基于plc音樂噴泉的電氣控制設(shè)計摘要音樂噴水池,是將近年來產(chǎn)生的各種園林建筑藝術(shù)和花式觀賞有機地融合的一個產(chǎn)品,它集聲、光、色、形于融為一體,從而形成豐富多變的水體景觀。本論文以聲樂噴泉為研究對象,選擇西門子系列S7-300PLC用作噴泉的控件，對聲樂噴泉中的可編程控制器系統(tǒng)的一些問題進行了分析,闡述了可編程控制器系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，使用聲控和變頻器控制，實現(xiàn)了根據(jù)音樂特點，展現(xiàn)出不一樣的音樂噴泉，增添了不一樣的動感美。該系統(tǒng)設(shè)計大大改善提高了整個噴泉系統(tǒng)的自動化控制的性能,從而也真正有效的適應(yīng)到了自動化實時噴泉控制系統(tǒng)的需求。關(guān)鍵詞：PLC；音樂噴泉；控制系統(tǒng)

DesignofelectricalcontrolbasedontheplcmusicfountainAbstractMusicfountainisaproductthatorganicallyintegratesallkindsofgardenarchitecturalartandfancyappreciationproducedinrecentyears.Itintegratessound,light,colorandshape,thusformingarichandchangeablewaterlandscape.Thispapertakesthevocalfountainastheresearchobject,choosesSiemensseriesS7-300PLCasthefountaincontrol,analyzessomeproblemsoftheprogrammablecontrollersysteminthevocalfountain,expoundsthebasicstructureandworkingprincipleoftheprogrammablecontrollersystem,usingsoundcontrolandinvertercontrol,accordingtothemusiccharacteristics,toshowdifferentmusicfountain,addadifferentdynamicbeauty.Thesystemdesigngreatlyimprovestheperformanceoftheautomaticcontrolofthewholefountainsystem,andthusreallyandeffectivelyadapttotheneedsoftheautomaticreal-timefountaincontrolsystem.Keywords:PLC;musicfountain;controlsystem

目錄TOC\o"1-3"\h\u150371緒論 緒論1.1研究背景隨著國民經(jīng)濟的增長和人民群眾生活層次的提升,中國人民也日益重視城市人群居住條件的提高與完善,在現(xiàn)代城市設(shè)計和城市規(guī)劃過程中,中國人民對游憩場地的建造有了越來越多的要求,而各類游憩廣場、公園的建造也日趨完善,而利用音樂噴泉系統(tǒng)的音、光、水、色等組合產(chǎn)生的特殊效應(yīng)作為現(xiàn)代都市中風景建筑的主要元素,目前國內(nèi)外大、中型城市都已競相建造了音樂噴泉系統(tǒng),并逐步向小縣城開發(fā)。目前許多商場或主題公園等都使用了藝術(shù)噴泉美觀造型,以各種花樣的音樂噴泉、多彩的燈飾和美妙的樂曲,構(gòu)成了一個怡人的城市夜景從而吸引著游人,也因此音樂噴泉系統(tǒng)也越來越得到了推廣和應(yīng)用。1.2研究意義音樂噴泉作為一個特殊的人工景點,所形成的景觀效果也十分優(yōu)美。在廣場、寧靜的湖泊、公園中設(shè)有一個音樂噴泉,將使原本靜止的景色變?yōu)槌錆M動感的景色,所形成的效應(yīng)并非其他人工景觀所能夠比擬的。也正是這些因素,促進了對音樂噴泉的發(fā)展與研究[1]．。