基于PLC和变频器的音乐喷泉控制系统设计分析研究 电气工程自动化专业

摘要什么是音乐喷泉呢？音乐喷泉就是这个喷泉会放音乐，并且在放音乐的同时，喷泉的灯光、喷泉喷水的形式都会随着音乐的节奏而改变，不仅能给人们带来视觉上的享受，还给人们带来了听觉上的盛宴，它是景观与艺术的结合体。而且随着时代的不断进步，经济的不断发展，人们的生活水平也逐年提高，人们也不再只是去追求物质上的富足，也逐渐开始寻求精神上的满足，所以音乐喷泉，这种既能美化环境，也能给人们带来视觉与听觉的双重享受，所以它被现代的人所推崇。经过我们对音乐喷泉的研究与分析，我们发现了现代的音乐喷泉控制系统还不是很完善，它有两个不好的地方，一个就是以前的音乐喷泉控制系统，它就是在音乐播放的时候，把那个音乐的频率放大然后再去控制电磁阀或者是水泵，接着水流就会从音乐喷泉里面的喷头喷射出来，这样就会导致音乐与喷泉喷射不同步，就是喷泉喷射的时候反应速率跟不上音乐的节奏，打个比方来说，喷泉就相当于一共唱歌跑调的人，唱歌永远不在调上。第二个就是以前的音乐喷泉，喷泉的花样很少，很单一，就是一首音乐，只有一组相对应喷泉的花样，而且，只要这首歌曲的喷泉形式一旦形成，就不能再更改了。本文就是以上述两个问题进行研究与探讨，设计出一个基于PLC和变频器的音乐喷泉控制系统，我们总体设计的结构就是由控制台和服务器软件组成。我们这个基于PLC和变频器的音乐喷泉控制系统，除了拥有原来的功能之外，我们还是要通过多声卡的技术，以此来解决，喷泉喷射的时候跟不上音乐节奏的问题，不仅如此，我们还要在上面设计一个喷射形式的编辑模块，以此来解决传统音乐喷泉，喷射花样单一的问题。关键词：音乐喷泉；PLC；变频器；控制系统AbstractWhatisamusicfountain?Musicfountainisthefountainthatwillplaymusic,andatthesametime,thelightofthefountainandtheformoffountainfountainwaterwillchangewiththerhythmofmusic.Itcannotonlybringpeoplevisualenjoyment,butalsobringpeopleauditoryfeast.Itisthecombinationoflandscapeandart.Andwiththecontinuousprogressofthetimesandthecontinuousdevelopmentoftheeconomy,people'slivingstandardsarealsoimprovingyearbyyear.Peoplearenolongerjustpursuingmaterialprosperity,butalsograduallybeginningtoseekspiritualsatisfaction.Somusicfountain,whichcanbeautifytheenvironment,butalsobringpeopledoubleenjoymentofvisionandhearing,isrespectedbymodernpeople.Throughourresearchandanalysisofmusicfountain,wefindthatthemoderncontrolsystemofmusicfountainisnotperfect.Ithastwodisadvantages.Oneistheformercontrolsystemofmusicfountain.Itistoamplifythefrequencyofthemusicandthencontrolthesolenoidvalveorwaterpumpwhenthemusicisplaying.Thenthewaterflowwillflowfromthemusicfountain.Sprinklersprayout,whichwillleadtothemusicandfountainsprayoutofsync,thatis,whenthefountainsprayreactionratecannotkeepupwiththerhythmofmusic,forexample,thefountainisequivalenttoatotalofsingersoutoftune,singingwillneverbetunedup.Thesecondistheformermusicfountain,thefountainpatternisveryfew,verysingle,isamusic,onlyasetofcorrespondingfountainpattern,andaslongasthefountainformofthissongonceformed,itcannotbechanged.Inthispaper,theabovetwoissuesarestudiedanddiscussed,andamusicfountaincontrolsystembasedonPLCandfrequencyconverterisdesigned.Theoverallstructureofourdesigniscomposedofconsoleandserversoftware.OurmusicfountaincontrolsystembasedonPLCandfrequencyconverter,inadditiontohavingtheoriginalfunction,westillneedtosolvetheproblemthatthefountaincannotkeepupwiththemusicrhythmwhensprayingthroughmulti-soundcardtechnology.Besides,weneedtodesignaneditingmoduleofsprayingformonittosolvetheproblemoftraditionalmusicfountainwithsinglesprayingpattern.Problem.Keywords:musicfountain;PLC;frequencyconverter;controlsystem目录1绪论 61.1研究的背景 61.2研究的意义 61.3音乐喷泉的现状 72音乐喷泉的控制要求世纪 92.1音乐喷泉水型控制 92.2音乐喷泉彩灯控制 93音乐喷泉系统分析 103.1音乐喷泉系统结构分析 103.2音乐喷泉系统需求分析 103.3音乐喷泉系统目标 114音乐喷泉系统的整体结构的设计 134.1音乐喷泉系统的设计原则 134.2音乐喷泉系统的结构设计 134.3音乐喷泉系统硬件的设计 144.3.1整体设计 144.3.2PLC的选型 154.3.3变频器的选型 164.3.4控制系统电路 164.4音乐喷泉系统软件设计 174.4.1音乐喷泉系统软件设计原则 174.4.2音乐喷泉系统软件功能的构成 174.4.3用例图 174.5音乐喷泉控制系统设计 204.5.1音乐喷泉控制形式 204.5.2水形花样 213733_WPSOffice_Level14.6音乐喷泉PLC控制系统设计 224.6.1控制电路的硬件设计 224.6.2控制电路的软件设计 24总结 25致谢 26参考文献 271绪论1.1研究的背景由于时代的不断进步，经济的不断发展，导致人们生活水平越来越高，也使得现在的人们不仅仅只是满足追求物质上富足，还想要获得精神上面的享受。