音乐喷泉自动控制系统.docx

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1、花式喷泉是近年来随着控制系统的发展，出现的一种控制技术与花式观赏相结合的一种产物。随着可编程控制器在我国的迅速发展，对花式喷泉的控制要求也越来越高，使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。本文结合毕业设计任务书的要求，以花式喷泉为研究对象，采用了 S7.300系列PLC作为变频器的控制器，变频器再控制电机输出功率。对花式喷泉的控制系统的总体功能进行了分析，阐述了可编程控制器的组成和工作原理。提出了喷泉硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案，并对控制方式进行了设计和程序的编写。本设计采用变频器作为水泵的控制器，改善了喷泉系统的控制品质，并真正地达到了节能和实时控制的要求。音乐喷泉是在可编

2、程控制器控制的基础上加入音乐控制系统，计算机通过对音频信号的识别，进行译码和编码，音频信号一般通过音响等设备传递给PLC控制中心，伴随着信号模数和数模的转换，对需要的信号进行处理，再将输出信号传送给变频器，从而控制喷泉的喷射效果，使喷泉造型、灯光的变化和音乐的情绪保持同步，使喷泉表演更加生动更加富有内涵及水的艺术。关键词：音乐喷泉；可编程控制器；变频器；转换器；控制系统AbstractAbstractFancy control technology and the emergence of a fancy watch combination of aproduct. With the prog

3、rammable controller in the rapid development of our country,the fancy fountain control requirements are also increasing, making more and morecontrol programmable controller. In this paper, the tasks required of graduate design,fancy fountain as the research object, using the S7-300 series PLC as con

4、troller of theinverter, and the inverter to control the motor output power. The overall function ofthe fancy fountain control system analysis of the composition and working principleof the programmable controller. Fountain hardware building blocks and the hardwaremodule design, the design and proced

5、ures for the preparation and control mode.Thisdesign uses the controller of the inverter as pumps, improved the fountain systemcontrol quality, and truly achieve energy efficiency and real-time controlrequirementso Music Fountain is in can programming controller control of basedShang joined music co

6、ntrol system, computer through on audio signal of recognition,for decoding and coding, audio signal General through audio, equipment passed toPLC control center, accompanied with signal modulus and several die of conversion,on needs of signal for processing, again will output signal transfer to freq

7、uencyplayers, thereby control fountain of Jet effect, makes fountain of styling, and lightingof changes and music of mood keep synchronization, makes fountain performancesmore vivid more rich connotation and the water of art.Keywords: Music Fountain; PLC; Variable-frequency Drive; Transverter,Contro

8、lSystem-n-目录目 录摘要IABSTRACTII第1章绪论11.1 音乐喷泉的背景11.2 音乐喷泉的现状11.3 音乐喷泉控制系统的方案分析31.3.1 PLC基础知识简介41.3.2 PLC的特点与应用41.3.3 PLC的工作原理及工作过程51.4 本章小结9第2章 音乐喷泉控制系统总体设计102.1 喷头的选择102.2 水泵的选择112.3 变频器选型132.3.1 变频器简介132.3.2 变频器的分类142.3.3 变频器的原理142.3.4 变频器的控制方式152.3.5 变频器的容量计算162.4 喷泉的管道布置及附件的选择172.4.1 喷泉的管道布置172.4.2

9、 管道附件选择172.5 本章小结18第3章变频器参数设计193.1 MICROMASTER 420 概述193.2 MM420电路结构193.3 MM420变频器操作面板203.4 变频器参数设置223.5 相关参数说明233.6 变频器控制接线图253.7 本章小结25第4章PLC控制系统总体设计介绍264.1 硬件的选择264.1.1 对输入/输出点的选择264.1.2 对存储容量的选择264.1.3 对I/O响应时间的选择264.2 音乐喷泉组成274.2.1 音乐喷泉水池设计274.2.2 控制系统组成274.2.3 PLC控制流程284.3 I/O 分配294.4 PLC接线图31

10、4.5 本章小结32第5章 系统的调试与仿真335.1 TIA博图简介335.2 全集成概念335.3 博图特点345.4 博图未来之路345.5 TIA组态过程365.6SIMATIC Step 7 VII385.7 SIMATIC WinCC V14415.8 本章小结425.9 435.10 445.11 45附 录46-IV-第1章绪论第1章绪论1.1 音乐喷泉的背景所谓花样喷泉，就是利用控制器控制喷水的花型组合变化、水柱高低、远近变化和灯光色彩组合、明暗变化的喷泉。花样喷泉是把现术用于人工喷泉，在程序控制系统的基础上加上音乐控制系统。通过音乐控制喷泉的水形及灯光的变化，从而达到喷泉水

