【正文】 .................................... 17 變頻器的選用 ........................................................................................................... 17 PLC的選用 ............................................................................................................... 17 MM430變頻器外部電路的設(shè)計(jì) ................................................................................. 17 PLC外部電路的設(shè)計(jì) ................................................................................................. 18 PLC程序設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 19 噴泉控制系統(tǒng)總電路設(shè)計(jì) .......................................................................................... 24 第六章 結(jié)論與展望 ........................................................................................................ 26 致謝 ............................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 28 附錄 ............................................................................................................................... 29 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)論文 摘 要 I 摘 要 音樂(lè)噴泉在國(guó)內(nèi)現(xiàn)在越來(lái)越流行，音樂(lè)噴泉的控制系統(tǒng)也有很多，有用單片機(jī) 控制 的，有用繼電器 控制 的， 有的用計(jì)算機(jī)控制的， 但是 大 部分的 音樂(lè) 噴泉的 控制系統(tǒng) 是 利用 可編程邏輯控制器 來(lái)控制 ， 它不僅有處理數(shù)據(jù)的功能，還有存儲(chǔ)功能輸入輸出功能，是一種非常有前景的控制裝置 。 它能控制很多東西，比如說(shuō)位置、邏輯、時(shí)間等等。 PLC能適應(yīng)復(fù)雜 的環(huán)境、而且接線簡(jiǎn)單、系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn) 。 關(guān)鍵詞 ： 音樂(lè) 噴泉， PLC， 變頻器 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)論文 Abstract II Abstract Music fountain now more and more popular in China, music fountain control system also has a lot of useful singlechip microputer control, useful relay control, some with puter control, but most of the music fountain control system is the use of programmable logic controller to control, it not only has the function of processing data, and store input/output functions, is a very promising control device. It can control a lot of things, such as location, logic, time and so on. This design mainly rely on PLC control functions, through the control of the inverter, pump, lights, to meet the people in the pursuit of art, PLC can moment control synchronization with music fountain, the expansion of the PLC is very easy and intuitive programming is also easy to wiring. PLC can adapt to the plex environment, and wiring is simple, stable system, etc. Through this design, I exercise a lot, especially in a got a lot of patience. Keyword: Music fountain, PLC, The inverter 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)論文 第一章 前言 3 第一章 前言 課題 研究目的 以前的音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)所用的控制方法 是，把音頻信號(hào)一分為二，一份給人們播放聽(tīng)，一份給控制單元，進(jìn)行對(duì)水泵的控制 ， 用這種方法來(lái)控制音樂(lè)噴泉 。