而音乐喷泉就是现在人们需求的产物，它不仅能美化周边的环境，还能给人们带来视觉上的冲击以及听觉上的盛宴的双重感官刺激。它是水景、彩灯和音乐的三种结合，它利用音乐节奏的变化，让自己融入与周遭的环境当中，以此来创造出多样化的环境氛围，以此来满足现在人们对于物质与精神上面的双重享受。音乐喷泉喷射出水体的形式都是随着音乐的节奏而改变的，与传统的喷泉相比，这个音乐喷泉更能受现在人们的追捧，因为它不仅有传统喷泉所给人们带来视觉上的冲击，它还有彩灯颜色的变化，以及音乐的节奏的变化，给人们不仅是视觉上面的感受，还有听觉上面的刺激，使得人们陶醉在音乐与水景的双重结合之中。1.2研究的意义自从改革开放以来，我国的经济得到了飞速的发展，其中所带来的好处之一就是导致了人们生活水平的不断提高，也使得现在的人们越来越注重精神层次上面的追求，因此，城市环境的美观也成为现在人们越来越关心的事情。而喷泉它就是一个具有很高的观赏性得艺术水景，所以城市的每个角落都会有它的身影的出现，比如：公园、广场、美食街、住宅小区和酒店等等地方。它不仅具有观赏性这样特点，它还能增加周围空气中的湿度，减少周围空气中的灰尘，降低周围空气的温度。不仅净化周围的空气、美化周围的环境，还能给人们的生活增加了许多的情调。所以，就有很多人说，音乐喷泉已经不单单是一个具有观赏性的艺术水景，它已然已成为了一个娱乐产业中的一份子，自身拥有很大的经济效益以及社会效益。1.3音乐喷泉的现状喷泉其实是属于建筑艺术形式其中的一个，不管是在东方还是在西方都是拥有比较悠久的历史。音乐喷泉的这个思路是二十世纪三十年代的时候就有了，是德国提出的音乐喷泉这一个想法，不仅如此，还设计出来了一个小型的音乐喷泉装置，并且还把它应用到德国的各大商场、酒店中去，音乐喷泉就在这个时候问世了。而且研究出音乐喷泉的那个人的，子承父业，把音乐喷泉发展的更加壮大、也不断对此进行更新与改进，并且为此还专门开了一个工业展览会。展览会里面有一个来自美国的摄影师，所以这个音乐喷泉就流传到了美国自此之后，音乐喷泉就开始应用到世界各地。而随着我国改革开放之后，国家经济稳定增长，所以音乐喷泉在二十几八十年代就引进了我国，并且建造了很多的音乐喷泉，美化我国的环境。以前的音乐喷泉，其中音乐与喷泉并没有结合在一起，直到音乐喷泉发展到了现在，音乐才和喷泉结合在了一起，喷泉喷射的花样跟着音乐的节奏的变化而改变。而且为了喷泉工程建设的需要，我们国家不再依赖进口，从而喷泉设备公司就犹如春雨后的竹笋，在我国不断的冒出来。而到了现在，音乐喷泉的设计就比较复杂了，它不仅涉及到计算机、电气、流体、照明还涉及到音乐以及景观等等众多的领域。而音乐喷泉的最大的特色就是，喷泉的喷射的形式会随着音乐的节奏的变化而改变，而这部分就是有计算机所控制，不然，喷泉如果只是静态的，那么它就会没有生气和活力，所以也就不会那么受现代人所追捧。音乐喷泉发展到了今天，我们常用的音乐喷泉控制技术主要就是三种：完全程控方式这种方式是相对与其他两种是比较简单一点的，喷泉得水型、播放的音乐都是提前设计好的，它比较简单、而且还比较容易实现，在操作的时候不会出现什么很大的困难，而且喷泉喷射的花样可以很好的对应相关的音乐。但是也存在着一些不足，就是就是喷射形式比较单一，每一个音乐只能对应一个喷射的花样，不能进行改变，而且如果增加新的音乐的时候，就得需要重新设置控制的效果，费时也费力气。实时音控方式这个呢实时音控的喷泉控制技术，就是按照音乐的音频来控制喷泉的喷射的形式。这个喷泉控制技术的优点就是，它在添加新的音乐的时候，不需要改变原来的控制程序，就能够达到很好的控制效果，但是它不好的地方就是需要对歌曲进行实时的采集，这还不算完，采集完了之后，它还要对它进行一些相关的数据处理，如果处理不好的话，会有很大的可能，会产生喷泉形式变化的反应速度跟不上音乐的节奏。