基于PLC音樂噴泉電氣控制的應(yīng)用

周斌斌

摘要

在本次研究中，本文結(jié)合音樂噴泉電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)問題，闡述了PLC在音樂噴泉電一‘氣控制中應(yīng)用的相關(guān)問題。本文先介紹了音樂噴泉設(shè)計的基本要點(diǎn)，再結(jié)合PLC的技術(shù)特點(diǎn)，對其在音樂噴泉電氣控制中的具體應(yīng)用方向進(jìn)行分析，希望能對相關(guān)學(xué)者工作有所幫助。

【關(guān)鍵詞】PLC 音樂噴泉 電氣控制

1 前言

音樂噴泉是一種具有極高觀賞價值的景觀，在實際生活中不僅美化了環(huán)境，更為人們帶來了歡樂，是近幾年一種比較流行的園林建筑與音樂欣賞現(xiàn)結(jié)合的產(chǎn)品。通過對音樂噴泉的設(shè)計、制作過程可以發(fā)現(xiàn)，PLC電氣控制系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用，在保證音樂噴泉正常運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用。因此，為了進(jìn)一步提高音樂噴泉的運(yùn)行效果，就需要進(jìn)一步認(rèn)識PLC電氣控制的應(yīng)用方法，從中尋找改進(jìn)方法，保證音樂噴泉運(yùn)行質(zhì)量。

2 基于PLC的音樂噴泉電氣控制簡析

在音樂與噴泉相互作用下，音樂噴泉構(gòu)建了一個有機(jī)的自動控制系統(tǒng)，在通過音樂表達(dá)噴泉主題的同時，依靠噴泉來反饋音樂，兩者之間的有效配合更具有藝術(shù)效果，因此得到了社會的關(guān)注。PLC是可編程序控制器的簡稱，在音樂噴泉電氣自動化運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，更多學(xué)者希望通過PLC技術(shù)，自動控制音樂噴泉，最終為居民提供更好的音樂噴泉展示。通過對現(xiàn)階段音樂噴泉進(jìn)行調(diào)查后可以發(fā)現(xiàn)，隨著信息技術(shù)與噴泉之間的聯(lián)系越來越密切，計算機(jī)控制對于音樂噴泉的影響也越來越明顯，所以對相關(guān)學(xué)者而言，需要通過控制系統(tǒng)來控制音樂噴泉運(yùn)行。

3 PLC在音樂噴泉電氣控制中的應(yīng)用研究

3.1 基本應(yīng)用范圍

在音樂噴泉設(shè)計中應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)，需要從以下幾方面進(jìn)行考慮：

（1）在了解項目基本信息后，對項目進(jìn)行分解，了解被控制對象（音樂噴泉）的控制要求；

（2）根據(jù)項目特點(diǎn)做好PLC選型，在確定PLC型號后，根據(jù)既定的要求確定輸入與輸出口，制作接線圖；

（3）制作控制系統(tǒng)的流程表與音樂噴泉的工作循環(huán)資料，確定音樂噴泉的自動化控制糾牛；

（4）根據(jù)工作循環(huán)表設(shè)計PLC控制流程，羅列輸入輸出清單，若有具體的技術(shù)要求，可以在梯形圖上標(biāo)注I/O的詳細(xì)信息；

（5）通過編程電纜線，將音樂噴泉控制程序下載到PLC控制器中，切換監(jiān)視狀態(tài)后調(diào)整聯(lián)機(jī)狀態(tài)，之后符合要求為止。

3.2 主要設(shè)備

在本次分析中，本文選取FR-E700變頻器與FX2N-4AD校擬量輸出模塊，對其進(jìn)行研究。

FR-E700變頻器主要包括整流電路、控制電路、濾波電路等部分組成，其主要功能就是將交流電轉(zhuǎn)直流電再轉(zhuǎn)交流電，實現(xiàn)輸入工頻電壓能轉(zhuǎn)變成一個可調(diào)頻、調(diào)壓的電壓。在PLC電氣控制系統(tǒng)中，F(xiàn)R-E700變頻器是一個重要組成部分，能夠?qū)娙械拇蠊β势骷M(jìn)行有效的控制，并監(jiān)控電壓輸出頻率與電壓的變化情況。

FX2N-4AD是三菱電機(jī)公司推出一種一款新型模擬量輸入數(shù)字量輸出模塊，其具有四個通道，包括CHI、CH2、CH3、CH4，在保證參數(shù)設(shè)定的情況下，每個通道都能實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換，該模塊的分辨率為12位，在電壓條件滿足的情況下，能采樣-10V-10V之間。同時，F(xiàn)X2N-4AD還具有內(nèi)部緩沖存儲設(shè)備內(nèi)，每個存儲器為16位，能與PLC之間完成數(shù)據(jù)交換。