本課題研究利用現(xiàn)代化的數(shù)控裝置,來研發(fā)音樂噴泉控制器。第一,全面地運用現(xiàn)代PLC自動控制系統(tǒng)技術(shù),研究設(shè)計和解決特定項目需求問題的自動控制程序。第二,通過變頻器技術(shù)。由揚聲器二段所能收集到的噴泉樂曲信號來作為變頻控制的信號,去自動調(diào)整變頻器輸出的信號輸出的頻率,以便于調(diào)整變頻泵輸出的水泵轉(zhuǎn)速,以更便于的達到控制噴泉水柱根據(jù)噴泉音樂節(jié)奏進行的變換。PLC是集成了工業(yè)自動化技術(shù)、計算機和通訊系統(tǒng)于一身的工業(yè)控制裝置,相比于傳統(tǒng)機械式的繼電器控制系統(tǒng),更多具有實現(xiàn)了編程操作簡便,抗干擾保護能力強,維修簡單等優(yōu)勢。設(shè)想一個用PLC為控制核心的音樂噴泉,有著良好的發(fā)展前景。1.3國內(nèi)外發(fā)展狀況目前,在全國經(jīng)營制作樂器噴泉產(chǎn)品的公司約有上百家,部分公司還具有很大的生產(chǎn)實力,在省內(nèi)較為知名的公司有:上海雨琦音樂噴泉工程技術(shù)公司,湖南喜馬拉雅公司樂器噴泉公司,南京市泉杰景觀建筑工程技術(shù)公司等。這些公司在國內(nèi)承建了各種大型的音樂噴泉等工程項目,從工程設(shè)計到制定、施工、調(diào)試提出了一全套完善的服務(wù)。但就實際應(yīng)用的狀況來說國內(nèi)樂器噴泉企業(yè)制造的樂器噴泉和外國比較,其技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量仍然有不小的差異。原因是,水型和燈光可以即時追蹤音樂的"四大要素"(水、聲、光、電)沒有處理好。中國目前的歌曲噴泉在歌曲旋律、強弱、節(jié)奏感、協(xié)調(diào)性、歌曲內(nèi)容的表達等方面還存在缺陷。目前,中國國內(nèi)的歌曲噴泉一般都只表現(xiàn)一些曲目,這也就是歌曲噴泉表現(xiàn)程式的產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)與測試都十分復雜。音樂噴泉控制器是當今國際上領(lǐng)先的高科技成果,融語音控制技術(shù)、程序控制、人工智能于一身的工程型現(xiàn)場控制器。它的主控裝置為多媒體工業(yè)PC、PLC以及電腦式音樂噴泉控制臺,并可進行數(shù)字聲控,以自動確定音樂旋律、節(jié)拍、樂感以及聲音的大小。而整個控制系統(tǒng)使音樂噴水池在主控裝置的指揮下,隨著音樂韻律而不斷地變換水型,并與樂曲形式相同。噴泉的控制設(shè)備既可以使用單片機控制器、可編程邏輯邏輯控制器,也可以使用工業(yè)過程控制機作系統(tǒng)基礎(chǔ)。其他設(shè)備還有水泵、照明、音響、發(fā)電機等。一個音樂噴泉雕塑效果的表現(xiàn)力,不但與音樂噴泉的總體形狀、噴泉的空間形狀、泵的容量大小等硬件要素密切相關(guān),還與音樂噴水池的過程控制密切相關(guān)。硬件因素是音樂噴泉的基石,而過程控制則是音樂噴泉變化的靈魂。從德國二十世紀開發(fā)樂器噴泉管理系統(tǒng)到現(xiàn)在已經(jīng)數(shù)十年的歷程了,由于科技的發(fā)展,樂器噴泉管理系統(tǒng)的控制水平和技術(shù)含量也愈來愈高,管理方式也愈來愈多?，F(xiàn)將重要的集中控制技術(shù)匯總以下：（1）程序控制編程控制系統(tǒng)是使用事先編制好的電腦編程來調(diào)控噴泉的水形和光線,使水形和光線之間出現(xiàn)不同的變換效應(yīng),整個控制系統(tǒng)采用了電腦操作功能設(shè)計界面管理和顯示,可以完成多種程式的隨意運行,控制系統(tǒng)反映快、靈敏度高,可以經(jīng)受一定的水壓和沖擊,控制系統(tǒng)使用了模塊式工程設(shè)計架構(gòu),便于維護和更新。但對樂曲特點的認識卻必須通過人工完成,即由工程技術(shù)人員對音樂加以特征提取,然后編排處理。