预编控制方式这种音乐喷泉的控制技术，首先要充分的了解每首歌的想要表达什么样的感情，以此来达到控制喷泉的功效。这样做的原因是因为，这个音乐喷泉控制技术没有把音乐和喷泉喷射的形式连接在一起，他们是分开的，这样做的好处就是不会造成喷泉喷射的反应速度跟不上音乐节奏的问题，但是它的缺点也很明显，就是在添加新的乐曲的时候，想要这座音乐喷泉的设计者，在进行设计，这样比较麻烦，而且也还限制了应用的范围。2音乐喷泉的控制要求世纪播放音乐、控制喷泉喷射的花样和控制彩灯的颜色等等，这些都是音乐喷泉要控制的东西。音乐播放的控制，它就是由计算机的播放器来播放乐曲的，然后再通过功率播放器把计算机所播放的音乐传输到两个地方，一个地方就是音响的设备。另一个地方就是A/D转换的模块，当音乐传输到音响设备的时候，音乐喷泉就可以播放音乐，而当音乐传输到A/D模块的时候，接着就会经过采集所播放音乐的音频，然后再传输到PLC上，这样就能达到控制彩灯和喷泉喷射水的形式的控制效果。2.1音乐喷泉水型控制音乐喷泉水型的控制，就是音乐喷泉喷射出水的形式会跟随所播放音乐节奏的变化而发生改变。音乐喷泉在播放音乐的时候，就可以在A/D模块中采集所播放音乐的音频，从而获得一种数字信号，而得到的这个数字信号可以利用PLC来转换成一个实数，接着就和PLC内部设置规定的采样音频来比较，比较完了之后，我们就会得到一个信号，而这个信号就可以控制变频器的高、中、低三个的开关。以此来按照播放音乐的节奏来调正变频器的七个不同的频段，最后来达到控制潜水泵的转速的效果。2.2音乐喷泉彩灯控制音乐喷泉彩灯的控制，和我上面所讲述的音乐喷泉的水型控制是相类似的，就是音乐经过A/D模块，把所播放的音乐采集成一音乐信号，而把这个音乐信号进行处理，从而1能够得到音乐信号采样值的范围信号，而这个最后所得到的信号，就是来控制音乐喷泉彩灯的动作，以此来达到音乐喷泉彩灯会随着音乐喷泉所播放的音乐节奏的变化而改变的目的。3音乐喷泉系统分析3.1音乐喷泉系统结构分析什么是音乐喷泉呢？音乐喷泉就是利用音乐从而达到控制音乐喷泉泉水喷射形式的目的。它主要的组成部分就是：声电转换设备、执行机构设备以及动力设备等等。声电转换设备（放大设备)：这个设备主要就是由电子线路或者是数字电路以及及计算机构成。执行机构设备：电磁阀--就是利用电磁来控制一些设备，他是控制流体的自动化最不可缺少的一个部件。动力设备:变频器、水泵其他设备：管道、过滤器、喷头、音响等等设备。在这些设备里面，电磁阀的功能就是用来控制音乐喷泉喷射出什么样式的水体，而变频器的功能就是用来控制水泵的流量，以此来控制音乐喷泉喷射出水体的高低的目的。一个好的音乐喷泉，在它播放音乐的时候，计算机就已经通过一系列的设备从而得到这个音乐喷泉所播放的音乐的控制量信息，以此把这个信息传输到音乐喷泉里面的控制器设备上，以此来使得音乐喷泉的动力设备（水泵、变频器）运作，接着水体通过动力设备流经管道、电磁阀和过滤器等等设备，从而到达音乐喷泉要喷射水体的喷头，从而喷出多样化的水体。3.2音乐喷泉系统需求分析音乐喷泉系统需求设计，这个就得需要考虑到音乐喷泉系统的自身上面。音乐喷泉控制系统的主要功能就是当音乐喷泉的音乐播放出来的时候，就能够把音乐喷泉所要喷射出的水的样式、彩灯的变化以及音乐节奏的变化给衔接在了一起，以此来达到音乐喷泉会随着音乐节奏的变化而改变以及音乐喷泉的彩灯也会随着音乐喷泉所播放的音乐的节奏来进行调整的目的。这样不仅能够带给人们视觉上的冲击，也还能够给人们带来听觉上的享受。所以为了能够更好的实现上面所说的景象，因此。一个完美且合理的音乐喷泉系统设计的内容有：乐曲内容、乐曲播放内容、相关的能够控制信息产生的内容以及音乐喷泉在执行上面的一些内容等等。