发布时间 : 星期日 文章基于PLC的音乐喷泉控制系统的设计 毕业设计 - 图文更新完毕开始阅读
河南理工大学毕业设计（论文）说明书
1引言
随着时代的进步,自动化技术进一步的发展，自动化控制设备走进了千家万户，给人们的工作带来了很多的方便，喷泉控制设备作为自动化控制设备的一种，已经广泛的被人么使用，人们也越来越认可自动化喷泉控制设备的发展和应用。喷泉控制设备控制系统的组成是传感器输入，PLC控制核心和输出模块共同组成，通过传感器的信号给PLC，PLC经过分析后，完成对喷泉的输出控制，这种控制的核心是PLC，使用PLC能够很好的完成这样的控制。本文使用的这种控制方式控制十分稳定，有一定的实用价值，制作成本也很低，能够满足现代生活的需要。自动化水平的高低能够衡量一个企业的生产效率的先进性，高效的自动化控制设备能够提高企业的市场竞争能力，一个好的生产企业必须有配套的生产设备，如果生产设备技术水平不够，这样企业的发展就有一定的局限性。随着我国喷泉控制设备的发展，现代的生产技术能够完成很多的现场控制，这样就促使国内的设备制造企业开始研发新的喷泉控制设备，从而提高企业的竞争。自动化水平的提高，能够促进生产设备的改进，提高生产效率，保证产品的质量的同时，能够准确的完成控制。
音乐喷泉是根据音乐的输入完成对输出的控制，根据输入的变化完成对花样的控制，喷水高度控制和灯光颜色控制。音乐喷泉常常采用时序控制，根据动作的需要完成对喷泉动作方式的控制，这样就可以根据人们的需要完成需要的动作方式。PLC主要采集音乐信号，根据音乐信号的变化完成对变频器的控制，这样就可以完成对水泵高度的控制。这样现场就可以根据现场的需要实时的完成对音乐喷泉的控制，不需要提供固定的控制方式和音乐信号，各种形式的音乐信号都能完成对喷泉的控制。
图1-1 喷泉实物图
1
河南理工大学毕业设计（论文）说明书
1.1控制背景和意义
近几十年来，PLC控制系统已被广泛使用，PLC控制系统的功能越来越完善。PLC在喷泉控制系统的应用也越来越多，近年来PLC控制系统取得了很大的进步，根据对喷泉控制的需要可以选择不同的PLC功能。
国内PLC控制器仍以常规PLC控制为主，虽然PLC控制系统在国内生产生活的应用十分广泛，但国内的PLC控制器的发展水平仍然不高，同先进国家的差距仍然很大。我国相关控制器大量依靠国外的成熟技术。所以，发展先进的PLC控制技术是我们必须重视的趋势。随着科学技术的不断发展，人们对喷泉控制系统的要求越来越高，特别是高精度、人性化的PLC控制系统是国内外PLC控制系统发展的必然趋势。
喷泉控制设备是机械的一种，他的技术含量比较高，需要很高的控制要求和环境要求，根据这个需要，我国推出了一种强制的认证CE认证，有了这个认证之后，就需要各地的生产厂家淘汰过去的老的生产线，引进新的智能的自动化生产线来完成生产，这样就能够完成国家要求的强制认证。例如原来的老的生产线使用继电器控制整个程序的动作，配电盘占很大面积，并且布线是否繁琐，这样就产生了很多危害。经过设备改进后，使用PLC为控制的核心，能够很好的完成需要的控制。目前来看，我们的喷泉控制设备行业的年产值大约在20亿人民币，年均增长的速度超过了9%，只能够满足国内生产企业的一部分需求，很大一部分生产设备需要进口，跟发达国家的设备相比，我们的生产的产品功能性和可靠性能够差一些，主要的问题是PLC控制核心不行。
为了挽回这个不好的局面，我国的喷泉控制设备就要完成高精尖的控制，并且跟国际积极接轨，学习国外的先进技术，运用在我国的喷泉控制设备中。对于喷泉控制设备的差距，主要是机械差距和电气的差距，对于机械的差距主要是引进高精度的加工设备。电气控制需要使用PLC完成控制，这样就能够减少和国外的差距，赶上国外的脚步。
1.2发展现状
目前，国内在喷泉控制设备研究方面以及技术方面没有达到最完善的效果，从经费、质量、控制方面都还相对落后，技术也不过硬，与发达国家的技术相比相差甚远。由于国内的喷泉控制设备相对落后，导致很多喷泉控制设备都是从国外进口，增加了成本。进口设备最大的问题就是以后的维护维修问题，一直都要受他人牵制。据有效数据研究分析，国内对喷泉控制设备的利用落后于有一些发达国家的水平，但近些年，在技术上有所突破，发展速度明显提高，水平也得到提升，技术程度更上一层。