這導致了管理系統(tǒng)樂曲數(shù)量受到限制,如果新的樂曲加入就要求管理系統(tǒng)操作員重新執(zhí)行程序處理,會帶來很大的工作量。（2）實時聲控實時的音控控制方法,是目前國內(nèi)外大部分音樂噴水池系統(tǒng)所使用的主要監(jiān)控手段,它能夠自動識別并反饋所有的音樂信息,與傳統(tǒng)程控方法比較,它減少了預(yù)先的程序步驟,從而節(jié)省了成本,但是這種監(jiān)控方法也面臨著幾個問題,第一,水型動作會比音樂更加滯后,噴水池動作與音樂并不協(xié)調(diào),其次,水型的出現(xiàn)方式和發(fā)生時間的長度都是固定的,不管什么歌曲,都會出現(xiàn)的水型動作和在歌曲中表現(xiàn)的音樂情感并不一制。讓觀眾的聽覺體驗與視覺體驗并不一致。其三,音樂的情感段落與水型改變的時候不同,甚至千篇一律。（3）預(yù)編程控制預(yù)編程控制是指按照某一段樂曲的心理情感和意象,通過人工編程各類水型、動態(tài)、光線、水泵的啟動與關(guān)停等,使音樂噴泉的表現(xiàn)與樂曲的心理情感與意境相吻合。其功能在電子控制技術(shù)、計算機科學、信息通訊技術(shù)方面,具有相當?shù)木C合難度。（4）變頻控制音樂與噴泉變頻控制器是眾多控制器中的一個。隨著更先進的控制技術(shù)理論與方法在音樂噴泉控制器中的運用,音樂噴泉的控制器進一步的完善與提升,其中變頻器技術(shù)在音樂噴泉控制器中的運用也越來越成熟,并逐漸發(fā)展為水泵調(diào)速控制系統(tǒng)的主要方法。變頻器系統(tǒng)的運用將會為大功率樂曲噴泉增色不少,還能讓樂曲噴泉的飛濺高程隨樂曲信號強弱而改變,讓音符、水花、光線相互交融,仿佛上演了一段交響水詩。所以樂曲噴泉變頻器技術(shù)將有著更廣泛的應(yīng)用前景。1.4本文的研究內(nèi)容本文使用PLC控制器，聲控音樂噴泉，從而使音樂噴泉的噴高隨音樂信號大小而變化。在音樂噴泉系統(tǒng)中還有燈光系統(tǒng)，展現(xiàn)出音樂噴泉是集聲光電為一體的復雜的建筑系統(tǒng)。音樂噴泉離不開五顏六色的燈光，隨音樂訊號逐漸增強，彩燈和噴泉的高度按設(shè)計方案進行變化。本文研究主要內(nèi)容是音樂噴泉隨音調(diào)而變化，噴泉的花型，彩燈的變化都受音樂的影響。從而實現(xiàn)人工智能的動態(tài)美。

2音樂噴泉的設(shè)計2.1PLC控制系統(tǒng)在噴泉系統(tǒng)中,利用單片或微型計算機的控制原理,將可控硅作為大功率開關(guān)元器件,但由于可控硅耐受過電壓、過電流的能力不足,所以無法長時間工作。而通過PLC就可以很有效快速的來解決了這個技術(shù)問題,同時,PLC控制器還同時具有了一個強大可靠的故障自診斷檢測系統(tǒng)功能,可以更加快速和方便準確的發(fā)現(xiàn)檢測監(jiān)控系統(tǒng)所出的故障,減少了設(shè)備故障停機檢查停機的準備時間,所以,可以更有效地保證檢測監(jiān)控系統(tǒng)裝置和設(shè)備系統(tǒng)的運行正常與安全運行和設(shè)備工作的平穩(wěn)與可靠、工作流暢，但也因為其成本較高。于是我們在本文案例分析中噴泉控制單元中就選擇了采用了由西門子公司最新推出的三百系列S7-300PLC所組成的控制單元。[2]2.2音樂噴泉設(shè)計方案2.2.1音樂噴泉示意圖圖2-1噴泉布局圖圖2-1中的A組噴水管道范圍內(nèi),有一組是噴水管道，該組噴水管道中所能噴出來的水柱數(shù)量均為這四組的噴水管道數(shù)中的最高,噴出的高度數(shù)也是這四組的噴水管道數(shù)中的最高的，高達8m。圖2-1中的B組群噴水管道所在的區(qū)域內(nèi)的一個圓周平面上共由八個群噴水管道所組成,這八組群的噴水在管道系統(tǒng)中其所能直接噴射而出的水柱直徑約為比其中A組所噴射出的最大直徑水柱直徑高度略小,且其最大所能直接噴出水的直徑高度也比A組所噴射水的最大直徑高度略低,且其最大所能直接噴出水的最大直徑高度約為6m。圖中的C組噴水管群所在的一個大圓柱平面上共是由二十個噴水管群構(gòu)成,而在這二個群組中所要噴出的水柱比B組噴出的水柱要小,所要噴的高度同樣也要比低于B組的水柱要低,平均所要噴的高度同樣也約為4m。