plc控制的花样喷泉设计
摘 要本课题主要设计了一款花样喷泉控制系统，采用了西门子公司推出的S7-200型可编程控制器作为主控核心，结合了多种喷头、继电器以及开关按钮等，实现了一种可以实现4中工作模式，每种模式可以对8种花样进行演示的花样喷泉系统。在硬件系统设计上，主要以S7-200型PLC作为核心，在软件上通过梯形图语言对程序代码进行设计，实现了系统的启动/暂停检测、单步/连续工作模式切换、花样选择等功能控制，具有小水柱、中水柱、大水柱、花朵式喷头、旋转式喷头五种喷头配置。这款花样喷泉系统具有较低的研发成本，非常适合推向市场进行推广。
目录
一、 引言 1
二、 方案设计 2
三、 花样喷泉工作流程设计 4
（一） 喷泉的运行流程图 4
（二） 花样喷泉PLC控制接线图 4
（三） 花样喷泉PLC控制输入输出点分配 5
四、 程序代码设计 6
（一） 启动喷泉 6
（二） 花样6秒周期计时 6
（三） 单步和连续工作模式的切换 8
（四） 选择喷泉的工作模式 8
（五） 启动花样1 11
（六） 切换花样 11
（七） 8个花样展示完毕的标志 12
（八） 喷泉动作的启动 13
1. 喷出大水柱的启动 14
2. 喷出中水柱的启动 15
3. 喷出小水柱的启动 16
4. 喷出花朵式喷泉的启动 17
5. 喷出旋转式喷泉的启动 18
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 程序代码 22
引言
花样喷泉控制系统的出现是多种新型科学技术的交汇产物，大规模集成电路技术出现之后使花样喷泉系统的发展极为迅速，这种新兴技术使单位面积的电路板上能够刻制出更为复杂的线路和更多的元件数量，不但如此，大幅度集成技术使花样喷泉控制系统的工作稳定功效获得了大幅度的增加。花样喷泉系统的出现是在处理器芯片等微处理器研发技术完善并且获得大范围应用以后而出现的，它的技术实现的并且亦带动了可编程控制器技术的向前发展。所谓的花样喷泉控制系统 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
所指的是一种通过微处理器作为主控电路，在硬件上通过各种传感器电路的构建以及必要的接口电路的扩展，在软件上通过编程代码的编写而实现的一种智能控制系统。以微处理器芯片作为主控器件的花样喷泉系统具备一项传统系统中所不具有的优秀特性，因为每块可编程控制器都具备独立的烧写程序代码的接口，设计师能够通过这个接口对花样喷泉系统里面软件代码进行不断更新和优化，这就使新型花样喷泉控制系统可以具备更新特征，使运行效果时刻在可更新的状态，而传统的花样喷泉控制系统全部是由模拟电路配置完成的，这其中分立式器件居多，一旦电路配置实现，近似任何一个电子元件的性能都不能发生改变，牵一发而动全身是该传统花样喷泉系统的特征，因此它就无法实现频繁的功效更新，通过这能够看出以主控器件作为控制器的花样喷泉控制系统把总体取代传统系统的趋势。在花样喷泉控制系统中主控处理器的角色处于一个司令部的地位，开发者将经过极大程度优化过的程序代码烧写到其芯片中，系统将在程序指令的控制下高效有序的执行每一项指标，并且因为新型花样喷泉系统中大多数选用的是数字芯片，这类芯片不同于传统的模拟电路，它对温湿度、气压等环境参数的干扰具有极大的抵抗性，不会随着时间的迁移而电路参数会发生更改，使得花样喷泉控制系统的工作精度和准确度都下降。在此基础上本课题结合了大学期间所学的专业知识另外结合自身对可编程控制器的设计开发经历，提出设计一款以凌渡可编程控制器为主控器件的花样喷泉控制系统，通过这种系统的设计来对大学期间学习生活进行全面总结。
方案设计
在本课题设计的这款花样喷泉系统的实现方案方面，考虑到PLC可编程控制器的强大稳定性，能够稳定的运行在喷泉这种复杂的环境中，相比于单片机等微处理器来说，能够表现出更为出色的效果。
如图1为花样喷泉的喷头布局俯视图，共设置了三圈喷头。
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图1 喷泉概况平面图
如图2为喷泉的水池位置设计。
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图2 回水池的设计
花样喷泉工作流程设计
喷泉的运行流程图
1）本课题设计的这款花样喷泉系统具有四种工作模式，即能够实现四种花样的展示，需要首先按下系统的启动按键。
