電氣控制系統在音樂噴泉中的智能應用

周 華

長春市伊通河設施維護處 吉林 長春 130031

一、音樂噴泉的概述

音樂噴泉作為為市民提供觀賞的設施,在生活中為居民帶來視覺、聽覺的享受,是現階段流行于城市的重要的產品,音樂噴泉集合了園林建筑與音樂欣賞的優點,因此它具有極高的觀賞價值和藝術價值,成為城市文化建設的重要組成部分,更是城市文化傳播的重要場所。

二、PLC控制系統的設計概述

(一)PCL控制系統設計原則。根據音樂噴泉的情況,設計PLC控制系統時要遵循以下幾方面的設計原則：

(1)結合音樂噴泉系統的設計標準,要保證PLC 控制系統的質量,要先對音樂噴泉的情況進行大量的調查研究。

(2)結合音樂噴泉系統的設計標準,在保證控制系統的安全性、穩定性的基礎上,要盡可能將控制系統的設計工藝做到簡單化,保證其便于操作。

(3)在音樂噴泉設計時,要盡量考慮到系統的發展性和工藝改進的因素,保證控制系統還有足夠的發展空間,方便后期設計人員對噴泉進行優化[1]。

(二)PLC控制系統設計思路。根據音樂噴泉的實際情況,調整PLC 控制系統的設計思路,其設計思路包含以下幾個方面：

(1)在充分了解音樂噴泉的基本情況后,實行逐級分解項目,設置好音樂噴泉的工藝技術標準和控制流程。

(2)根據音樂噴泉的情況制定其PLC 選型,將PLC 型號安排好后,再結合控制標準來設置輸出輸入口,然后再繪制好音樂噴泉的接線圖。

(3)在開展作業過程中,在未確定好設計方案時,要針對音樂噴泉控制系統的復雜程度,來繪制相關的操作循環表和工作流程圖,嚴格保證控制條件。

(4)結合操作循環表和操作流程圖的要求,制定好相應程序,并開展在線調試工作,保證程序的符合設計要求。同時,編制輸出輸入列表,根據音樂噴泉實際情況,將相應的I/0 口備注在梯形圖中。

(5)利用編程電纜線將編制好的程序輸送到PLC 控制器,將監視狀態調節出來后,再調試設備聯機狀態,當所有程序都符合設計標準后,整套工作才算完成。

(6)當模擬調試結束后,針對音樂噴泉的技術標準,制定技術操作指南,編制技術清單等資料。

三、控制系統控制電路的處理

(一)將音頻信號轉化為PLC輸入可讀程序。在音樂噴泉實際的設計工作中,由于電動機慣性影響和變頻器的特點,特別是它們兩者的負載性,設計人員在確定采樣時,應每十秒就對音樂進行一次采樣,通過這樣的方式可以有效處理電機和變頻器因反映不一致而造成的滯后難題,至于采樣時間的處理,則可以通過在PLC 系統中人為設定程序,以此來確定音樂噴泉的采樣質量。先量化ADC,然后再其進行編碼,將其變成系統可讀的四位數二進制數碼,如0010、0001、1111,0101等系統可識別的二進制數碼,其變化種數剛好為15種,而變頻器所需的多段速度,正好也是15段速度控制標準。兩者可以實現同步兼容。發揮AD 的轉換作用,通過發光管的效果,可以轉化為PLC 可識別的數據,以此來降低音樂噴泉的建造成本[2]。圖A 為音頻轉化為PLC 的輸入設計效果圖。

圖A 音頻轉化為PLC 的輸入設計效果圖

(二)控制系的處理。在設計音樂噴泉時,必然會涉及到實時性控制和控制點數的問題,由于設計工藝嚴格要求實時性控制,以及保證相當多的控制點,設計人員在處理硬件的思路上,可以選擇符合要求的變頻器和模塊,如數字量輸出模塊、FX2N-4AD 模擬量輸入模塊。以此作為PLC控制所需要外設模塊。然后再發揮I/O 擴展模塊的作用,實現FX2N-4AD、PLC可以直接和變頻器進行通信交換,在音樂噴泉的設計方案中,可以通過發揮彩燈的效果,實現音頻、彩燈、噴泉效果的加成來展示音樂噴泉的藝術價值。從而將音樂噴泉的音樂價值、藝術價值、造型價值完整地表現出來。這種控制系統設計簡單易編制,所需要的硬件軟件要求低,后期維護工作更便利,現場調試操作方便[3]。

(三)程序設計要求。結合音樂噴泉的控制標準情況,針對分配I/O 口、確定控制量、設備選型的情況,設計人員編制音樂噴泉的工作流程圖,根據工作流程圖的指引,一旦啟動系統時,有兩中運行方式可供選擇,分別是不定程序運行模式、固定程序運行模式。不定程序運行模式下的音樂噴泉效果,可根據音樂節奏的變化情況來實現不同效果。

四、設計音樂噴泉的應注意的問題

(1)要創新音樂噴泉中的水景造型,用特色來彰顯音樂噴泉的音樂價值、藝術價值和造型美。(2)音樂噴泉的水景應設計為流動型的噴泉,以此增加噴泉的美感。(3)設計時盡可能發揮原生態的水系、河道的作用,以表達噴泉的自然美。(4)音樂噴泉的水景設計在實現人與噴泉的互動效果。

(5)設計音樂噴泉時,要保證噴泉的安全性、可操作性以及后期檢修的便利性。以此降低音樂噴泉的建造成本和后期維護成本。

五、結語

隨著我國經濟的不斷發展進步,越來越多的城市為了美化城市環境,彰顯城市發展建設成果,豐富城市居民文化修養,紛紛選擇建造音樂噴泉,要表達音樂噴泉的藝術價值、音樂價值、建筑價值。必須要優化設計噴泉的電氣控制系統。通過嚴格設計PLC 控制系統,保證控制系統的電路設計符合噴泉的效果要求,以此來實現音樂、噴水、燈光效果的完美結合。讓音樂噴泉變得造型十足,美感充足。