這個(gè)問(wèn)題很大的消弱了音樂(lè)噴泉的藝術(shù)效果。 音樂(lè)噴泉的 研究 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 音樂(lè)噴泉越來(lái)越普及， 現(xiàn)在的城市幾乎 每個(gè) 都有音樂(lè)噴泉，因?yàn)樗且环N非常有觀賞價(jià)值的人造景觀。 在噴泉成為產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，國(guó)內(nèi)有很多人看到了商機(jī)，所以國(guó)內(nèi)像雨后春筍般的涌現(xiàn)出噴泉設(shè)備公司和噴泉一條龍服務(wù)的公司。就在這些公司迅速發(fā)展的同時(shí)， 98 211等高校和一些專門(mén)搞園林設(shè)計(jì)的大專院校 也發(fā)現(xiàn)了它的商機(jī)，清華大學(xué)和東北大學(xué)研究的音樂(lè)噴泉是非常好的 。 例如噴頭、布局 、燈光的設(shè)計(jì)、水型的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 等等。 未來(lái)的音樂(lè)噴泉，應(yīng)該是音樂(lè)與噴泉結(jié)合相當(dāng)緊密，實(shí)時(shí)性非常高的，并且要求水型設(shè)計(jì)多樣，噴泉的噴頭也可以變化。 本課題要解決的問(wèn)題 設(shè)計(jì)一個(gè) 系統(tǒng)響應(yīng)迅速 而且 工作可靠 的 音樂(lè)噴泉系統(tǒng)，并且 盡可能的保證音樂(lè)與噴泉的同步性，通過(guò)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制， 就 可以使噴泉隨著音樂(lè)節(jié)奏變化，就好像給音樂(lè)伴 舞，音樂(lè)噴泉噴出的水 量 一定 要 有樂(lè)感。 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)論文 第二章 控制系統(tǒng)的論證及設(shè)計(jì) 4 第二章 控制系統(tǒng)的論證及設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的 論證 一個(gè)好的音樂(lè)噴泉 ， 最起碼要具備的功能 ： 一 、 音樂(lè)播放 。 三 、 噴泉按照音樂(lè)的變化進(jìn)行噴水 。 目前在中國(guó)最流行的音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)有 4種，其中最流行、最好用的非 PLC控制系統(tǒng)莫屬，因此 本課題選擇用 可編程邏輯控制器 控制噴泉 ，下面 開(kāi)始 論證 PLC控制系統(tǒng) 是 如何比其他的控制系統(tǒng)要好 [2]。所以越來(lái)越多的控制系統(tǒng)選擇用 PLC控制 ，其主要特點(diǎn)主要有： 硬件可靠 首先從 PLC的 硬件的可靠性 來(lái)說(shuō)， PLC選擇最好的元器件、選擇最先進(jìn)的系統(tǒng)、選擇最先進(jìn)的工藝，并且在電路和結(jié)構(gòu)上采用了獨(dú)特的方法，利用了光電隔離法，用來(lái)消除外界的干擾，與此同時(shí)還方便了接地，它還利用了電磁消除法，防止射線的干擾。所以說(shuō) PLC從硬件角度來(lái)說(shuō)非常可靠。最起碼的輸入輸出是什么得知道。用這種方法還很容易修改，方便編程 ，很靈活，很方便。但是對(duì)于控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，這一丁點(diǎn)的時(shí)間是完全在人的接受范圍內(nèi)的。 因?yàn)檫@樣的接線簡(jiǎn)單使 PLC能隨意的改變，從而使PLC得到了更廣的推廣 ，現(xiàn)在的 PLC還會(huì)有自己檢查的 功能，讓它更好的診斷每個(gè)模塊說(shuō)出現(xiàn)的故障 ,方便與人們排除問(wèn)題。 一種是采用主從通信模式的低速網(wǎng)絡(luò)，傳速熟慮比較低，大多數(shù) 為 幾千波特 率 到上萬(wàn)波特 率，特點(diǎn)是傳的遠(yuǎn) ，最遠(yuǎn)能達(dá)到 2500米，另一種是采用令牌傳送通信模式的高速網(wǎng)絡(luò) ， 傳輸速率 是上一種的 1000倍 ， 特點(diǎn)是傳的近 ，最遠(yuǎn)只能到達(dá) 1000米，但是這兩種連接網(wǎng)絡(luò) 都可以級(jí)連。 