基于plc的音乐喷泉和水幕电影智能控制系统设计

基于plc的音乐喷泉和水幕电影智能控制系统设计

随着人们生活水平的提高，对生活环境的要求也越来越高。。音乐喷泉和水幕电影以超常的音乐享受和视觉效果被广泛应用在大型休闲广场、办公楼广场以及主题公园等场所。因为很多设备和技术采用进口方式(主要指水幕电影),所以高昂的成本使得如此美妙的景观变成了“烧钱”的游戏。本文正是在此背景下,设计了一种基于可编程控制器(PLC)的音乐喷泉和水幕电影控制系统,一定程度上实现了系统的简单化和一体化。一、水幕电影概述音乐喷泉是利用音乐的频率、振幅、节拍等元素来控制喷泉的花型变化、水柱高低、灯光亮暗的一种喷泉装置。其原理是将声音信号转变成电信号,再通过驱动装置驱动电磁阀和继电器,实现对喷头水路的控制和水压大小的控制。在夜晚,音乐喷泉再结合五彩缤纷的灯光效果使景色异常绚丽夺目,形成一片迷人而又引人入胜的风景。水幕电影产生于20世纪80年代,早期出现在法国、日本等发达国家。由于采用多种光学效果,使电影在水幕上播放时,颜色更加夺目,图像更加新鲜生动。当人物进入画面时,好似腾空而降,产生虚无飘渺的梦幻感觉,令人心驰神往。目前,水幕电影形式多样,主要有水池平面、垂直平面、不规则垂直平面和360度环形立体等样式。目前的设计中,主要是独立的音乐喷泉设计或水幕电影设计。本文把音乐喷泉和水幕电影设计结合在一起,使两者相得益彰,优势互补,使系统既有悦耳的音乐享受,又有震撼的视觉冲击。二、喷泉系控制系统以PLC为核心的音乐喷泉和水幕电影控制系统整体结构如图1所示。该系统主要包括检测部分、操作控制部分、指示报警部分、喷泉系控制系统部分和水幕电影控制部分。检测部分主要实现对音乐元素的检测;操作面板主要实现系统的启动、停止、喷泉系统开关、水幕电影系统开关等输入命令的输入;报警部分实现对系统异常工作时的报警;指示灯显示系统工作的各种状态;喷泉系统直接由PLC系统进行控制,主要是对压力泵、潜水泵、潜水彩灯的实时控制;水幕电影系统主要由PLC协调喷泉系统进行控制。三、plc控制系统控制系统硬件部分设计可以采用继电器、单片机和PLC为核心。继电器控制系统成本高、控制的喷泉花样较单一且控制复杂;单片机控制系统成本较低、控制喷泉花样丰富且改进方便,但易受电磁干扰以致工作不稳定,且控制系统的设计较为复杂;PLC控制系统成本相对偏高,但控制电路设计简单,程序修改方便,同时,PLC内部设置了大量抗干扰保护电路,使其工作稳定性高。因此,本系统将采用三菱PLC的FX2N系列进行设计,设计中音乐喷泉的检测部分即采用变频器进行音乐信号的采集参考文献中技术。水幕电影部分的控制主要包括PLC对水幕电影投影机、水幕喷泉等的控制和它们之间的通讯。音乐喷泉随着水幕电影音乐节奏变化主要是通过检测部分完成,实现形式与普通音乐喷泉检测音乐信息类似。(一)plc的i/o分配系统控制器硬件电路的设计主要是PLC外围电路的设计,其关键部分为I/O分配表的设计。I/O分配表包含了在PLC控制过程中,PLC对输入信号的检测以及对输出设备潜水泵、彩灯等的控制。详细的PLCI/O分配表如表1和表2所示。表1和表2主要列出了音乐喷泉的详细I/O分配表,除了列出的PLCI/O点外,还必须分配模拟量输入单元与变频器连接,实现对音乐信号的检测,同时,还必须分配输出口控制水幕电影投影机、水幕喷泉等设备。(二)潜水泵和灯的具体位置设计音乐喷泉的潜水泵和灯分布如图2所示,本设计喷泉采用中心圆台,四周圆方型设计,图中数字表明了表1所示潜水泵和灯的具体位置。一般情况下,为了傍晚或晚上得到较好的灯光效果,彩灯设计在潜水泵旁边底部。四、软件部分的设计(一)工作模式判断软件部分主要实现整个系统的运行和准确控制。图3为该系统的主程序流程图,主要包括系统初始化程序、启动判断和工作模式的判断。系统主要有3种工作模式:音乐喷泉模式(模式0)、水幕电影模式(模式1)和联合模式(模式2)。其中音乐喷泉模式和水幕电影模式主要是为了单独测试或者单独开放时使用,而音乐喷泉和水幕电影的联合工作模式是主要的工作模式,可以得到音乐喷泉和水幕电影的双重应用优势和效果。(二)状态转移图t由于系统的工作过程有较严格的时间先后顺序,因此程序设计可以采用状态转移图来实现,利用状态转移图直观、编程容易等特点可以大大降低程序的设计难度和设计周期。系统在运行时,可以进行参数的设置,参数可以通过中断方式进行修改,未修改时均采用默认参数。五、种工作模式在设计方面的运用和运用中对传统的系统进行了改进。对于现代本文以可编程控制器(PLC)为核心,对音乐喷泉和水幕电影控