0   引言

花式噴泉常用於(yu) 休閑廣場、景區或遊樂(le) 場所。采用PLC控製，通過改變噴泉噴頭的時間控製程序，就可以讓花式噴泉變換出不同的花樣，以適應不同場合的噴水要求控製。

1   花式噴泉控製要求

以三組噴頭A、B、C組成的花式噴泉為(wei) 例，噴泉示意圖及控製時序圖如圖1、圖2所示，使用PLC控製，完成係統設計。

圖1 plc噴泉示意圖

圖2 控製時序圖

控製要求如下。

1)早上8點按下啟動按鈕SB1，A、B、C三組噴頭按照圖2所示的時序圖循環工作15 h，到晚上11點時自動停止。9 h後，即第二天早上8點，花式噴泉又自動開始按照圖2所示的時序圖循環工作15 h，即再到晚上11點又自動停止工作。每天都按照上述時間不斷循環工作。

2)按下停止按鈕SB2後，噴泉停止工作，即3組噴頭停止噴水。

2   任務分析

通過控製要求，不難看出，本任務是1個(ge) 長時限的帶延時的順序控製（工作時間為(wei) 早8點到晚11點，共15 h；3組噴頭按一定的順序延時工作）。選用S7-200為(wei) 控製器，PLC有3種（1 ms、10 ms、100 ms）定時時基，最長定時時間為(wei) 3276.7 s，無法實現本任務時限要

求，因此，需要采用“計數器+定時器”的接力定時，組合實現長時間的延時控製。除此之外，3組噴頭按照一定的時序順序工作，可以選用比較指令，也可以使用幾個(ge) 定時器組成順序脈衝(chong) 發生器。因此，采用經驗設計法編程，本任務需要綜合運用位邏輯指令、比較指令、定時器指令及計數器指令。

另外，如果采用順序控製設計法完成本任務的編程，需要根據噴泉3組噴頭工作的時序圖，先繪製出順序功能圖，和經驗設計法用到的指令有相通的地方，再轉換為(wei) SCR程序段梯形圖。

無論采用哪種方法，都需要用到定時器和計數器的結合，完成24 h自啟動定時和15 h連續噴水控製，因此時鍾電路定時控製程序是相通的。

3   任務實施

3.1 經驗設計法

針對本任務，首先根據前麵所學的典型基本控製電路，運用經驗設計法完成程序編程。大致按照以下幾步。

1)分析控製要求，選擇控製原則。根據前麵的分析，長時限的延時控製要求，因此需要用到基本位邏輯指令和定時器+計數器組合來完成。

2)分析係統的控製信號和被控信號，確定輸入輸出設備。本任務中，啟動按鈕控製整個(ge) 係統的開始，停止按鈕用來控製噴泉停止工作，3組噴頭作為(wei) 被控製信號，按照時序圖噴水實現花式噴泉。因此，係統有2個(ge) 控製信號，3個(ge) 被控信號。

3)選配PLC，進行I/O地址分配。

本任務中，控製信號和被控信號分別有2、3個(ge) ，最小型的CPU222就可以滿足需求，同時對I/O地址進行分配，如表1所示。

4)畫出PLC外部接線圖

因為(wei) 花式噴泉PLC控製接線圖和梯形圖需要結合才能完成一個(ge) 係統的設計，外部接線圖的輔助觸頭開關(guan) （常開、常閉）需要和梯形圖中一一對應。

安裝接線時，為(wei) 了最大程序保護電路，控製噴頭噴水的電磁閥YV1、YV2、YV3暫時先不要接到CPU222的輸出端，等待梯形圖調試通過後再接線，如圖3所示。

圖3 花式噴泉PLC控製線路圖

5)設計梯形圖程序

梯形圖程序的設計，需要設計執行元件的控製程序，用最簡單的起保停電路完成程序設計，最後檢查控製功能是否實現，完善程序。

首先編輯符號表，如圖4所示。

圖4 花式噴泉PLC控製符號表

通過前麵分析任務控製要求可知，該係統的程序控製是一個(ge) 長時限的帶延時的順序控製（三組噴頭按時序圖順序工作），因此在編程設計的時候，需要先設計出來24 h自啟動和15 h工作時長的時鍾電路，再設計花式噴泉中A、B、C三組噴頭的順序控製，最後增加自啟動和停止控製程序，程序圖如圖5所示。