11、型、灯光及色彩的变化与音乐情绪的完美结合，使喷泉表演生动且富有内涵。喷泉起源很早，早在公元前6世纪的巴比伦空中花园中就已建有喷泉。古希腊时代开始由饮用水式泉逐渐发展成为装饰性泉。还有一种说法认为喷泉起源于伊斯兰国家的斋戒沐浴给水方法。在伊斯兰园林中，喷泉沿轴线布置或作为局部构图的中心。文艺复兴时期喷泉技术有很大的发展，多与雕像、柱饰、水池等结合造景，如意大利伊斯特别墅的著名“百泉步道”和莱恩脱的喷泉水渠。7到18世纪，喷泉在欧洲城市盛极一时。著名的法国凡尔赛宫的太阳神喷泉，俄国彼得宫的带雕像群的大瀑布喷泉，而罗马更有3000多个喷泉，被称为喷泉之城。中国古典园林崇尚自然，力求清雅素静、富于野趣

12、，重视对天然水态的艺术再现。18世纪，西方式喷泉传入中国。1747年清乾隆皇帝在圆明园建“谐奇趣”、海晏堂”、“大水法”三大喷泉。20世纪，喷泉发展成为一种大型水景，用水柱构成各种形态。如建于1958年的日内瓦莱蒙湖大喷泉，它，用两台1360马力的水泵将水喷到145米的高空。夜色下巨型探照灯照射着银色水柱直划夜空，颇为景色壮观。日本的水力喷射动物园在一个直径10米水池内，安装着6036个旋转的喷头，能喷射出老虎狮子搏斗、老鹰羚羊厮杀等奇妙的场面。这些喷泉多是利用电脑控制水、光、音、色，使喷泉艺术进入崭新的时代。现代的喷泉，已经是一种集声、光、电、水、力为一体的高科技产物。我国现代意义的喷泉始于

13、上世纪80年代，起步虽晚，发展却十分神速，有些技术在世界上具备领先地位。1.2 音乐喷泉的现状国内在二十世纪八十年代以前，喷泉只是建筑给排水和园林造景专业的一个技术细节，从设计到产品制作，工程安装都没有形成规模。只是在展览馆等公共建筑和公园里能见到一些中、小喷泉，产品的水平也是简单、粗放的。二十世纪华北理工大学电气工程学院八十年以后，随着国民经济的恢复和发展，人民生活水平的提高，一些城市的城建、园林主管部门在城市建设、改造的过程中，以及环境的美化和文化氛围的营造上对喷泉提出了求新的要求，一部分建筑、园林、水利的设计院、研究所及大专院校，综合了土建结构、给排水、机电控制等传统的专业技术，加上当时

14、先进的单片机，通过电磁阀和直流电机调速实行变量控制，设计出一批喷泉、水景。得到了良好的社会反映和社会效益。在这个时期，一些喷泉设备专业加工厂和公司开始组建、发展，为喷泉的专业化发展提供了力量，打下了基础。二十世纪九十年代以后，社会主义市场经济快速发展，全国城市建设速度加快，人们也追求高质量的文化生活和环境美。市场的需求推动了喷泉行业的发展。喷泉走出公园、园林的围墙和广场的中心，深入延伸到人们的各个社会活动场所。许多喷泉专业的生产厂商和专业公司，在这段时间内应运而生，迅速发展起来专业技术人员把计算机技术、信息技术，以及声、光、电、雾、火、激光、音乐、水幕电影等学科的技术应用到喷泉之中，把喷泉行业

15、的技术水平推上了一个新的层面，开拓了广阔的应用空间，喷泉行业得到了快速发展。人们对喷泉的造景功能、娱乐功能、环保功能认识的提高，开拓了喷泉的应用范围。喷泉可以湿润周围空气，减少尘埃，降低气温。喷泉的细小水珠同空气分子撞击，能产生大量的负氧离子。因此，喷泉有益于改善城市面貌和增进居民身心健康。喷泉景观概括来说可以分为两大类：一是因地制宜，根据现场地形结构，仿照天然水景制作而成，如：壁泉、涌泉、雾泉、管流、溪流、瀑布、水帘、跌水、水涛、漩涡等。二是完全依靠喷泉设备人工造景。这类水景近年来在建筑领域广泛应用，发展速度很快，种类繁多，普通喷泉分音乐喷泉、程控喷泉、旱地喷泉、跑动喷泉、光亮喷泉、趣味喷泉、激光水幕电影、超高喷泉等。漂浮式：整座水景喷泉的管道系统全部安装在浮箱上，所以喷泉设备的运行不受季节性水位高低的影响。漂浮式喷泉制作、安装工艺技术性强，但维护方便，易于保养。在大型自然湖泊或各种人工湖中广泛应用。随着时代的发展，科技水平的提高，城