圖中,D組噴水管所在處的大圓柱上每組共由二三十只噴水管柱組成,但實際上該組中的噴水柱數(shù)量是在所有的四組柱中噴水柱數(shù)量的最小,且對其噴水柱高度要求也是最低限度的一組，所噴高度約為2m。由于在對每一個噴水管的同時進行工作觀測時為了能夠得到最好的工作觀測的情況,可以同時分辨出四組所處要處噴出的水柱,使得其中的B組所處要處最小的每一個圓柱最小的半徑分別均為R=2m,C組最小所處要處最小的每一個圓柱最小的半徑分別均為R=4m,而使得其中的D組最小所處要處最小的每一個圓柱最小的半徑均分別均為R=6m。本課題的實際研究工作過程設(shè)計中A組噴頭所要設(shè)計噴射出的水柱高度分別設(shè)為8m,本課題實際的實際研究工作過程設(shè)計中四組蓮蓬頭所設(shè)計要設(shè)計噴射出的水柱高度分別應(yīng)各設(shè)為2m和8m。本課題的最多時有A、B、C三個噴嘴一起拋出水柱,而最少時有二個噴嘴一起拋出水柱,所以最大流量約150-230m3/h。水質(zhì)為自來水。2.2.2音樂噴泉控制要求本控制器還可充分發(fā)揮變頻調(diào)速器的優(yōu)點,為聲音噴泉增光加彩它可把來自磁帶CD、VCD、DVD等的音響信息,手動轉(zhuǎn)換成變頻調(diào)速器所需要的控制信息。輸出信號和輸入的音響訊號大小呈線性關(guān)系,從而使音樂噴泉的噴高隨音信號大小而變化,聲音、水花、彩燈等融為一體,仿佛上演了一段交響水詩。該控制器除以上將聲音信息轉(zhuǎn)換為模擬量信息的方法外,還能夠在某點對聲音信息進行開關(guān)量輸出,并且還具有音頻的肩動信號。而且該控制器不但可以控制變頻器,同時還可以控制固態(tài)繼電器。2.2.3音樂噴泉控制接線（1）音控噴泉固態(tài)驅(qū)動接線圖接入220V交流電壓，可編程順序控制器接入音樂噴泉控制器中，CD、DVD、MP3、VCD左右聲道依次接入音樂噴泉控制器中，音樂噴泉控制器另一端并聯(lián)固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器另一端連接電動機。圖2-2音控噴泉變頻驅(qū)動接線圖（2）音控噴泉變頻驅(qū)動接線圖接入220V交流電壓，CD、DVD、MP3、VCD左右聲道依次接入音樂噴泉控制器中，音樂噴泉控制器另一端連接電動機。RST復位，GND接地。圖2-3音控噴泉變頻驅(qū)動接線圖說明：CD光盤和VCD光盤以及DVD光盤和MP三碟光盤的前后二聲道音頻的音頻輸入和輸出的信號孔都是可以分別用來直通連接在音頻控制器端子上的輸入輸出端子VL和輸出端子VR,在音頻輸入輸出訊號孔中沒有任何小圓洞的情況特殊的情形下也是可以用來直通端子VL,VR,COM。可編程序控制器說明1.數(shù)字化輸入輸出、LED數(shù)字顯示器2.可同時控制40路各種負載3.一百步程序可任意設(shè)定循環(huán)步數(shù)4.每步時間可自主選擇、最小時間為零點二秒鐘5.手動一自動雙功能,自由選擇6.水底燈光開關(guān),可于白天一次性把所有水底燈光關(guān)斷7.進入和出口的信息光電分離,可靠性較高8.五位密碼鎖保護,必須填寫準確的密碼設(shè)置后才能編制或更改程序9.音樂啟動程序(輸出)功能,并添加了聲音噴泉功能

3基于PLC的音樂噴泉控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1整體設(shè)計圖3-1音頻控制系統(tǒng)圖常見的是音樂噴泉的控制器,通常是由音響控制器、音樂噴泉的控制器以及燈光控制器等所組成。歌曲播放管理系統(tǒng)通常是由歌曲播放器、前置放大器、低功率放大器、監(jiān)聽音箱和聲柱放大器等部分組成,多數(shù)用于管理用戶通過多媒體PC機或直接使用多媒體上位機程序所播放到的歌曲,如圖3-1所顯示。噴泉控制系統(tǒng)一般由噴泉繼電器、變頻轉(zhuǎn)換器、水泵、多功能閥門、萬向噴嘴和供水管網(wǎng)等構(gòu)成,當中噴泉水泵目前已通過變頻調(diào)壓技術(shù),達到了水泵無級調(diào)壓,可通過聲音訊號的強弱變化及時調(diào)整水泵速度,而多功能閥門和萬向噴嘴則由噴泉專門繼電器控制,可通過設(shè)計程序完成各類圖形和造型。