应用比较多。PLC和变频调速技术改变了传统的对喷泉控制单一的特点,控制方式实现多样化。总的来说，本设计以产品造型优美，控制可靠，方便及时维护为主要涉及方向^[1]。

1.1 PLC的发展和现状

PLC最早出现在20世纪60年代，那时候还不叫PLC，叫板式顺序控制器SC。应用较广泛的是基本逻辑型，条件步进型和时间步进型^[2]。其特点是：通用性和灵活性较强。对于一些时常根据用户需求更改控制要求的大型，复杂系统非常好用。但是本质上，只是对硬件进行更改或者设置。

1969年，出现了真正意义上的PLC。全名是可编程逻辑控制器。传统上是利用继电器和接触器来控制的，而PLC是在其基础上添加了计算机控制，具备了定时器，计数器等功能。在电脑上可以随时修改程序，相对于SC来说，有了本质的改变，不是修改硬件而是在软件上进行修改。代表产品有：美国DEC公司的PDP-14/L；日本立石电机公司的SCY-022；日本北辰电机公司的HOSC-20 等^[3]。

到了20世纪70年代，出现了以一位微处理机为核心的PLC，全称工业控制单元，简称ICU。以60年代的逻辑型和步进型为基础而开发的，适用于大型工业控制装置。代表产品有：美国GE公司的LOGISTROT；德国SIEMENS公司的SIMATIC S3、S4系列；日本富士电机公司的SC系列。

发展到了1980年前后，出现了近现代的PLC。在可编程逻辑控制器的基础上，组合了微型电子计算机，使其功能更加强大。特点是：指令丰富，编程简单，耗能小。代表品有：美国GOULD公司的A5900；德国西门子公司的S7系列。

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