花样喷泉控制系统设计与实现
数控阀等。本设计的喷泉采用PLC控制同时在工作时会接触水，所以选择DC 24V水用电磁阀。
3.3 系统的硬件电路设计
根据本课题要求进行硬件电路设计及I/O地址分配。
3.3.1 硬件电路图设计
图6 硬件接线图1
图7 硬件接线图2
硬件接线图6为花样喷泉PLC输入控制接线图，图7为花样喷泉PLC输出控制接线图。
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3.3.2 花样喷泉的I/O分配
根据花样喷泉的控制要求可以得出该喷泉的启动、停止、各花样选择需要用到7个按钮，这7个按钮开关分别接到PLC的7个输入口上。而4组喷泉口需要用到4个水阀，这4个电磁阀需要接到PLC上面的4个输出口上。运行也需要接到PLC的1个输出口上，所以该系统需要用到7个输入口和5个输出口。喷泉的I/O分配见表1。
表1 花式喷泉的I/O分配表
名称 地址 符号 输入 花样开关1位置 花样开关2位置 花样开关3位置 花样开关4位置 启动 停止 工作模式 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 输出 1号喷头 2号喷头 3号喷头 4号喷头 运行 Q0.0 Q0.1 Q0.2 00.3 Q0.4 H1 H2 H3 H4 H5 1号喷水阀喷水 2号喷水阀喷水 3号喷水阀喷水 4号喷水阀喷水 SA1 SA2 SA3 SA4 SB1 SB2 SB3 喷泉选择1号方式喷水 喷泉选择2号方式喷水 喷泉选择3号方式喷水 喷泉选择4号方式喷水 启动喷泉系统 停止喷泉系统 说明 花样开关1位置SA1:：I0.0，花样开关2位置开关SA2： I0.1，花样选择位置3开关SA3：I0.2，花样选择位置4开关SA4： I0.3，启动按钮SB1： I0.4，停止按钮SB2： I0.5。
花样喷泉1号喷头H1: Q0.1 ；2号喷头H2: Q0.2 ；3号喷头H3: Q0.3 ；4号喷头H4: Q0.4 。
4 系统的软件设计
本设计采用STEP 7软件进行编写系统程序，该软件主要有组态硬件；组态通信连接；使用编程语言编写用户程序；下载和调试用户程序、启动、维护、文件建档、运行和诊断等功能[10]。功能强大，很适合用来编写喷泉的控制程序。编程软件界面如图4-2
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所示。
4.1 喷泉花样的顺序连接图
由于本课题有4种花样，所以应该分布考虑，按照花样的要求，编辑四种花样顺序图，如图8—11所示。
花样开关位置1启动3s四号喷头工作3s三号喷头工作3s二号喷头工作3s一号喷头工作停止单步18s连续
图8 花样1顺序图
花样开关位置2启动3s一号喷头工作 3s二号喷头工作 3s三号喷头工作 3s四号喷头工作停止单步30s连续
图9 花样2的顺序图
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花样位置开关3一号喷头工作启动三号喷头工作二号、四号3s一号、三号工作 交替工作15s全喷停止、复位单步30s连续
图10 花样3的顺序图
启动喷头1234依次喷水、间隔2s30s1234停止喷水、间隔2s1s4321依次间隔喷水、间隔2s连续30s单步花样喷泉开关4停止 图11 花样4的顺序图
4.2 系统的程序设计
梯形图时使用的最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制[11]。梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计成为编程。
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PLC梯形图中的某些编程元件沿用了几点起这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部继电器等，该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常来触电接通，常闭触点断开，称这种状态时该软继电器的“1”或“ON”状态。如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。
梯形图（见附录）。
5 系统的仿真和调试
仿真PLC具有实际PLC所没有的功能。首先，仿真PLC可以立即暂时停止执行用户程序，对程序状态不会有什么影响；其次，仿真PLC由RUN模式进入STOP模式不会改变输出的状态；再次，在视图对象中的变动立即使对应的存储区中的内容发生相应改变。实际的CPU要等到扫描结束时才会修改存储区；第四，仿真PLC可以选择单次扫描或者连续扫描；第五，可使定时器自动运行或者手动运行，可以手动复位全部定时器或复位制定的定时器；第六，仿真PLC可以对过程影像存储器与外设存储器的处理等[12]。
控制系统中选用西门子S7-300 PLC作为控制核心，采用STEP 7作为软件编程环境,对花样喷泉控制系统进行模块化编程，完成控制系统主程序和子程序流程图绘制，在此基础上完成软件设计工作。并利用组态软件对花样喷泉PLC控制系统的人机界面进行设计，完成PLC与触摸屏的通讯。 花样一仿真图见图12和13。
图12 花样1仿真图a
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