音樂噴泉聲調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)是集數(shù)字聲音自動控制系統(tǒng)硬件技術(shù)、程序控制技術(shù)應(yīng)用與現(xiàn)場智能控制管理技術(shù)于為一體的一種綜合自動化控制管理裝置,屬于一種大型工程現(xiàn)場智能控制管理裝置,其控制上位機系統(tǒng)大部分是使用多媒體工業(yè)PC機所構(gòu)成,并同時可實現(xiàn)全程數(shù)碼聲控,可直接根據(jù)現(xiàn)場樂曲旋律、節(jié)拍的高低程度和現(xiàn)場聲響變化的幅度大小和程度來控制整個音樂噴泉聲系統(tǒng),其主要電器控制器結(jié)構(gòu)形式主要包括有以下三個類型:（1）集中式控制集中式管理采用放射式結(jié)構(gòu),以充分滿足集中式管理室離水池中心較靠近,規(guī)模相對較小,花型形狀變化相對較少要求的音樂噴泉。（2）現(xiàn)場總線式控制現(xiàn)場總線式是一個串行的數(shù)據(jù)通信鏈路,可以實現(xiàn)在噴泉現(xiàn)場上基本的控制裝置和上層控制裝置相互之間的聯(lián)絡(luò),比如RS負四百八十五總線和CAN總線,現(xiàn)場總線式好處主要有:一個數(shù)據(jù)傳輸線上可以管理多個裝置,控制系統(tǒng)簡化,配置和維修方便;應(yīng)用了數(shù)字通信工藝技術(shù),抗干擾力量較強,精確度高;由于控制系統(tǒng)功能散布在噴泉現(xiàn)場上,大大增強了電控系統(tǒng)的安全可靠性與靈敏度。（3）網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線式控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)現(xiàn)場總路架構(gòu)與場景總線類似,但特性上更優(yōu)越于它們,因為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)場景總線是分布式系統(tǒng),電控裝置的工作速率也較比快,滿足了對噴泉實時控制的需求,穩(wěn)定性也更佳;網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)類型繁多,可同樣選擇總線型與放射型,或選擇混合結(jié)構(gòu);而網(wǎng)上現(xiàn)場總線與現(xiàn)場總線主要區(qū)別,是前者選擇了專門的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),、以實現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)中不同系統(tǒng)間的交叉使用。另外歌曲噴泉系統(tǒng)中還有燈光系統(tǒng),在此將不再詳細介紹,從上述可以看出音樂藝術(shù)噴泉系統(tǒng)是集聲、光、電為一身的復雜的建筑系統(tǒng)。3.2控制系統(tǒng)硬件的選擇3.2.1主控制器從20世紀60時代中期開始,PLC生產(chǎn)就在發(fā)電、冶金、油田化工機械儀表產(chǎn)品等電子產(chǎn)品技術(shù)在中國整個電子工業(yè)技術(shù)的歷史發(fā)展演變過程中始終都是在積極發(fā)揮作用并在產(chǎn)生一些顯著作用和一些重要技術(shù)方面產(chǎn)生的積極的影響,尤其是特別的是中國在過去近二十多年中的近二十多來年間由于對中國的現(xiàn)代工業(yè)電子計算機科學技術(shù)水平的迅速進步和提高，以及中國現(xiàn)代的電子信息技術(shù)事業(yè)得到的不斷的迅速的發(fā)展,日益以成倍地大幅度拓展了產(chǎn)品的實際應(yīng)用和功能范圍和日益以成倍大幅度地大幅度降低了產(chǎn)品的國內(nèi)市場售價,使我國現(xiàn)代PLC、通訊與連接自動化技術(shù)、過程管理系統(tǒng)軟件開發(fā)等技術(shù)都迅速得到了的很大程度的發(fā)展,并使PLC的商業(yè)應(yīng)用變?yōu)榱丝赡?。