音乐喷泉自动控制系统设计

小型音乐喷泉自动控制系统鉴于大中型音乐喷泉的大量投资，许多小型企事业单位没有如此大的场地或如此多的资金投入，限制了音乐喷泉的应用。我看到很多单位安装了喷泉来美化环境，但他们的控制是单调的，缺乏欣赏。为了改变这种情况，我将利用我在技术工作中的经验，把现代新技术应用到这个领域。这是我研究这个课题的初衷。适用于中小企业、事业单位甚至家庭，具有相当的实用价值。关键词：音乐喷泉变频调速可编程控制器自动控制触摸屏前言：自从2008年来到邯郸大学，我系统地学习了电气自动化知识，并对音乐喷泉的运行进行了理论研究和调查。除了学习电气课程数字逻辑电路、PLC和电力拖动，我自己也学习电子课程，如音响等。通过对市民天堂音乐喷泉系统的熟悉，我发现该系统虽然效果好，功能多，宏伟壮观，但一次性投资太大。光是该系统的设计成本就达200万元人民币，更不用说总投资了。普通单位和个人负担不起。然而，许多中小型企业都建造了喷泉系统来美化环境。然而，他们的单一控制和缺乏变化大大降低了他们的享受。因此，我一直想设计一套适合中小型企事业单位的小型音乐喷泉自动控制系统，成本低、质量好，但具有较强的观赏价值和较高的可靠性。经过几年的理论学习，我认为我有这个实力，所以我决定开发这个项目。文本1.方案对于小型企业、机构或家庭，建立音乐喷泉系统，我认为一次性投资不能太大。与大型音乐喷泉系统相比，其规模应该大大缩小，功能也不必如此完善。除了音乐的变化，再加上几个变化就可以满足需要了。它比原来简单的手动调节水柱变化强得多。尤其是带喷泉的单元，投资会更少。只有一个或两个逆变器，一个可编程逻辑控制器，一个触摸屏和一个DVD需要投入运行。总投资应该在20000元以内(如果原喷泉功率不是很大)，这是任何单位或富裕家庭能够负担的水平。我的想法是用音乐的音量通过可编程控制器控制变频器的输出频率，从而改变电机的转速，从而改变水泵的水位。使用变频器的多级速度控制，不需要增加额外的通信模块，可以降低成本。同时，它还具有多达15种的转速变化，这基本上可以反映音乐强度变化的全貌。此外，配有麦克风，你可以测量人们的喊叫声的音量(通过水柱高度的变化来测量)。它有一定的兴趣。如果只是水柱随体积变化，功能就太单一了。因此，我设想在不播放音乐的时候，应该按照一定的规则有水柱高度和喷射时间的自动控制功能，水柱的喷射高度和时间可以由用户调节(或者通过触摸屏修改)。从而增加系统的实用性，增加系统的附加值。但是，这一功能可以通过可编程控制器编程实现，并且易于实现和扩展。2.方案的可行性论证从技术角度来看，该系统所采用的技术都是具有较高技术含量的现代新技术。从系统的可靠性来看，增加的设备、可编程控制器、触摸屏和变频器都有相当长的使用寿命，特别是可编程控制器，因此系统可靠性高，后期维护成本很低。从经济角度来看，企事业单位投资2万元是小菜一碟。综上所述，该系统具有良好的开发价值和广阔的应用前景。3.方案设计音乐喷泉自动控制设计A.控制原理图DVD麦克风放大过程模数转换可编程逻辑控制器变频器液位指示发动机水泵水位图1:的示意图考虑到变频器、电机和负载的惯性，决定每隔15秒采样一次音乐电平(采样频率太高，变频器、电机和水泵不能反应)。每5秒钟的采样可由可编程逻辑控制器本身实现(继电器的定时控制取决于可编程逻辑控制器的输出)，由模数转换器量化，并编码成4位二进制码(0001-1111除0000之外正好有15个变化，这可对应于多段速度的15段速度控制)。输出可以直接驱动发光二极管的模数转换器可以直接作为可编程逻辑控制器的输入，这样可以减少输入模块和成本，而音频电平可以参考现有的电平指示电路。因此，将音频转换为可编程逻辑控制器的输入设计如下：A/DX4 PX3LX2 CX1V2VCC灵魂VD1第五颅神经的眼支C1VD3R1菲律宾共和国VD4R3C2DABCVD2图2:液位指示器电路注：该指示灯电路的电源由可编程控制器自身提供，并连接到可编程控制器输入端。C.音乐喷泉的可编程控制器编程A.输入/输出分配由于音频采样和控制需要4个输入，外加6个输入和输出来控制逆变器的多级速度控制，用于15级速度的PLC4的4个输出点，外加一个转向控制点，一个采集控制点，以及总共6个输出点，因此获得下表。投入输出开始SB0X0Y0灵魂组件转变AX1Y1右手BX2Y2RMCX3Y3RLDX4Y4CS停止SB1X5Y5血清胸腺因子B.可编程控制器和变频器的接线图C.输入输出逻辑分析为了简化PLC程序的设计，如果输入x1-x4和输出y1-y4的变化一个接一个完全相同，只需要一条MOV传输指令就可以实现对音乐喷泉的及时控制。D.变频器参数设置除了变频器的基本参数设置外，为了实现控制电机速度的PLC输入，还需要进行运行参数设置。