3.3 具體應(yīng)用分析

3.3.1 音頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)镻LC輸入

在音樂噴泉運(yùn)行過程中，考慮到變頻器與電動機(jī)本身具有運(yùn)動慣性，并且負(fù)載也會對這些設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此在設(shè)計音樂噴泉中，可以先對音樂進(jìn)行采樣，采樣的頻率為10s/次，這種采樣方法就能有效解決以內(nèi)變頻器與電機(jī)無法及時反映信號而產(chǎn)生的滯后問題。

在具體操作中，可以人為的設(shè)定PLC；在對音樂進(jìn)行采樣中，通過實現(xiàn)ADC量化，再對編碼做四位的二進(jìn)制數(shù)碼，這個轉(zhuǎn)變過程一共有15種變化，這就可以與變頻器對應(yīng)的多段速度之間相對應(yīng)。在完成操作中，可以通過AD轉(zhuǎn)換方法，依靠發(fā)光管作用，直接輸入驅(qū)動PLC，最終達(dá)到這個目的。上述過程可以用圖1來解釋。

3.3.2 音樂噴泉控制系統(tǒng)

在音樂噴泉控制系統(tǒng)設(shè)計中可以發(fā)現(xiàn)，由于噴泉需要控制的點(diǎn)數(shù)較多，因此要求控制系統(tǒng)具有很高的實時性控制能力。為了達(dá)到這個目標(biāo)，在硬件處理中盡量采用FX2N-4AD模擬量控制模塊，完成數(shù)字量輸出模塊與變頻器的轉(zhuǎn)換外，與PLC控制的外設(shè)模塊就行結(jié)合，依靠I/O擴(kuò)展模塊，將FX2N-4AD與PLC、變頻器等進(jìn)行通信。這種方法能有效解決系統(tǒng)中存在的信息交流不暢問題。

同時為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，可以采用彩燈將音樂噴泉中的音頻效果進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)功能，讓音樂噴泉更具有觀賞性。

通過上述方法設(shè)計的音樂噴泉控制系統(tǒng)，能完全達(dá)到音樂噴泉的預(yù)期效果，并且結(jié)構(gòu)簡單，能充分發(fā)揮PLC性能。

3.3.3 噴泉組控制

整個音樂噴泉有一個水泵，噴嘴為若干組（本次研究中假設(shè)噴嘴有6組），每組均由電磁閥控制。當(dāng)噴泉1端口接收到輸入信號后，則會控制大圓噴水；當(dāng)噴泉2端口接受到片輸入信號后，以大圓、中小圓噴水，以此類推。在系統(tǒng)設(shè)計中，需要按照時間優(yōu)先原則選擇其中的一路頻率選擇輸入信號，并相互解鎖其他幾路的輸入信號，在維持整個音樂時間后，自動解鎖，在啟動另一路的輸入信號。在這個過程中，PLC系統(tǒng)保持輸入時間的常數(shù)為2ms、異常時運(yùn)行I/O刷新選擇為2.0ms、時間設(shè)置與編程口設(shè)置的參數(shù)為2.0ms。

3.3.4 噴泉流量控制

音樂噴泉設(shè)置的流量分為慢、快、跳躍三種類型，其中PLC設(shè)置為變頻輸出控制方法，并采用這種控制模式管理水泵。在這個過程中，任何一頻段的噴泉輸入信號都可以作為啟動變頻程序進(jìn)行控制，在信號發(fā)出之后，會從數(shù)據(jù)寄存器中開始導(dǎo)入設(shè)置值，此時PLC會設(shè)為脈沖輸出方式，并將輸出頻率設(shè)置在20HZ。整個音樂噴泉一般需要輸出30秒共600個脈沖，之后再輸出50HZ工頻，斷3秒后立即連通3秒，形成一個跳躍。

4 結(jié)論

本文重點(diǎn)分析了PLC在音樂噴泉電氣控制中應(yīng)用的相關(guān)問題。在本次研究中，本文在重點(diǎn)考慮音樂節(jié)奏的基礎(chǔ)上，采用FX2N-4AD模塊，將模擬信號發(fā)送給PLC，再通過PLC來控制變頻器輸出，實現(xiàn)對噴泉流量、噴泉組的控制，這樣就能讓音樂與噴泉之間實現(xiàn)有效的組合，再依靠PLC驅(qū)動彩燈，進(jìn)一步提高噴泉的可觀賞性，盡量為居民提供更高水平的視覺體驗。

參考文獻(xiàn)

[1]林濤，楊慶斌，寧福軍等.PLC在音樂噴泉控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].青島大學(xué)學(xué)報（工程技術(shù)版），2014（04）：26-30.

[2]熊炎炎，李墨林.探析PLC技術(shù)在化工裝置電氣自動化控制中的應(yīng)用[J].化工管理，2014（36）：117.

[3]邵鵬超，胡美玲.基于PLC的電氣控制系統(tǒng)在魯?shù)乩娬厩逦蹤C(jī)中的應(yīng)用[J].輕工科技，2015（06）：47-48.

[4]金昌龍.基于PLC的電氣控制技術(shù)的應(yīng)用分析[J].時代農(nóng)機(jī)，2015（05）：34-35.