PLC的好處眾多,主要包括:編程方式簡便易懂;功能強大、特性價值比高;軟硬件功能搭配完整、用戶使用簡便、環(huán)境適應(yīng)性強;安全性高、抗干擾力量強;控制系統(tǒng)的工程設(shè)計、裝配、調(diào)試運行費用,工程量較小;維修操作量較低、維修方式簡單;控制系統(tǒng)體積小、功耗低。同時,PLC控制系統(tǒng)在所有工業(yè)生產(chǎn)管理部門的應(yīng)用范圍內(nèi)都進行了推廣[7]。此項目中選用了西門子三百系列的PLC為主要控件。S7-300PLC則是中型的PLC,它可以應(yīng)用在全行各業(yè),不同場所中的自動檢測、監(jiān)控和管理等。S7-300PLC的強大功能使它不論是在單機工作,還是內(nèi)連成聯(lián)網(wǎng)均可完成復雜的管理操作。由于S7-300PC可提多個CPU可供選擇應(yīng)用,而且體積較小,功能強大、安全性較高,可操作性強和可持續(xù)性好的優(yōu)點采用變更噴泉的程序或變更方式選擇開關(guān),就能夠變更花式噴泉的噴水規(guī)則,進而變更出許多花樣,同時,PLC還帶有強勁的自檢測功能,可以迅速方便的檢測出故障,大大減少了檢測時間,從而保證了系統(tǒng)的安全可靠,而且比較穩(wěn)定。3.2.2變頻器樂曲噴泉專門變頻儀,主要產(chǎn)品應(yīng)用在了康沃CVF-P2-4T0370以及CVF-P2-4T0150樂曲噴泉專門的變頻儀,其的監(jiān)控圖如圖3—2顯示。圖3-2變頻器控制圖3.3控制系統(tǒng)的組成用于完成對音樂噴泉控制系統(tǒng)的電腦監(jiān)控,專門設(shè)計的電腦連接電路可以如圖中三負三所顯示。音頻輸入、輸出信息和副邊的控制信息可以通過A/D,D/A的數(shù)據(jù)板進出電腦。接口板共提供了十路單控制端口的采集信道。其穩(wěn)定性可以達到士百分之零點零三的準確度和十二位的高分辯度。另外,該板還具有5個12位數(shù)分辯率的模擬輸出信道,可接入微機擴充槽,并進行與PC總線上交流數(shù)據(jù)。還針對實際工程項目中的控制點數(shù)而工程設(shè)計了D/D通路,內(nèi)容主要涉及光電隔離器件和防護集成電路等。本項目還將通過中斷方法解決采集與即時監(jiān)控。目前使用的機器是三百八十六工控機。圖3-3計算機接口電路音樂噴泉的基本圖形為3個圓形,分外、中、內(nèi)三圈,外環(huán)由一臺大型水泵操控,中圈由第2臺大型水泵操控,內(nèi)圈則由第3臺大型水泵操控。當在變頻器中一接上供電后,一臺泵應(yīng)以較低須量來進行工作,且應(yīng)以沒有水或才有剛開始冒露出來的水噴頭時為宜。當音樂再次響起之時,KA1閉合后,最右外圈的噴頭也開始自動噴水并且第1組彩燈也隨之開始點亮。隨音樂訊號逐漸增強時,當KA四閉合后,KM2得電源并完成了自鎖,同時第2臺自動水泵也在前一臺自來水泵的基本上開始運行,同時外環(huán)和中圈的噴頭也都開啟工作,另外一、二組的彩燈也已開啟點亮。當KA四斷開時,第乙臺自動泵隨一臺自來水泵繼續(xù)上班,而第二套彩燈則終止了上班。在樂曲高潮達至了最高潮時,KA6接通得了電時,KM3接通得了電時并自動泵完成得了觸頭,同時隨著在第三臺自動泵和在第一、二臺中自動泵的基本上同時啟動和運作,所有的噴口燈和彩燈也都同時已完成啟動和工作,并且點亮。當KA六斷開電源時,第三臺自動泵將隨第1、上臺自動泵繼續(xù)上班,而第三組彩燈則終止上班。該樂曲噴泉的標高隨樂曲信息的增加而逐步增大的時候,投放運營的水底燈和水型也就越多,樂曲噴泉也顯示得更加豐富多彩和熱鬧,在樂曲噴泉標高隨樂曲信息減少而逐步減小的時候,投放運營的水底燈和水型也就減少。這樣,音樂噴泉就在音響和程序的操控下,與不同的水下燈光閃耀、變化,還有不同水型的高低起伏對應(yīng)著,這都將給音樂噴泉增添了藝術(shù)觀賞性和無盡的藝術(shù)美感。