从购买者的角度出发，需要这个音乐喷泉系统的操作相对而言是比较简单的，能够是使得购买者轻易就可以上手的，而且也为了给购买者带来便捷的管理以及音乐喷泉的效率的提高，所以本文设计的音乐喷泉系统就是采用的是C/S结构，不仅如此，我们还要控制软件放置在音乐喷泉这里，而把服务器放置在音乐喷泉的控制室里面，通过控制软件和服务器这两个设备进行信号的运输。在控制器上只是有一些音乐曲风的选择以及播放等简单的操作，而服务器上，除了控制器上的上述的作用，它还有一些其他的作用，例如：管理乐曲、设置参数、管理界面等等很多的功能。如果只是要开启音乐喷泉，不需要其他的操作的时候，我们就只是在控制器上进行操作就OK了，但是，如果你不单单只是开启音乐喷泉，还需要更换曲目、设置参数等等其他的一些操作的时候，你就可以去音乐喷泉的服务器上面进行操作。所以我们从上面所阐述的音乐喷泉的现状中，我们可以得出，音乐喷泉发展到了现在，依旧还有一些没有完善的地方，一个就是音乐的乐曲不是很多，另一个就是音乐喷泉喷射出的水体跟不上音乐喷泉所播放音乐的节奏。为了很好的解决这上面的两个问题，所以我就设计音乐喷泉系统的时候，加了一个SDK多声卡。我们利用SDK多声卡，以此来解决上面所说现在音乐喷泉系统所产生的两个问题。而且也为了购买者的在对音乐喷泉系统进行操作的时候，比较简洁以及音乐喷泉在播放音乐的时候所喷射出来的水体的花样，不再只是单一的，所以我们在设计音乐喷泉系统的时候，我们还加了一个可视化的水型编辑模块。3.3音乐喷泉系统目标通过上面对于音乐喷泉系统的一些研究与分析，我们知道了，音乐喷泉的控制系统，不仅有实现很多方面的功能，比如：乐曲的管理、乐曲的播放等等，还需要对音乐喷泉所播放的音乐进行分许，以此来采集相关的音频，为动力执行提供相应的信息，以此来实现音乐喷泉的功能。不仅如此，我们还要解决现在音乐喷泉里面音乐曲库不是很丰富以及音乐喷泉的反应速率跟不上音乐喷泉所播放音乐节奏的速度的问题。所以为了最后设计出来的音乐喷泉系统能够达到自己想要的效果，所以在此制定了几个小目标：实用性能:这是设计音乐喷泉系统必须要具备的条件，如果设计出来的音乐喷泉系统没有实用性这个功能，那设计出来和没设计出来就也就没有上面不同。同步性能：这个同步性能指的是音乐喷泉所播放的音乐与音乐喷泉所喷射出的水体是一致的，这就能算得上是真正的音乐喷泉，这个也是我们需要解决的问题之一。集中性能：为了使得购买者使用的比较方便，就是把音乐喷泉的功能的操作都集中在一台设备上，为此我们就使用C/S这个模式。4音乐喷泉系统的整体结构的设计4.1音乐喷泉系统的设计原则

为了使得我们最后设计出来的音乐喷泉系统是能够正常使用的，所以我们在设计音乐喷泉系统的时候，一定要应该要遵循以下的几个音乐喷泉系统设计的原则：在选择音乐喷泉系统的硬件装置的时候，一定要选择先进的、安全的、可靠的设备，并且还能够适应你所设计的音乐喷泉系统，不仅如此，它还得拥有可以连接到不同参数信号的职能，而且还需要它的结构是简单的，而不是那种很复杂的型号。要保证设计出来的音乐喷泉系统是可以用的，而且还是安全的、可靠的、功能也是比较齐全的，也比较容易维修的。要保证设计出来的音乐喷泉系统的功能是完善的，有很强的实用性，不仅如此还得要保证你设计出来的音乐喷泉系统的界面是很简单的，容易让购买者操作，没有一些复杂的造作功能。还要保证你设计出来的音乐喷泉系统能够对音乐喷泉所播放的音乐进行控制和管理。4.2音乐喷泉系统的结构设计从音乐喷泉系统的总体结构和音乐喷泉系统的需求上来看，音乐喷泉系统需要两级控制。第一级控制就是远程服务器控制中心，第二级控制就是音乐喷泉的现场控制。服务器控制中心的主要功能是音乐库管理、音乐播放、水编辑、音乐数据分析和处理。