摘 要
本次设计的目的是制作一个以小型PLC为控制核心，变频器控制水柱高度，以音频采集为基础的小型音乐喷泉控制系统。系统控制核心选用SIEMENS公司的S7-200 Micro PLC，水泵的控制选用MICROMASTER 420变频器。
PLC具有很强的自诊断功能，迅速方便的检查出故障，缩短检修时间，因而，确保控制系统的可靠性、稳定性。但成本较高。
本文主要介绍音乐喷泉控制系统的软件设计，着重介绍可编程控制器的程序设计和变频器的参数设置。本文主要分为五个部分，第一部分对PLC的原理进行了简单介绍；第二部分主要介绍变频器原理和对控制系统进行了总体介绍；第三部分主要介绍了系统硬件设计，变频器的参数设计，包括系统参数设置方法、参数设置以及参数设计说明；第四部分主要介绍了系统软件设计包括控制系统控制流程以及控制核心PLC的编程；第五部分介绍了系统调试的相关情况的内容。
关键词：音乐喷泉，软件设计 ,控制系统，可编程控制器，变频器
I
Abstract
The purpose of this design is to produce a small PLC as control core, inverter to control the height of water column, based on the audio acquisition of small music fountain control system. System control core choose Micro SIEMENS company's S7-200 PLC, pump control MICROMASTER 420 frequency converter selection.
Self-diagnosis of PLC has strong function, rapid convenient check fails, shorten
maintenance time, therefore, to ensure the reliability and stability of the control system. But the cost is higher.
Music fountain control system software design were introduced in this paper, introduces the program design of programmable controller and frequency inverter parameter Settings. This paper mainly divided into five parts, the first part briefly introduces the principle of PLC; The second part mainly introduces the principle of frequency converter and control system for the general introduction; The third part mainly introduces the system hardware design, the parameters of the frequency converter is designed, including system parameters setting method, parameter Settings and design specification; The fourth part mainly introduced the system software design including control system control process as well as the control core PLC programming; The fifth part introduced the system debugging of the contents of the relevant information.
Key words: musical fountain, software design, control system, PLC, Transducer
II
目录
摘 要 ...................................................................................................................................................... I
Abstract ................................................................................................................................................. II
目录 ......................................................................................................................................................... III
前 言 ........................................................................................................................................................ 1
第一章 绪论 ........................................................................................................................................ 3
1.1 PLC的概述 ..................................................... 3 1.2 PLC的基本结构 ................................................. 4 1.3 本章小结 ...................................................... 4
第二章 系统总体介绍 ..................................................................................................................... 5
2.1 音乐喷泉组成 .................................................. 5 2.2 控制系统的简要工作过程 ........................................ 5 2.3 本章小结 ...................................................... 6
第三章 系统硬件设计 ..................................................................................................................... 7
3.1 变频器的工作原理以及控制方式 .................................. 7
3.1.1 变频器的工作原理 ......................................... 7 3.1.2 变频器的控制方式与性能 ................................... 8 3.2 变频器控制参数设计 ............................................ 9
3.2.1 MM420变频器的电路结构 ................................... 9 3.2.2 MM420变频器操作面板 .................................... 11 3.2.3 变频器参数设置方法 ...................................... 12 3.2.4 变频器控制说明 .......................................... 14 3.3 PLC的工作原理及工作过程 ...................................... 18 3.4 PLC设计 ...................................................... 20 3.5 本章小结 ..................................................... 22
第四章 PLC控制系统软件设计 .................................................................................................. 23
4.1 PLC控制流程 .................................................. 23 4.2 主要控制程序 ................................................. 25 4.3 本章小结 ..................................................... 27
第五章 系统调试 ............................................................................................................................. 28
5.1 PLC的调试 .................................................... 28
III
5.2 系统整体调试 .................................................. 28 5.3 本章小结 ...................................................... 30
结束语 ................................................................ 31
参考文献： ............................................................ 32
附录 .................................................................. 33
致谢 .................................................................. 39
IV
前言
前 言
所谓音乐喷泉，就是利用音乐的主要音素(频率、振幅、音色和节拍)控制喷水的花型组合变化、水柱高低、远近变化和灯光色彩组合、明暗变化的喷泉。音乐喷泉是把现代控制技术应用于人工喷泉，是在程序控制喷泉的基础上加入了音乐控制系统，通过音乐控制喷泉的水形及灯光的变化，从而达到喷泉水型、灯光及色彩的变化与音乐情绪的完美结合，使喷泉表演生动且富有内涵。
目前音乐喷泉最常采用的控制方式为实时控制，即对音乐的主要音素进行全员实时跟踪采集、分解处理并转换成模拟量或数字量讯号，用以控制水泵的运行组合和转速变化，或用以控制液压伺服阀或电动调节阀的运行组合和开启度，同时相应控制灯光的组合变化。这种控制方式不必对音乐预先进行编辑处理，所以对任何新版音乐文件甚至现场即兴演奏都可响应。
随着科学技术突飞猛进的发展，可编程控制器和变频调速器技术正大步走进喷泉控制领域，发挥着不可替代的作用。利用小型PLC结合变频器的音乐喷泉控制系统，可以实现喷泉彩灯、水泵的多点控制，简单的接线和编程即可完成水形灯光完美的伴随音乐节奏和情感，适合追求时尚的家居生活和娱乐场所等场合。
以PLC与变频器为控制核心的音乐喷泉控制系统，将来自媒体设备的音频信号通过音频采集系统的识别，进行译码和编码后转换成控制信号，最终将信号输出到控制系统，使得所设计的音乐喷泉水形的变化能够伴随音乐，灯光的闪烁跟随音乐的节奏，实现了水形跟随音乐的旋律变化，灯光跟随预定程序变化，形成了声、光、水、色交融的美景，灯光、音响、水景统一的立体效果。
基于小型PLC的音乐喷泉控制系统在实际生活中应用前景广阔，值得推广使用。在设计过程中我们选用可编程控制器来实现对音喷泉的控制。作为工业自动化的重要支柱之一的可编程控制器（PLC）以其高可靠性和操作简便等特点引到了当今工业控制的潮流。PLC是一种新型的通用自动控制装置，它将传统的继电器——接触器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计，特别是目前在现场总线和工业控制网络方面的发展为自动化领域开辟了崭新的空间。
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用
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