音樂噴泉的基本圖形為3個圓形,分外、中、內(nèi)三圈,外環(huán)由一臺大型水泵操控,中圈由第2臺大型水泵操控,內(nèi)圈則由第3臺大型水泵操控。當變頻器一開始接上電源后,第一臺變頻水泵也就要開始在低頻的啟動狀態(tài)下開始上班,并一定要保持以沒有水和剛開始就冒了出來水的噴頭狀態(tài)為宜。在音樂再次響起之時,KA1閉合后,最靠右外零點五圈處的噴頭也就會開始自動噴水并且第一組彩燈也會跟著開始亮。[6]隨音樂信息的增加時,當KA四閉合后,KM2就位并完成了自鎖,并且第2臺自動水泵也在另一臺自來水泵的地基上開啟了運作,并且外環(huán)和中圈的噴嘴也都開啟操作,并且一、二組的彩燈也紛紛點亮。而當KA四斷開時,第乙臺自動水泵也隨一臺自來水泵持續(xù)操作,而同樣第2組彩燈也終止了操作。當樂曲達到高潮時,當KA六開通時,KM3就位并完成了自鎖,同時第3臺自動水泵也在一、兩臺自來水泵的基本上進行了運作,全部的噴嘴和彩燈均已啟動操作并點亮。當KA六切斷時,第3臺自動水泵也隨一、其臺水泵持續(xù)操作,但第3組彩燈也終止了操作。3.4PLC控制電路1、按下→動作一Y10動作→接觸器KM得電并動作一變樂器接通電；2、按下→X1動作→釋放→接觸器KM失電→將變頻器斷開供電；3、按下→X2動態(tài)→動態(tài)→工作,并自鎖一系統(tǒng)后開始加速運行；4、按下→X3動作一Y四釋放→解除自鎖動作一系統(tǒng)啟動減速停車；5、當KA一接通一X五動作一Y三動作一RH端子接通→系統(tǒng)以第一檔速工作；6、當KA二連接一X六動作一Y二動作一RM端子連接一系統(tǒng)在第二檔速工作；7、當一KA三端子接通以每一X七動作當一Y一動作與每一RL端子接通當一系統(tǒng)動作以每一三檔勻速運動；8、與KA四通話一X十動作一Y一和Y二動作一RL和RM接通一系統(tǒng)在第四檔速工作；9、在KA五接通→動作一Y1和Y三動作→和RM連接→時系統(tǒng)以第五檔速運行；10.當KA六接通→動作一Y2和Y三動作一M和R陽接通→系統(tǒng)在第六檔速運行；11、當KA七開通,一X13操作一Y1、Y2、Y3操作一RL、當RM或RH開通,一系統(tǒng)以第老檔速運行；12、當X五動作一Y一年動作一第一組彩燈全部閃亮,并閃爍；13、當X十動作一KM2.線圈得電并自鎖以及當Y十四和Y十五動作一第一、二組彩燈共同亮和閃爍以及第一臺自動化水泵運行；14、當X十二動作一KM三線圈就位及完全自鎖及Y14、Y15和Y十六動作→三組彩燈一同閃亮并閃爍及第三臺自來水泵轉(zhuǎn)動；15、當變頻器的報警信號輸出端A與端B同時被接通,一X14動作→釋放→接觸器KM1失電→自動化變頻器調(diào)速切斷電源；16、X十四動作→和Y12動作→蜂鳴器HA發(fā)聲,指明方向燈光將L亮起后,進行聲光報警；17、在故障消除之后,按下→X4動作→動作一變頻器的RES端子,接通→自動化變頻器。圖3-4電氣原理圖

4基于PLC的音樂噴泉控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1控制系統(tǒng)流程圖梯形圖是繪圖設(shè)計時人們所能用到的種類最多的另一種計算機繪圖的輔助設(shè)計編程語言,被許多人稱譽其是一種僅次于現(xiàn)代PLC編程的世界上的第一編程語言。階梯圖和電器控制系統(tǒng)圖中繪制的電氣路線圖內(nèi)容非常之的相接近,具備了繪圖清晰直觀的與操作簡單方便實用的這雙重的優(yōu)勢,非常的方便快速的已被國內(nèi)許多的工程電氣技術(shù)人員們所廣泛熟悉,非常之的適合于電力開關(guān)量邏輯管理。階梯圖形設(shè)計常又會被叫做階梯電路圖設(shè)計或程序,階梯圖形的設(shè)計成為程序。圖4-1軟件流程圖1.花樣噴泉開關(guān)在位置1時，按下啟動按鈕，3號噴頭噴水延遲5秒后，二號噴頭在延遲五秒后1號噴頭噴水。2.花樣噴頭在開關(guān)2時，按下啟動按鈕1號噴頭延遲5秒后，2號噴頭再延遲五秒后，3號噴頭噴水。3.花樣開關(guān)在位置3時，按下啟動按鈕，1，3同時噴水延遲五秒后，2號噴頭噴水延遲5秒后，所有噴頭一起噴水。4.2噴泉實現(xiàn)功能1.按下啟動按鈕噴泉進入運行等待狀態(tài)，按下停止按鈕噴泉裝置停止動作。2.2.3號為中間噴頭，2號為內(nèi)環(huán)噴頭，1號為外環(huán)噴頭。3.花樣噴泉開關(guān)在位置1時，1號噴頭噴水?；訃婎^在開關(guān)2時，3號噴頭噴水?；娱_關(guān)在位置3時，所有噴頭一起噴水。