控制台只有音乐播放和与遥控中心的即时对话功能。音乐喷泉控制系统结构如下图所示：从上面的图中，我们可以很直观的看到，音乐喷泉系统组成有三个部分，分别是现场控制执行单元层、现场控制台层、远端服务器控制层。现场控制执行单元层现场控制执行单元设备层里面有很多其它的设备，例如：PLC设备、变频器设备、音响设备、电磁阀设备以及彩灯设备等等。其中现场控制执行单元层就是通过PLC来与远端服务器相连接，然后按照远端服务器所发过来的信息，以此来达到控制音乐喷泉的喷泉与彩灯的目的。现场控制台层现场控制台层就只是具有一些简单的功能，例如：音乐喷泉的乐曲的播放、和远端服务器的即时通话，这样做的目的就是方便购买者操作。远端服务器控制层远端服务器的功能就是由它所在的这个计算机里面的服务器软件来实现的。其中这个远端服务器控制层不仅仅可以进行上述现场控制台上的简单的功能的操作，它还有其他比较复杂的功能，例如：音乐喷泉里的乐曲的变更、数据的处理等等。4.3音乐喷泉系统硬件的设计4.3.1整体设计音乐喷泉的硬件系统主要的组成部分是：PLC、A/D转换模块、变频器、潜水泵和彩灯。就如下图所示，计算器的播放器和功率放大器及音响的功能就是用来播放音乐的；其中A/D转换模块的功能就是对音乐喷泉所播放的音乐进行采集其信号，以此来和模树转换；而PLC设备呢，就是对于刚才A/D所转换的信号进行来回的比较分析，以此来达到控制彩灯和变频器的目的；而变频器的功能就是来控制音乐喷泉里的潜水泵所要喷出水体的速度。音乐喷泉控制系统硬件组成4.3.2PLC的选型在我们设计音乐喷泉系统的时候，一定要在确定输入量和输出量的时候，再来选择合适的PLC设备。然后一定要遵循音乐喷泉系统设计的原则，然后在分析自己所设计的音乐喷泉系统的一些要求，以此来确定自己设计的音乐喷泉系统的输出和输出的点一共有3个类型：音乐喷泉系统数字输入点数本次我所设计的音乐喷泉系统就是通过接收音频信号的大小，以此来控制音乐喷泉所喷出的水体是高还是低，不仅仅只是如此，就是对于音乐喷泉系统的输入量也是有要求的，需要它满足音乐喷泉系统的启动和停止的功能。而且还要按照要求，选择音乐喷泉系统中的其中的两个输入点，以此来作为音乐喷泉的启动和停止的开关。音乐喷泉系统模拟量的输入点数要想使得你设计出来的音乐喷泉系统是可以使用的，那么就得需要将音乐喷泉中的音频信号转化成数字信号，而且音乐喷泉系统中还有一个A/D的转换模块，所以就需要来设计一个模拟量的输入点数。音乐喷泉系统数字量的输出点数系统的数字量分为启动变频器开关量、变频器调速开关量和水下光输出量。这三个点分别是5、12和7，共24个输出点。按照我上面所说的输入点数以及我们在设计音乐喷泉系统的实际需求，来选择自己所设计的音乐喷泉系统所需要的PLC设备。指令丰富、内置集成功能扩展模块、实时性强、通讯能力强、可靠性高、性价比高等特点都是PLC设备所应该具备的功能。4.3.3变频器的选型按照我所设计的音乐喷泉系统的要求来说，我选择得是QS20-20、2-5.0喷泉专用泵，依照这个设备以及我在设计音乐喷泉的实际要求而言，我选择的变频器是FR-S540。以下是我选择变频器设备的流程图：4.3.4控制系统电路本文所设计的音乐喷泉控制系统的电路中最重要的两个部分就是：变频器设备和潜水泵设备。转换器的输入STF、RL、RM和RH与PLC的相应输出是相互连接在一起的，输出与潜水泵相互连接在一起的。将变频器参数设置为三级速度外控模式后，可以调整相应的参数。控制电路主要是PLC的硬件接线。PLC的I/O地址分配表如下图所示：4.4音乐喷泉系统软件的设计4.4.1音乐喷泉系统软件设计的原则要保证所设计出来的音乐喷泉系统的软件是可以使用的，而且还得要保证它运行是稳定的，是安全的。保证音乐喷泉软件系统的合理、安全与稳健是整个音乐喷泉系统设计想要运行的前提。要保证自己设计出来的音乐喷泉软件系统的界面是简洁的，除此之外，还不能上是它其他的功能。要保证你设计出来的音乐喷泉软件系统所包含的内容是丰富的，使得音乐喷泉所喷出水体的形式是多样化的。要保证你设计出来的音乐喷泉系统，是比较容易操作的，没有一些复杂的操作，还有就是要保证购买者能够很容易就会学会，不管购买者有没有相关的基础知识。4.4.2音乐喷泉系统软件功能的构成