2）随后用户需要通过按键对花样喷泉的单步和连续两种工作模式进行选择，单步模式表示系统只能够演示一次花样，而连续模式可以循环模式演示。
3）当喷泉系统被启动后，控制器将控制喷头持续演示每一个花样的时间位6秒，每6秒切换一次花样，一套流程共需要48秒才可以完成。
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图3 喷泉的运行流程图
花样喷泉PLC控制接线图
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图4 花样喷泉PLC控制接线图
花样喷泉PLC控制输入输出点分配
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表1 花样喷泉PLC控制输入输出点分配
程序代码设计
本章将开始对花样喷泉的软件程序代码进行设计，主要是通过梯形图语言来对S7200型可编程控制器内部指令集进行调取和应用，从而能够对花样喷泉的各个功能进行实现，下面将整个花样喷泉工作系统分为几大功能模块，来进行分别的设计思路简介。
启动喷泉
首先对花样喷泉系统的启动功能进行设计，本系统将S7200型可编程控制器的I0.0管脚分配出来用于连接启动开关按钮，I0.1管脚分配出来用于连接启动停止按钮，这两个按钮为复位式按钮，即按下去之后会弹上来。
未按下时PLC的I0.0管脚处于低电平，而按下启动按钮的一瞬间I0.0管脚立即跳变为高电平，这样就使得如图5网络1中左侧的I0.0控制的常开型触点被立即闭合，从而信号能够顺利流过该触点，而I0.1管脚所连接的停止按钮未被按下，所以I0.1控制的常闭型触点也是处于闭合状态，这样信号继续流过该触点，接下来是M0.2和M0.3两个处于并联状态的常闭型触点，这辅助寄存器的作用将在下文进行介绍，而此时处于初态时这两个触点都为0，所以其所控制的常闭型触点也都是处于闭合状态，因此型号继续流过该触点后为M0.0控制的线圈上电，使得M0.0辅助寄存器输出1。
M0.0输出1后，网络1的第二行左侧由M0.0控制的常开型触点将被立即闭合，实现M0.0辅助寄存器的自锁，持续输出1，这样即使I0.0所连接的复位式启动按钮弹起来之后I0.0所控制的常开型开关被断开，M0.0由于自锁作用仍旧能够持续输出1。
M0.0辅助寄存器输出1用来表示花样喷泉系统正处于工作状态，而输出0表示停止状态。
目录
一、 引言 1
二、 方案设计 2
三、 花样喷泉工作流程设计 4
（一） 喷泉的运行流程图 4
（二） 花样喷泉PLC控制接线图 4
（三） 花样喷泉PLC控制输入输出点分配 5
四、 程序代码设计 6
（一） 启动喷泉 6
（二） 花样6秒周期计时 6
（三） 单步和连续工作模式的切换 8
（四） 选择喷泉的工作模式 8
（五） 启动花样1 11
（六） 切换花样 11
（七） 8个花样展示完毕的标志 12
（八） 喷泉动作的启动 13
1. 喷出大水柱的启动 14
2. 喷出中水柱的启动 15
3. 喷出小水柱的启动 16
4. 喷出花朵式喷泉的启动 17
5. 喷出旋转式喷泉的启动 18
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 程序代码 22
引言
花样喷泉控制系统的出现是多种新型科学技术的交汇产物，大规模集成电路技术出现之后使花样喷泉系统的发展极为迅速，这种新兴技术使单位面积的电路板上能够刻制出更为复杂的线路和更多的元件数量，不但如此，大幅度集成技术使花样喷泉控制系统的工作稳定功效获得了大幅度的增加。花样喷泉系统的出现是在处理器芯片等微处理器研发技术完善并且获得大范围应用以后而出现的，它的技术实现的并且亦带动了可编程控制器技术的向前发展。所谓的花样喷泉控制系统 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
