【正文】 as 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 inverterII大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)論文 附錄第一章 前言 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，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)，98211等高校和一些專門搞園林設(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。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。第二章 控制系統(tǒng)的論證及設(shè)計(jì)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?？煽?。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)镻LC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，如果沒有了燈光，噴泉就沒有了生命力，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。噴頭水泵 變頻器模擬量輸出音樂(lè)燈光 放大I/O擴(kuò)展PLC模擬量輸入圖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)。第三章 系統(tǒng)信號(hào)采集及硬件的應(yīng)用音樂(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)牡屯V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。設(shè)計(jì)噴泉其中的第四部分，也就是噴泉的最中心的部分，它是整個(gè)噴泉的核心，所以這部分噴頭的選擇應(yīng)該大號(hào)的直噴頭。這種噴頭也能夠改變噴射的方向。圖 4 直噴頭結(jié)構(gòu)圖本次設(shè)計(jì)噴泉的第三部分，位于第四部分的兩邊，該部分的噴泉噴射的高度比第四部分的噴泉噴射的高度低了4米，所以該部分噴射出的噴泉應(yīng)該比第四部分的細(xì)，流量小一些，所以選擇了中型號(hào)的直噴頭，這種噴頭也能夠調(diào)節(jié)噴射的角度，它噴射的給人感覺，比較流暢，比較適中。圖5 中型直噴頭結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)噴泉的第二部分，它位于里圈跑泉的位置，跑泉是組成噴泉必不可缺少的部分，他能進(jìn)行多種形狀的變化，讓你們感到變幻莫測(cè)，激起人們的好奇心，這種噴泉需要噴射的高度低，因?yàn)楦叨鹊?，所以噴泉水柱就?huì)粗，顯得像大理石柱一樣，在加上上燈光的組合，非常的壯觀，非常的漂亮。這種噴泉頭的材質(zhì)也是由鑄銅、不銹鋼組成的，如圖6所示。很好看，很豐滿，它噴出的水柱夾有很多氣體，從遠(yuǎn)處看，有點(diǎn)像在云間一般。圖7 珍珠噴頭結(jié)構(gòu)圖水泵在我們平時(shí)的生活中隨處可見，水泵在我們的日常生活中早就成了不可缺少的一部分，大部分人對(duì)水泵都不是很了解，但是對(duì)于我們搞控制的人來(lái)說(shuō)，水泵必須十分的了解。揚(yáng)程揚(yáng)程就是指在用泵的過(guò)程中，液體由進(jìn)到出后所得到的能量，一般都裝化為距離，揚(yáng)程大的水泵，做的功就多，泵的揚(yáng)程用H表示。由泵流出的液體所獲得能量，叫做有效功率。一般要配置較大的泵，事先留出余量。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速就是指泵里邊的軸的每分鐘轉(zhuǎn)的圈數(shù)，它用符號(hào)n表達(dá)，它的單位為r／min[8]。只有當(dāng)泵的流量差不多的時(shí)候，泵才能串聯(lián)，泵的串聯(lián)的好處是能提高泵的總揚(yáng)程，揚(yáng)程大，流出的液體能量高，噴的距離遠(yuǎn)。例如現(xiàn)在有、離心泵、水輪泵、真空泵、往復(fù)泵、羅茨泵、計(jì)量泵、等等。還有不少的是按照用途分的，例如消防泵、醫(yī)用泵。就泵來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)的泵的種類遠(yuǎn)遠(yuǎn)超于外國(guó)的泵，但是國(guó)外的泵的質(zhì)量比我們國(guó)內(nèi)的泵的質(zhì)量稍微好一些,也更精密一些。識(shí)別這樣的泵的方法很簡(jiǎn)單，這樣的泵一般都有缸體。 葉片式葉片式的泵是利用葉片，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，改變氣壓，或者帶動(dòng)液體轉(zhuǎn)的到能量。葉片式的泵還可以細(xì)分為很多種，離心式、軸流式、混流式等等。如潛水泵。二、軸流式泵與工作原理軸流室內(nèi)泵的工作原理是利用，葉片在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一個(gè)像前的推力，就像船的螺旋槳一樣。這種軸流式式的泵適用于大型的循環(huán)水泵。這樣的一進(jìn)一出，就帶動(dòng)液體流出了。 四、環(huán)式真空泵的工作原理