安裝簡(jiǎn)單 ， 維護(hù)方便 就 PLC的安裝來(lái)說(shuō)，因?yàn)?PLC比較小巧，所以 PLC的控制箱一般比繼電器控制箱要小的很多，為使用者既節(jié)約了金錢(qián)有節(jié)約了空間，而且 PLC非常方便改裝，只要把設(shè)備的輸入輸出端準(zhǔn)確的于 PLC相連就可以了，而且 PLC應(yīng)盡可能的安裝在與繼電器近的地方，方便傳輸，節(jié)約接線。一般情況下，設(shè)計(jì)好線的布局，然后制造商會(huì)派出專業(yè)的人員安裝。人們一般會(huì)用 PLC自帶的自診斷功能來(lái)判斷 PLC的好壞。 PLC除了這 些優(yōu)點(diǎn)以外，還有很多優(yōu)點(diǎn)，只要你安裝后，才會(huì)發(fā)現(xiàn) PLC還具有其他的優(yōu)點(diǎn)，會(huì)有意想不到的作用 ，這個(gè)只有在你出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)， PLC強(qiáng)大的功能會(huì)全面的展現(xiàn)出來(lái) 。最外邊的一層是通過(guò) 110個(gè)噴頭組成的跑泉， 噴泉高度大約 3米， 這是第一部分。第 4 部分由 6個(gè)噴頭組成的同心圓構(gòu)成，噴射的高度大約 12米。本課題中的 音樂(lè)噴泉 總共需要 5 臺(tái)水泵， 4 臺(tái)變頻器。當(dāng)然燈光是不能少的 ，如果沒(méi)有了燈光，噴泉就沒(méi)有了生命力， 本課題中 的噴泉用了 4 種顏色的的燈光，分別是紅、綠、黃、藍(lán)色的燈，在第一部分與第二部分 中間各有 16 盞燈交叉放置，第二部分與第三部分中間放了 12 盞燈，這四種交叉放置。 整個(gè)音樂(lè)噴泉的平面 圖如圖 1所示。并且要保證控制系統(tǒng)的可靠性，所以采用了模塊化，我設(shè)計(jì)的噴泉系統(tǒng)由PLC模塊、 模擬量輸入模塊 、 模擬量輸出模塊 、 變頻器 模塊組成 。 圖 2 噴泉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 圖 噴泉的控制系統(tǒng)以 PLC為控制核心，其流程如下，首先音樂(lè)通過(guò)音箱進(jìn)行播放， 然后進(jìn)行音樂(lè)信號(hào)的放大和采集，采集完畢后，送入由 I/O擴(kuò)展模塊組成的模擬量輸入接口，再由I/O擴(kuò)展模塊送入 PLC 進(jìn)行運(yùn)算處理， PLC 處理完后再將信息通過(guò) I/O 擴(kuò)展模塊的模擬量輸出口輸出，輸出給變頻器，變頻器通過(guò)該信號(hào)控制水泵 ，水泵通過(guò)控制水的流量控制噴頭，從而使噴泉具有樂(lè)感，跟音樂(lè)一起波動(dòng)。 燈光 變頻器 水泵 模擬量輸出 音樂(lè) 模擬量輸入 I/O 擴(kuò)展 PLC 放大 噴頭 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)論文 第三章 系統(tǒng)信號(hào)采集及硬件的應(yīng)用 7 第三章 系統(tǒng) 信號(hào)采集 及硬件的 應(yīng)用 音樂(lè)信號(hào)的采集 音樂(lè)是其中不可缺少的部分，所以音樂(lè)的知識(shí)不可缺少，音樂(lè)其實(shí)就是有規(guī)律的振動(dòng)發(fā)出的音，所有的聲音都是由振動(dòng)產(chǎn)生的，聽(tīng)著悅耳的聲音，就是比較有規(guī)律的振動(dòng)，無(wú)規(guī)律的振動(dòng)那個(gè)就叫做噪聲。這個(gè) 非常好 理解，純音就是特別純正，只有一個(gè)音調(diào)，復(fù)合音就是由多個(gè)純音組成的。 它們分別與發(fā)聲體振動(dòng)的頻率、持續(xù)時(shí)間、振幅和頻譜分布等物理量相對(duì)應(yīng) [5]。 音色是由發(fā)音的物體決定的，比如每 個(gè)人說(shuō)話的聲音不一樣。音的強(qiáng)弱又叫做聲 音的力度，音的強(qiáng)弱取決于振動(dòng)的幅度，你振動(dòng)的幅度越大，聲音就越大 [9]。 本次 設(shè)計(jì)的音樂(lè)噴泉需要實(shí)時(shí)通過(guò)音樂(lè)來(lái)控制噴泉，為了達(dá)到實(shí)時(shí)這個(gè)要求，所以就要對(duì)音樂(lè)進(jìn)行采樣，因?yàn)橐魳?lè)是模擬信號(hào)，要求實(shí)時(shí)所以需要一種 開(kāi) 關(guān)頻率較高的脈沖進(jìn)行取樣，它的原理是用脈沖的幅度來(lái)表示音樂(lè)的信號(hào)的強(qiáng)度。直接給 PLC,PLC也 無(wú)法 收到 ，也就無(wú)法 進(jìn) 行運(yùn)算處理。 采樣定理的提出者香農(nóng)，曾經(jīng)說(shuō)過(guò)這樣的一句話 “ 如果要對(duì)一個(gè)模擬信號(hào)離散時(shí)，必須 要滿足采樣頻率 等于或 者 大于 被采樣信號(hào)最大的 頻率 fm的 2倍 那么大才可以 ， 這樣 就可以 通過(guò)適當(dāng)?shù)?低通濾波 、高通濾波裝裝置 ，從樣本值 里 的一串信號(hào)中完 完 整 整地恢復(fù)出原來(lái) 的 信號(hào)” [6]。 在進(jìn)行采樣的時(shí)候，選擇頻率非常的重要，頻率決定著周期。 噴頭的 選擇