基于PLC控制的自動花樣音樂噴泉控制系統(tǒng)的設計

湯慶中

摘 要： 在基于PLC控制的自動花樣音樂噴泉實時控制系統(tǒng)中，主要是為了運用PLC的編程技術及通訊功能，以實現(xiàn)花樣噴泉上機位和下機位的控制及通訊，PLC在花樣噴泉控制系統(tǒng)中的運用，可以使噴泉完成實時控制中的水型變化、跑泉的速度、燈光的樣式，為自動花樣音樂噴泉的控制系統(tǒng)提高其可靠性、科學性、性價比高等一系列優(yōu)勢。本文以如何進行基于PLC控制自動花樣音樂噴泉控制系統(tǒng)的設計為主要內(nèi)容，進行探究。

關鍵詞： PLC控制技術 音樂噴泉 系統(tǒng)設計

自動花樣音樂噴泉的控制系統(tǒng)是憑借操作計算機遠距離控制噴泉的，使噴泉實現(xiàn)自動化的輸出各種形式的燈光、水型、水速等，同時也可以通過計算機將事先選好的音樂進行控制程序的編制，使得噴泉可以和音樂同步播放。

一、花樣噴泉的概述

花樣噴泉在人工環(huán)境的設計中占有一席之地，其具有生命力、趣味性、音樂性等，使其成為時代的寵兒。同時音樂噴泉具有增加層次、分離空間、美化環(huán)境、凈化空氣的作用。自動花樣音樂噴泉的核心是PLC，又叫做可編程邏輯控制器，是一種帶有輸入輸出的接口及指令儲存器的裝置，PLC的核心是微處理器，它將計算機技術、自動控制功能、電子技術及通訊技術結(jié)合在一起，成為新一代的工業(yè)控制的裝置，有效豐富花樣噴泉的多樣性。花樣噴泉產(chǎn)生于1930年，它在編程控制噴泉的基礎上，又融入音樂控制系統(tǒng)的技術計算機對MIDI及音頻的辨別，進行接下來的編碼及譯碼，以使得最終將數(shù)據(jù)信號輸出到控制系統(tǒng)中，讓噴泉的水型同音樂播放同步，使噴泉表演變得更豐富。音樂噴泉之所以被稱為音樂噴泉，是因為噴泉可以通過音樂實現(xiàn)起伏的變化，用戶在編輯的頁面上加入自己喜歡的音樂，使播放的系統(tǒng)可以實現(xiàn)音樂、燈光、水的同步播放與氣氛統(tǒng)一。

二、PLC控制花樣噴泉的優(yōu)點

PLC在音樂噴泉控制系統(tǒng)中運用的優(yōu)勢和價值十分巨大。在控制方面，通過PLC的軟接線，就可以實現(xiàn)改變邏輯及增加功能只需要改變控制程序。在定數(shù)、定時上，PLC憑借其是時鐘脈沖是由晶振產(chǎn)生的，而使得噴泉控制的定數(shù)、定時更準確、涉及范圍更廣，同時具有記憶功能。在工作方式上，PLC在串行工作時是不會受到任何制約的。在控制速度上，PLC憑借半導體進行控制，可以有效對控制系統(tǒng)進行加速，無觸點，無抖動的現(xiàn)象發(fā)生。在可靠性及維護上，PLC憑借其無觸點的特性，保證其使用壽命長，同時PLC具有自我診斷的特性，這就使得噴泉控制程序在實施監(jiān)控、維護、現(xiàn)場調(diào)查等變得更方便。

