基于PLC控制的自動(dòng)花樣音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

湯慶中

摘 要： 在基于PLC控制的自動(dòng)花樣音樂(lè)噴泉實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，主要是為了運(yùn)用PLC的編程技術(shù)及通訊功能，以實(shí)現(xiàn)花樣噴泉上機(jī)位和下機(jī)位的控制及通訊，PLC在花樣噴泉控制系統(tǒng)中的運(yùn)用，可以使噴泉完成實(shí)時(shí)控制中的水型變化、跑泉的速度、燈光的樣式，為自動(dòng)花樣音樂(lè)噴泉的控制系統(tǒng)提高其可靠性、科學(xué)性、性價(jià)比高等一系列優(yōu)勢(shì)。本文以如何進(jìn)行基于PLC控制自動(dòng)花樣音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞： PLC控制技術(shù) 音樂(lè)噴泉 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)花樣音樂(lè)噴泉的控制系統(tǒng)是憑借操作計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)距離控制噴泉的，使噴泉實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的輸出各種形式的燈光、水型、水速等，同時(shí)也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)將事先選好的音樂(lè)進(jìn)行控制程序的編制，使得噴泉可以和音樂(lè)同步播放。

一、花樣噴泉的概述

花樣噴泉在人工環(huán)境的設(shè)計(jì)中占有一席之地，其具有生命力、趣味性、音樂(lè)性等，使其成為時(shí)代的寵兒。同時(shí)音樂(lè)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(dòng)花樣音樂(lè)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(chǔ)存器的裝置，PLC的核心是微處理器，它將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制功能、電子技術(shù)及通訊技術(shù)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(chǔ)上，又融入音樂(lè)控制系統(tǒng)的技術(shù)計(jì)算機(jī)對(duì)MIDI及音頻的辨別，進(jìn)行接下來(lái)的編碼及譯碼，以使得最終將數(shù)據(jù)信號(hào)輸出到控制系統(tǒng)中，讓噴泉的水型同音樂(lè)播放同步，使噴泉表演變得更豐富。音樂(lè)噴泉之所以被稱為音樂(lè)噴泉，是因?yàn)閲娙梢酝ㄟ^(guò)音樂(lè)實(shí)現(xiàn)起伏的變化，用戶在編輯的頁(yè)面上加入自己喜歡的音樂(lè)，使播放的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)音樂(lè)、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(diǎn)

PLC在音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)中運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值十分巨大。在控制方面，通過(guò)PLC的軟接線，就可以實(shí)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(shí)上，PLC憑借其是時(shí)鐘脈沖是由晶振產(chǎn)生的，而使得噴泉控制的定數(shù)、定時(shí)更準(zhǔn)確、涉及范圍更廣，同時(shí)具有記憶功能。在工作方式上，PLC在串行工作時(shí)是不會(huì)受到任何制約的。在控制速度上，PLC憑借半導(dǎo)體進(jìn)行控制，可以有效對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行加速，無(wú)觸點(diǎn)，無(wú)抖動(dòng)的現(xiàn)象發(fā)生。在可靠性及維護(hù)上，PLC憑借其無(wú)觸點(diǎn)的特性，保證其使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)PLC具有自我診斷的特性，這就使得噴泉控制程序在實(shí)施監(jiān)控、維護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等變得更方便。

三、控制系統(tǒng)的方案確定

在自動(dòng)花樣噴泉中，通過(guò)按鍵開(kāi)關(guān)的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的控制。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)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(diǎn)數(shù)選擇合適的PLC類型。在分配I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，編制輸出輸入的分配表或是輸入輸出的端子接線圖。同時(shí)在設(shè)計(jì)花樣噴泉的梯形圖的程序時(shí)，也要根據(jù)實(shí)際工作要求，設(shè)計(jì)精密的梯形圖，最后將程序輸入PLC中，進(jìn)行相應(yīng)軟件調(diào)試，查找并改正錯(cuò)誤，實(shí)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(kāi)始按鍵，讓噴泉設(shè)備開(kāi)始工作，再按下停止按鍵，使噴泉設(shè)備停止工作，最后按下自動(dòng)運(yùn)行按鍵，使噴泉設(shè)備進(jìn)入自動(dòng)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(kāi)關(guān)進(jìn)行決定。當(dāng)花樣選擇的開(kāi)關(guān)在1的時(shí)候，開(kāi)始啟動(dòng)，則1、2、3每三秒以此噴出，之后同時(shí)噴出十秒的時(shí)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(kāi)關(guān)在2時(shí)，先啟動(dòng)，則2、3同時(shí)噴出三秒后停止，1、3再開(kāi)始同時(shí)噴出三秒停止。如為單步模式，則停止，反之繼續(xù)。第四，開(kāi)關(guān)在3時(shí)，啟動(dòng)，先1、2、3順序噴出水，過(guò)四秒后，同時(shí)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(shè)計(jì)

首先是對(duì)PLC的選擇。第一，要先清楚控制系統(tǒng)I/O的總點(diǎn)數(shù)，以防造成浪費(fèi)，再按照實(shí)際需要的點(diǎn)數(shù)留出10%-15%的備用量，之后確定PLC需要的總點(diǎn)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(gòu)成了PLC的I/O響應(yīng)的時(shí)間。第三，在I/O點(diǎn)數(shù)相同且功能相同的時(shí)候，整體式價(jià)格要更劃算，但是模塊式性能更好，此時(shí)就需要根據(jù)實(shí)際需求確定。其次是水泵的選型。水泵選型的不合理，極易導(dǎo)致成本的增加、運(yùn)行的效率低下、浪費(fèi)資源等，關(guān)注水泵的參數(shù)可以有效地對(duì)其進(jìn)行選型。水泵參數(shù)主要是指在工作性能中的技術(shù)數(shù)據(jù)，其中包括轉(zhuǎn)速、效率、流量、揚(yáng)程等。在選型時(shí)，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(shè)計(jì)

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(jiǎn)單性，方便電氣人員的識(shí)別和掌握，是PLC的首個(gè)編程語(yǔ)言，又被稱作是電路或是程序。其次，輸入信號(hào)。SB7為開(kāi)始按鍵，SB1為花樣選擇1的開(kāi)關(guān)，而花樣選擇2、3的開(kāi)關(guān)依次設(shè)計(jì)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(hào)先聯(lián)系的輸出信號(hào)。根據(jù)設(shè)計(jì)的方案，將1號(hào)的噴水噴頭開(kāi)關(guān)接觸器設(shè)置為KM1，依次類推，2號(hào)、3號(hào)的噴水噴頭開(kāi)關(guān)接觸器則被設(shè)置為KM2與KM3。最后是GX Developer編程軟件。打開(kāi)編輯軟件，單擊創(chuàng)建新工程，并選擇FXCPU/FXIN（C），在打開(kāi)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(yǔ)

PLC在自動(dòng)花樣音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)中的應(yīng)用勢(shì)在必行。當(dāng)PLC取代傳統(tǒng)的大量的繼電器的線路時(shí)，可以有效改進(jìn)自動(dòng)花樣音樂(lè)噴泉的效果，通過(guò)PLC編寫一些簡(jiǎn)單的程序?qū)崿F(xiàn)大量開(kāi)關(guān)按鍵能按照邏輯順利地進(jìn)行動(dòng)作。PLC在音樂(lè)噴泉中的運(yùn)用不僅可以實(shí)現(xiàn)水型的切換，而且可以控制噴泉在音樂(lè)中上下擺動(dòng)，提高自動(dòng)花樣音樂(lè)噴泉的可觀賞性。

參考文獻(xiàn)：

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