5總結(jié)與展望5.1總結(jié)音樂噴泉的工程設(shè)計所涉及的學科范圍十分廣闊,涉及音響分析、噴水、電力、通信和自動控制等技術(shù)。所以說,音樂噴泉是人類把科學和精神集于一身的自然產(chǎn)物。本文重點內(nèi)容是針對聲噴泉控制器系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,本系列控制器系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器模塊(PLC)來對整個噴泉控制器系統(tǒng)進行智能化管理,并可使用高性能變頻器來實現(xiàn)對聲噴泉系統(tǒng)的智能變頻控制。PLC控制器是指一種具有高工作可靠性要求的可編程控制系統(tǒng)裝置,影響一個PLC控制器工作可靠性要求的一個最基本主要的因素主要是那些與該PLC控制器相耦連接著的各種輸入和輸出的信號元器件電路和各種輸入和輸出的執(zhí)行元器件,因此在編程過程中重點是搞清楚輸入與輸出元器件中的元件號及其它在控制系統(tǒng)中的主要功能,而變頻器變頻調(diào)速則是一個十分高效的調(diào)速控制系統(tǒng),變頻器調(diào)速時需要特別重視變頻器調(diào)速的參數(shù)設(shè)置等問題。本論文屬產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)類課題,根據(jù)所學理論知識,以可編程控制器為基礎(chǔ),對音樂噴泉基本工藝流程作了比較詳細的理解之后,對音樂噴泉控制器進行了方案設(shè)計。在設(shè)計過程中,通過教師的引導、自己學習、向同事們學習,通過學習使自己更廣泛地掌握了電氣控制系統(tǒng)各方面的理論知識,并熟練掌握了PLC控制和變頻器調(diào)速技術(shù)等各方面的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用。同時,也經(jīng)過實踐,逐漸培養(yǎng)了自身的分析問題、解決實際問題和為人處事能力。5.2展望本次產(chǎn)品設(shè)計為節(jié)省成本,沒有采用接觸屏。如必須采用觸摸屏控制,則可利用觸摸屏和PLC、變頻器相互之間的聯(lián)系,完成對噴泉的監(jiān)控,這也會使監(jiān)控界面更友好,管理也更簡單。樂曲噴泉控制系統(tǒng)的發(fā)展方向是多種多樣的,當中計算機與智能控制系統(tǒng)領(lǐng)域方面將是發(fā)展重點之所在,或者說,智慧樂曲噴泉控制系統(tǒng)將是未來產(chǎn)品的趨勢。但目前樂曲噴泉控制系統(tǒng)在電腦與智能控制系統(tǒng)領(lǐng)域方面依然是比較落后的,因為大多數(shù)的樂曲噴泉控制系統(tǒng)都是程序控制型的。該類信息系統(tǒng)通常必須使用人工或離線的預(yù)編譯程序處理。這樣不僅工程量巨大,而且,程序員往往對樂曲中許多信息的表達僅僅進行了簡單處理,而沒有準確性。一些具備即時聲音控制能力的聲音噴泉管理系統(tǒng),還是處在階段。這當中主要是以對聲音這一因素進行即時監(jiān)視,因而面臨著不少困難。比如,對聲音與樂曲噴泉和諧、一致程度的控制比較困難。對一些樂曲和某些樂曲中的旋律信息,其系統(tǒng)表達能力比較平淡,給人以不暢快的感受等等。而目前還未能發(fā)現(xiàn)結(jié)合樂曲中音量、色彩、節(jié)奏、和韻律信息而實現(xiàn)聲音表達的人工智能系統(tǒng)。因此應(yīng)當知道,這一探索過程是具有困難的。因為這里不光是涉及到對聲音信息的處理,同時也就反映了音樂藝術(shù)的再創(chuàng)作。由此可見,"智能音樂噴泉控制系統(tǒng)"的探索和發(fā)展將是一個相當漫長的工作。我們認為,智能化音樂噴泉控制系統(tǒng)的