三、控制系統(tǒng)的方案確定

在自動花樣噴泉中，通過按鍵開關的信號實現(xiàn)對PLC的控制。在系統(tǒng)設計過程中，要深入分析和研究噴泉的控制要求及工藝條件，并根據(jù)I/O的點數(shù)選擇合適的PLC類型。在分配I/O點數(shù)時，編制輸出輸入的分配表或是輸入輸出的端子接線圖。同時在設計花樣噴泉的梯形圖的程序時，也要根據(jù)實際工作要求，設計精密的梯形圖，最后將程序輸入PLC中，進行相應軟件調(diào)試，查找并改正錯誤，實現(xiàn)控制系統(tǒng)程序的完整性與完善性。噴泉控制系統(tǒng)的方案如下：第一，先按下開始按鍵，讓噴泉設備開始工作，再按下停止按鍵，使噴泉設備停止工作，最后按下自動運行按鍵，使噴泉設備進入自動工作狀態(tài)。第二，考慮四種噴泉噴出的花樣，讓噴泉的方式由花樣的選擇開關進行決定。當花樣選擇的開關在1的時候，開始啟動，則1、2、3每三秒以此噴出，之后同時噴出十秒的時間。如果是單步的模式，則停止，反之則循環(huán)下去。第三，花樣選擇開關在2時，先啟動，則2、3同時噴出三秒后停止，1、3再開始同時噴出三秒停止。如為單步模式，則停止，反之繼續(xù)。第四，開關在3時，啟動，先1、2、3順序噴出水，過四秒后，同時噴水五秒，并按照3、2、1的順序停止，如果為單步模式，則停止，反之繼續(xù)。

四、硬件設計

首先是對PLC的選擇。第一，要先清楚控制系統(tǒng)I/O的總點數(shù)，以防造成浪費，再按照實際需要的點數(shù)留出10%-15%的備用量，之后確定PLC需要的總點數(shù)是多少。第二，輸入電路的延遲、掃描的工作方式、輸出的電路延遲等構成了PLC的I/O響應的時間。第三，在I/O點數(shù)相同且功能相同的時候，整體式價格要更劃算，但是模塊式性能更好，此時就需要根據(jù)實際需求確定。其次是水泵的選型。水泵選型的不合理，極易導致成本的增加、運行的效率低下、浪費資源等，關注水泵的參數(shù)可以有效地對其進行選型。水泵參數(shù)主要是指在工作性能中的技術數(shù)據(jù)，其中包括轉(zhuǎn)速、效率、流量、揚程等。在選型時，第一，羅列出基本數(shù)據(jù)，例如介質(zhì)中含有的固體和顆粒的類型及數(shù)量、需要的流量是多少等。第二，確定流量。例如生產(chǎn)的工藝只給出了基本流量，那么就要留出余量。

五、軟件設計

首先，PLC的梯形圖。梯形圖和電器的控制系統(tǒng)電路圖很相近，具有直觀性、簡單性，方便電氣人員的識別和掌握，是PLC的首個編程語言，又被稱作是電路或是程序。其次，輸入信號。SB7為開始按鍵，SB1為花樣選擇1的開關，而花樣選擇2、3的開關依次設計為SB2、SB3，單步與連續(xù)的按鍵為SB5，停止的按鍵則為SB6。然后是與輸入信號先聯(lián)系的輸出信號。根據(jù)設計的方案，將1號的噴水噴頭開關接觸器設置為KM1，依次類推，2號、3號的噴水噴頭開關接觸器則被設置為KM2與KM3。最后是GX Developer編程軟件。打開編輯軟件，單擊創(chuàng)建新工程，并選擇FXCPU/FXIN（C），在打開文件后就可以回執(zhí)梯形圖，在功能繪制圖表中輸入梯形圖所需的元件，以完成梯形圖的繪制。

六、結(jié)語

PLC在自動花樣音樂噴泉控制系統(tǒng)中的應用勢在必行。當PLC取代傳統(tǒng)的大量的繼電器的線路時，可以有效改進自動花樣音樂噴泉的效果，通過PLC編寫一些簡單的程序?qū)崿F(xiàn)大量開關按鍵能按照邏輯順利地進行動作。PLC在音樂噴泉中的運用不僅可以實現(xiàn)水型的切換，而且可以控制噴泉在音樂中上下擺動，提高自動花樣音樂噴泉的可觀賞性。

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