圖5 花式噴泉PLC控製程序梯形圖

這種普通方法選用6個(ge) 定時器組成順序脈衝(chong) 發生器。根據時序圖可以看出，3組噴頭的循環周期為(wei) 30 s，其中最後3 s，3組噴頭都沒有工作，也就是說工作的有效時間是27 s。因此，這個(ge) 任務也可以采用比較指令完成噴泉的控製，每個(ge) 數據和27 s做比較。

西門子PLC的比較指令主要用於(yu) 2個(ge) 操作數按一定條件的比較，即2個(ge) 相同數據類型的有符號數或無符號數的比較判斷操作。

比較指令的操作數可以是整數，也可以是實數(浮點數)。在梯形圖中用帶參數和運算符的常開（動合）觸點表示比較指令，比較條件滿足（比較結果為(wei) 真）時，觸點閉合，否則斷開。

梯形圖程序中，比較觸點可以直接裝入，也可以串、並聯使用。在這個(ge) 任務中，選用時基為(wei) 100 ms的T37定時器，預置值PT=270。采用比較指令設計的梯形圖如圖6所示。

圖6 采用比較指令設計花式噴泉PLC控製程序梯形圖

這兩(liang) 種方法總體(ti) 思路類似，主要是依靠學生的經驗進行設計，沒有嚴(yan) 格意義(yi) 上的規律可言，需要多次反複修改和完善才能符合設計要求，編程結果也因人而異。單從(cong) 網絡個(ge) 數來說，比較指令優(you) 勢明顯，網絡數量較少，便於(yu) 理解。

3.2 順序控製設計法

所謂順序控製，就是按照控製要求，在每個(ge) 輸入信號的作用下， 根據係統內(nei) 部的狀態和時間順序，控製每個(ge) 任務過程中各個(ge) 執行機構自動有序的進行工作，這種係統就叫順序控製係統，也稱步進控製係統。在本任務中，3組噴頭的噴水狀態可以分解成幾個(ge) 獨立的控製動作，這些動作需要按照時序圖的順序來保證花式噴泉的正常噴水，因此我們(men) 可以用順序控製設計法來完成此任務的PLC程序設計。

首先需要根據順序控製要求，劃分出工作步，再以每步為(wei) 核心，從(cong) 起始步開始一步一步，確定出來每步向下一步轉換的條件，即跳轉條件，繪製出完整的順序功能圖，最後轉化為(wei) 梯形圖，完成程序設計。

繪製的順序功能圖如圖7所示，起始狀態是S0.0，按下啟動按鈕或者24 h定時自啟動作為(wei) 起始步到工作步的轉換條件，3組噴頭的不同工作狀態分別對應不同的工作步，工作步S0.6到下一步的轉換條件是計數器C1（15h），C1計數器到時間，返回S0.0，否則，返回S0.1，開始下一個(ge) 循環噴水。由於(yu) 在任何時刻按下停止按鈕I0.1，都要回到起始步，所以每一步都有到S0.0的跳變。

圖7 花式噴泉PLC控製的順序功能圖

采用SCR指令的編程方法，將圖7所示的順序功能圖轉換為(wei) 圖8所示的PLC控製梯形圖，以便於(yu) 程序展開調試。

圖8 花式噴泉順序控製PLC程序

4   結論

本文通過花式噴泉PLC控製要求，采用兩(liang) 種不同方法設計，其中經驗設計法中又運用了不同指令來分別完成，為(wei) PLC初學者編程思路提供參考。

通過這幾種思路運用不難發現，編程均用到了定時器+計數器的結合，這是經驗設計法和順序控製法的相通之處；3種不同指令中，經驗設計法中比較指令程序設計相對來說，網絡最少，但是需要編程者有一定的編程基礎；經驗設計法中位邏輯指令編寫(xie) 起來沒有規律可言，編程結果也不唯一；順序控製法核心是繪製順序功能圖，隻要順序功能圖繪製正確，梯形圖的轉換是固定的，對於(yu) 沒有編程基礎和編程經驗的人員，不失為(wei) 一種較好的選擇。

參考文獻：

[1] 林爾付.可編程序控製器及其應用[M].北京:中國勞動社會(hui) 保障出版社,2014.

[2] 吳中俊.可編程序控製器原理及應用[M].北京：機械工業(ye) 出版社,2004.

[3] 張文明.可編程序控製器及網絡控製技術.北京：中國鐵道出版社,2011.

[4] 程周.可編程序控製器原理與(yu) 應用[M].北京：高等教育出版社,2013.

[5] 齊從(cong) 謙.PLC技術及應用[M].北京：機械工業(ye) 出版社,2002.