本文所设计的音乐喷泉系统设计按照C/S结构来的，整个系统都是由服务器软件和控制台软件构成，服务器的功能主要包括：音乐播放、乐曲管理、参数设置、视频监控、界面管理、水型编辑和短信传输，下面就是我设计的音乐喷泉系统的功能图：音乐喷泉控制系统里面的控制台软件中的歌曲播放模块，其实就是一个要播放乐曲的界面而已，想要使得音乐喷泉的音乐开启还得需要再服务器那边的歌曲播放，才能有用，不仅如此及其相关的音乐数据的分析，也是有服务器那边进行操作的。服务器端的歌曲播放模块主要的功能就是对歌曲播放的时候对应的音乐文件进行分析处理，生成相应的控制信息，以此来达到控制喷泉网站的动作执行组件的目的。而曲库管理模块的主要功能就是把乐曲录入到音乐喷泉系统中，以及把音乐喷泉系统中，我们不想要的乐曲删除，还包含，音乐喷泉系统中的乐曲所对应的参数的修改。服务器端里面的参数设置模块，它的主要功能就是对音乐喷泉系统的一些相关参数进行调整，比如：音乐喷泉的开启的时间、音乐喷泉的关闭时间等等，都是可以提前设置的，到时候就不需要人力自己开启和关闭了，到时候，音乐喷泉系统会自己关闭。服务器端里面的监控模块，它的主要功能就是对音乐喷泉系统的内部的运行进行实时的监控这是为了防止出现音乐喷泉系统一旦出现故障，却不知道是哪里出现故障的问题。服务器端的水型编辑模块，它的功能就是添加一些新的歌曲所要对应的水体的花样，并且完成添加。短信传输模块，它的功能就是使得音乐喷泉系统中的服务器软件可以和控制台的软件，进行即时通话，举个例子来说，短信运输模块就相当于我们人类所用的QQ、微信等等的聊天软件。4.4.3用例图

用例图是用来干什么的呢？我想没有涉及过这个专业的人，应该很少有会知道的，用例图的主要功能就是来确定你所设计音乐喷泉系统的需求的范围，而这些需求就是你要设计音乐喷泉系统的基础。从外部执行的角度来考虑，系统的主要用户例图，就如下图所示：从上面的两幅图里，我们可以看出音乐喷泉控制系统软件里面有两个角色，分别是高级用户和普通用户。高级用户指的就是音乐喷泉控制系统中的服务器软件所对应的用户，而普通用户指的就是音乐喷泉控制系统中控制台软件所对应的用户。下面就是有关于音乐喷泉控制系统软件里面高级用户和普通用户的一些相关的解析：高级用户所谓的音乐喷泉控制系统软件里面高级用户就是它可以使用音乐喷泉系统中的所有的功能，包含普通用户所拥有的功能（乐曲的播放、即时通信），不仅如此，它还具有普通用户所不具备的功能。（如：乐曲的管理、界面的管理、参数的设置等等功能）普通用户所谓的音乐喷泉控制系统软件里面的普通用户所使用的功能没有高级用户所使用的功能多，它具备的功能只有乐曲的播放以及即时通信，它具备的功能高级用户是可以使用，但是高级所具备的普通用户所没有的功能，普通用户是不能使用的，比如高级用户所具有的界面的管理、参数的设置等等普通用户不具备的功能，普通用户是不能够使用的。4.5音乐喷泉控制系统设计4.5.1音乐喷泉控制形式音乐喷泉系统--花式造型结构,这个音乐喷泉系统的布置以及他的结构如下图所示：音乐喷泉控制要求如下所示：当这个音乐喷泉接入电源之后，如果你按下启动装置，那么这个音乐喷泉就开始运作，反之，当你按下停止装置的时候，那么这个音乐喷泉就会停止运作。