国外的喷泉控制设备系统主要使用自动化设备完成整体的喷泉控制，这样能过实现
2
河南理工大学毕业设计（论文）说明书
高度的自动化。在中国，由于喷泉控制设备发展的时间比较晚，现在主要使用传统的继电器控制完成散热动作，这样的控制方法比较落后。
国外喷泉控制设备主要是用在发达国家的控制系统中，自动化程度越来越高。喷泉控制设备为现代工厂控制必不可少的一个环节。日本以及欧洲大中型生产企业都开始完成对喷泉控制设备的使用。
在欧洲和日韩等地区，喷泉控制设备已经开始变得十分常见。随着国内的经济发展，喷泉控制设备得到越来越多的应用，这样就促使工厂越来越重视。国内生产的喷泉控制设备控制比较简单，国内生产的喷泉控制设备的优势是价格比较便宜，但是质量不如国外进口的设备，这样就需要工厂能够实现价格低的基础上，实现更高的质量，质量差的最主要原因就是生产的设备的自动化器件容易出现故障，这样就使得喷泉控制设备不能正常工作，出现问题。这样就需要一个完善成熟的控制产品，完成对喷泉控制设备的控制，发展一个成熟的产品。
1.3 喷泉介绍
喷泉主要可以分为2个种类，第一种是因地制宜，根据现场的环境的不同，现场地形的不同选择合适的喷泉方式；另一种是完全人工制作的喷泉控制系统，这种喷泉系统只需要场地和水源就能够完成喷泉设计，喷泉的种类有很多，喷泉的种类有很多，主要可以分为音乐喷泉、程控喷泉、旱地喷泉、跑动喷泉、光亮喷泉、趣味喷泉、激光水幕电影、超高喷泉等。
根据使用条件的不同可以分为很多种喷泉种类，漂浮式喷泉主要是整个系统完全漂浮在浮箱上，这种控制方式比较简单，能够应用在大型的自然湖泊或者大型人工湖泊中。
跑泉是由多个喷头组成的，按照一定的时序控制完成对喷泉的控制，可以根据需要完成不同形态的喷泉控制，并且可以根据需要使用音乐结合控制和灯光的控制。
3
河南理工大学毕业设计（论文）说明书
2 音乐喷泉控制介绍
音乐喷泉的控制主要由PLC和变频器完成，通过音乐的频率信号控制PLC。通过改变水泵电机的控制频率可以实现水泵转速变化，进而通过水泵的转速变化来控制音乐喷泉的水柱高度变化，实现音乐变化对喷泉的控制。变频器接受来自经PLC处理的音乐控制信号，输出频率不同的交流电，从而水泵的喷水状态不断变化，实现了喷泉喷水随音乐高低呈现不同的形态。同时通过PLC控制彩灯，实现彩灯组与音乐节奏的同步变换。
2.1音乐喷泉的原理
本设计的音乐喷泉系统主要是根据输入的音量变化转换为模拟量信号控制程序的动作，根据输入的模拟量变化，PLC完成对输出的控制。本设计使用FX0N-3A检测音乐信号，音乐信号转换成4-20MA信号输出到PLC模拟量，PLC模拟量根据采集到的信号完成对变频器的控制，完成对喷泉动作高度的控制。当音乐的声音变大的时候，喷泉的高度就变高，当输入的声音变低的时候，喷泉的高度就变低。彩灯根据需要完成闪烁速度控制，并且按照红黄绿和青蓝紫2种方式工作，
2.2 音乐喷泉控制要求
音乐喷泉控制系统采用三菱PLCFX2N设计控制程序。要求喷泉的喷水高度能随着音乐频率的变化而变化。为此，音乐喷泉采用以下方案进行控制设计。每个喷头安装电磁阀，由PLC控制其开闭以达到喷射花样繁多的目的；不安装电磁阀的喷头直接由变频器控制水泵电机的运转来实现水柱的高低随音乐的变化而变化，亦可实现喷水时水型由无水逐渐升高并保持一段时间后逐渐降至无喷水出现。本次课题设计主要是完成喷泉控制系统的设计，因为最早的喷泉管理主要靠继电器控制，管理方法比较落后。随着自动化技术的进步，喷泉管理系统有了进一步的发展，但是刚开始出现的控制系统自动化程度十分低，运行的时候不稳定，并且发生问题的时候很难查找，影响继续使用，根据这些不足，设计出一款依赖PLC控制的自动喷泉控制系统，该设计系统可塑性高，自动化程度高，并且运行安全可靠，达到对喷泉控制的智能化和自动化管理。
2.3 PLC控制设计
PLC控制的设备是一种现代设备常见的控制手段，根据PLC的种类不同可以完成不同的控制要求，PLC控制的设备能够实现各种控制的功能，人们根据需要可以选择PLC的控制方式，达到对设备的控制目的。PLC的编程使用计算机编程，根据不同的需要完成不同
4