可编程逻辑控制器输入/输出和变频器运行参数见下表：可编程逻辑控制器输入状态可编程逻辑控制器输出状态逆变器操作频率f(赫兹)参数编号PrDCBAY4Y3Y2Y1000000000000100015Pr.4001000108Pr.50011001111Pr.260100010014Pr.60101010117Pr.250110011020Pr.240111011123Pr.271000100026Pr.2321001100129Pr.2361010101032Pr.2341011101135Pr.2381100110038Pr.2331101110141Pr.2371110111045Pr.2351111111150Pr.239注：在设置变频器参数时，应注意修改Pr.79中的参数，Pr.186 Pr.79应设置为3，Pr.186应设置为8(不同的变频器型号，参数编号也不同)，Pr.9(电子过流保护)中的基本参数设置应根据电机容量进行设置。由于泵负载的扭矩与转速的平方成正比，因此转速不能向上调节，频率只能限制在额定频率以下。如果频率调整到额定频率以上，电机和变频器可能会烧毁。E.梯形图设计到目前为止，简单的小型音乐喷泉的设计已经完成。麦克风音量控制喷泉的设计只需在图(1)的音频输入端增加一个多路开关，将数字视盘的音频输出端和放大器电路放大的麦克风输出端连接起来。由于转换成电信号的麦克风的电平比DVD线输出的电平低60-70dB，所以麦克风电压放大电路的放大系数应设计为1000倍以上。因此，应采用多级放大，并设置两级放大。如果放大系数是4040，总放大系数可以达到1600。应该能满足要求，今天采用两级直接耦合放大。(3)自动变速器程序设计为了实现喷泉高度变化的多样性和观赏性，决定设计一个单极正弦曲线变化程序，即水柱高度满足正弦规律(单极)变化。因为前面的音乐喷泉系统已经设置了变频器的参数，用户通常很难知道如何操作和修改变频器的参数。因此，变频器的参数不应修改，而应与音乐喷泉系统的参数一致。为了满足可调水柱变化速度的要求(不同的用户有不同的爱好)。因此，每个档位的运行时间应该是可修改的。因此，四个按钮用于增加或减少齿轮运行时间。本质是修改数据寄存器中的值，即定时器的运行时间。由于X0-X5之前已被使用，X6和X7被设置为开始和停止。X10和X11用作定时器定时时间的增加和减少键。因此，增加或减少时间的程序如下：为了满足用户的要求，决定采用单循环和自动循环。该控制由一个开关的两种状态实现，并设置为X12控制。因此，自动变速器单极性正弦程序的状态转换图如下所示：(4)、手动变速器程序设计手动加速和减速由两个按钮实现。由于上面使用了X13，X14和X15用作加速和减速按钮的输入。X16作为手动换档的开始按钮输入，X17作为手动换档的停止按钮输入。梯形图如下：可以简化为：(5)、综合方案设计对于一个小型音乐喷泉系统来说，具备以上四种功能是比较完整的。以上是一个拆分设计，每一步程序都有启动和停止，这会造成两个问题：第一，太多的开关按钮不利于用户操作；第二，输入终端被浪费了。考虑到这两个原因，每个程序的开始和停止可以合并为一个开始和停止。由于存在上述多种操作模式，所有类型的操作不能共存(即两个或更多功能不能同时操作)。因此，应该为每个功能的选择设置特殊的选择开关，以防止程序错误，使可编程逻辑控制器处于亏损状态。选择开关应具有以下四个档位：声乐控制、自动、单调和手动。另一方面，一个输入用于启动和停止，两个输入用于加速和减速，两个输入用于时间控制，音乐模数转换器需要14个输入来输出4个输入。然而，输出并没有改变，所以整个程序的输入输出分配需要重新分配。为了防止对程序的最小修改，仍然选择x1-x4来连接模数转换器输出不变。集成程序的输入/输出分配如下表所示：投入输出开始SB0X0Y0灵魂模式数字失去在外AX1Y1右手BX2Y2RMCX3Y3RLDX4Y4CS停止SB1X5Y5血清胸腺因子声乐文件SA-1X6自动驾驶SA-2X7一周齿轮SA-3X10人力操纵传动SA-4X11加速SB2X12减速SB3X13时延SB4X14时间缩短SB5X15由于可编程控制器和变频器的输出没有改变，其连接不会改变。仅显示整体程序的可编程逻辑控制器接线图如下：每个程序总结后的综合程序梯形图和指令列表见附录。到目前为止，综合方案已经设计好了。4.程序调试经过在计算机上的调试、仿真和监控，程序已经完成了预期的逻辑要求。程序指令列表见附录。V.设计说明1.该程序在实验室进行了调试和模拟测试。使用的变频器和可编程控制器是三菱公司的产品，所以程序语言是三菱公司的(FX系列)。2.当系统实际应用时，应根据水泵的要求选择电