这个音乐喷泉系统会有两个按键装置，分别是：单步、连续，当你按下单步的时候，那么这个音乐喷泉系统就会开始运作，但是他=它只是运作一次循环，一次循环过后，就停止运作，反之，如果你按下的是连续装置，那么只要你不按下停止装置，那么这个音乐喷泉就会一直运行下去，除非你按下了停止装置。这个音乐喷泉设置还有一种选择装置，你还要音乐喷泉运行哪种模式，你就选择哪种。4.5.2水形花样要想要音乐喷泉所喷出来的花样是好看的，那么这里就的要靠音乐喷泉的系统中的控制器了，它是音乐喷泉喷射出来的效果是不是你想要的那种效果的关键。设计一个直经为20米的圆形的音乐喷泉，在它的中央设置一个正方形的喷柱，它喷出来的水体可以高达10米，标志为大写字母D；第二圈就是向外面喷射，喷水的高度可以达到5米，我们把标志位大写字母C；三四圈就是万向直喷，我们给它标志为大写字母B、A；从第二圈到第四圈期间，我们在里面安装150个喷头，并且还在每个喷头上面都安装电磁阀，为了能够达到我们想要的效果，所有我们来让PLD来控制。如下图所示：把开关的设置放在记号为1的那里，当我们按下开启设置的时候，A、B、C、D就是会间隔两秒再挨个喷水，然后在一起喷水20秒后停止，按照这样的规律来回循环。把开关的设置放在记号为2的那里，那么当我们按下开启设置的时候，B、D是同时喷出水体，在喷出之前有3秒的延缓，接着A、C喷出水体，那么B、D停止喷出水体，这样来回交换6次之后，再等个3秒，就按照刚才的规律来回循环。把开关的设置放在记号为3的那里，那么当我们按下开关设置的时候，喷泉就会按照D、C、B、A这样的顺序来喷水，然后在一起喷水25秒之后，D、C、B、A再分别延时2s停喷。4.6音乐喷泉PLC控制系统设计4.6.1控制电路的硬件设计咱这个音乐喷泉系统设计呢？是用PLC来代替那些体积很大的继电器来对音乐喷泉进行控制，并且我们还对音乐喷泉系统的内部进行一个实时的监控，再设置一个电磁阀，以此来控制音乐喷泉的喷水头。PLC的输出分配音乐喷泉控制系统PLC输入与输出接线，如下图所示：PLC控制回路我们在设计音乐喷泉系统的时候，音乐喷泉都会用到水泵、电磁阀、彩灯等等设备，而PLC的功能就是对这些设备进行控制，如下图所示：PLC控制的好处首先它能够避免音乐喷泉系统的输入电源与输出电源之间的干扰，不仅如此，它还提高了抗干扰的能力；接着就是采用PLC控制可以适应一些比较恶劣的环境。4.6.2控制电路的软件设计（1）编程语言的选择选择SIMATIC指令集，因为是选择SIMATIC指令集就可以使用梯形图(LAD)功能块图(FBD)、和语句表(STL)编程语言，因为梯形图信号的流向清晰、简单、直观、易于理解，本设计采用梯形图编程。花式时序图与程序设计总结

本文首先就是先研究音乐喷泉控制系统这块，然后在结合我们现在的音乐喷泉的状况，以此借鉴其中的一些技术，从而使得自己设计出一个基于PLC和变频器的音乐喷泉系统。而且，本文用的是C/S的软件结构，为什么我会用C/S这个结构了，目的就是为了使得音乐喷泉系统的远端服务器控制中心和现场控制台都会产生一个可以操作的界面，以此来给购买者带来操作上面的方便性。从本文中，我们可以知道现场控制台只能进行一些简单的功能操作，比如：歌曲的播放和即时通信，而要想进行更深层次的操作，就得需要在音乐喷泉系统的远端服务器上，才能进行相关的操作。还有就是本文由于设计的音乐喷泉系统是以PLC控制花式喷泉为基础的，从而实现了用选择开关来达到控制音乐喷泉喷水的多样化的目的，所有，使得音乐喷泉系统的整个设计都具有极大的灵活性。而且，就算你想要在上面增加一个显示模块，那么你就可以更加容易就能改变音乐喷泉系统的喷出水体的时间，以此来达到改变音乐喷泉喷出水体的规律，从而形成了音乐喷泉系统的可操控性提高的现象。参考文献[1]陈金艳,王浩.可编程控制器技术及应用[M].北京:机械