所指的是一种通过微处理器作为主控电路，在硬件上通过各种传感器电路的构建以及必要的接口电路的扩展，在软件上通过编程代码的编写而实现的一种智能控制系统。以微处理器芯片作为主控器件的花样喷泉系统具备一项传统系统中所不具有的优秀特性，因为每块可编程控制器都具备独立的烧写程序代码的接口，设计师能够通过这个接口对花样喷泉系统里面软件代码进行不断更新和优化，这就使新型花样喷泉控制系统可以具备更新特征，使运行效果时刻在可更新的状态，而传统的花样喷泉控制系统全部是由模拟电路配置完成的，这其中分立式器件居多，一旦电路配置实现，近似任何一个电子元件的性能都不能发生改变，牵一发而动全身是该传统花样喷泉系统的特征，因此它就无法实现频繁的功效更新，通过这能够看出以主控器件作为控制器的花样喷泉控制系统把总体取代传统系统的趋势。在花样喷泉控制系统中主控处理器的角色处于一个司令部的地位，开发者将经过极大程度优化过的程序代码烧写到其芯片中，系统将在程序指令的控制下高效有序的执行每一项指标，并且因为新型花样喷泉系统中大多数选用的是数字芯片，这类芯片不同于传统的模拟电路，它对温湿度、气压等环境参数的干扰具有极大的抵抗性，不会随着时间的迁移而电路参数会发生更改，使得花样喷泉控制系统的工作精度和准确度都下降。在此基础上本课题结合了大学期间所学的专业知识另外结合自身对可编程控制器的设计开发经历，提出设计一款以凌渡可编程控制器为主控器件的花样喷泉控制系统，通过这种系统的设计来对大学期间学习生活进行全面总结。
方案设计
在本课题设计的这款花样喷泉系统的实现方案方面，考虑到PLC可编程控制器的强大稳定性，能够稳定的运行在喷泉这种复杂的环境中，相比于单片机等微处理器来说，能够表现出更为出色的效果。
如图1为花样喷泉的喷头布局俯视图，共设置了三圈喷头。
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图1 喷泉概况平面图
如图2为喷泉的水池位置设计。
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图2 回水池的设计
花样喷泉工作流程设计
喷泉的运行流程图
1）本课题设计的这款花样喷泉系统具有四种工作模式，即能够实现四种花样的展示，需要首先按下系统的启动按键。
2）随后用户需要通过按键对花样喷泉的单步和连续两种工作模式进行选择，单步模式表示系统只能够演示一次花样，而连续模式可以循环模式演示。
3）当喷泉系统被启动后，控制器将控制喷头持续演示每一个花样的时间位6秒，每6秒切换一次花样，一套流程共需要48秒才可以完成。
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图3 喷泉的运行流程图
花样喷泉PLC控制接线图
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图4 花样喷泉PLC控制接线图
花样喷泉PLC控制输入输出点分配
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表1 花样喷泉PLC控制输入输出点分配
程序代码设计
本章将开始对花样喷泉的软件程序代码进行设计，主要是通过梯形图语言来对S7200型可编程控制器内部指令集进行调取和应用，从而能够对花样喷泉的各个功能进行实现，下面将整个花样喷泉工作系统分为几大功能模块，来进行分别的设计思路简介。
启动喷泉
首先对花样喷泉系统的启动功能进行设计，本系统将S7200型可编程控制器的I0.0管脚分配出来用于连接启动开关按钮，I0.1管脚分配出来用于连接启动停止按钮，这两个按钮为复位式按钮，即按下去之后会弹上来。
未按下时PLC的I0.0管脚处于低电平，而按下启动按钮的一瞬间I0.0管脚立即跳变为高电平，这样就使得如图5网络1中左侧的I0.0控制的常开型触点被立即闭合，从而信号能够顺利流过该触点，而I0.1管脚所连接的停止按钮未被按下，所以I0.1控制的常闭型触点也是处于闭合状态，这样信号继续流过该触点，接下来是M0.2和M0.3两个处于并联状态的常闭型触点，这辅助寄存器的作用将在下文进行介绍，而此时处于初态时这两个触点都为0，所以其所控制的常闭型触点也都是处于闭合状态，因此型号继续流过该触点后为M0.0控制的线圈上电，使得M0.0辅助寄存器输出1。
M0.0输出1后，网络1的第二行左侧由M0.0控制的常开型触点将被立即闭合，实现M0.0辅助寄存器的自锁，持续输出1，这样即使I0.0所连接的复位式启动按钮弹起来之后I0.0所控制的常开型开关被断开，M0.0由于自锁作用仍旧能够持续输出1。
M0.0辅助寄存器输出1用来表示花样喷泉系统正处于工作状态，而输出0表示停止状态。
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