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音乐喷泉解决方案

发布日期:2021-07-30 09:38:11发布人:孚瑞肯电气阅读次数:90次

导读:起初的喷泉控制系统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,其原理是将声音信号转变为电信号,经过放大及其它一些处理推动继电器或电子开关,再去控制设在水路上的电磁阀的启闭,从而达到控制喷头水路的通断。
音乐喷泉是现代科技与艺术的综合,利用喷泉来表现音乐的美感,令人赏心悦目。目前,有许多采用各式各样的控制系统来实现的音乐喷泉, 取得了良好的效果。但纵观这些音控产品,有的利用音乐的时域变化来控制喷泉,有的将音乐分成几个频段来控制喷泉的花型, 且多采用低频、中频和高频三个频段来控制。缺点是都没有在频域上很好地展现音乐,因此不能很好地体现音乐的内涵。

1、 PLC&变频器控制方案的优势

在诸多音乐喷泉控制系统中,不管是采用继电器控制或电磁阀对音乐喷泉进行控制(开关及喷泉扬程控制),由于不能对电动机或其他控制阀进行调速,所以这些方式都存在反应速度慢的弱点。因此,本设计的重点在于音乐与喷泉的同步实时性,在控制系统中采用了变频调速,通过变频器来控制电动机,从而达到快速反应的目的。

2.1  乐曲播放

音乐喷泉所播放的乐曲可以从CDVCDDVD等播放器播放,通过功率放大器,将所选歌曲分为两路输出,一路输出到音箱设备,另一路输出到音频转换模块对音频信号进行采样。当操作员在乐曲数据库中确定了演示乐曲后,随后启动该驱动器,正确地播放选定的乐曲。

2.2  水型与乐曲同步控制

当乐曲开始播放,水型会同步演示。在上一首乐曲结束和下一首乐曲开始的间歇期间,水型也会保持同步停止和继续演示。此音乐喷泉控制系统能提供可调整的喷泉延时,使水型与乐曲达到同步的效果。

2.3水型的节奏随动控制

对于不同的音乐,其水型的跳跃和摇摆是与乐曲的节奏同步的,表演出音乐喷泉的激情和活力。这种水型的跳跃和摇摆变化也是由音频转换器对其音频信号采集转换后通过对应的程序所表现出的。通过变频器对潜水泵实现加速、减速等控制,以达到对不同音乐信号的不同观赏感。

 

2、 音乐喷泉硬件组成

硬件系统主要PLC主控制器PL80-M44MAD-DC一个,扩展模块PL80-E4DA2三个 音频转换模块变频器、潜水泵组成。通过PLC对外部音频信号的采样、转换来控制变频器的动作,从而达到控制系统的要求,并能够实现对音乐和喷泉的实时的完美结合。音乐喷泉控制系统硬件组成部分如图3.1所示。

 

 

 

 

 

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3.1  音乐喷泉控制系统硬件结构图

 

3、 控制原理

控制系统主电路图主要包括变频器、潜水泵两个主要部分。变频器的电源线直接从三相交流电获得,分别接至RST三个端子上,对应的输出到潜水泵,潜水泵则接至UVW三个端子上,该控制系统电路中变频器有丰富的保护功能,可以有效保护整个系统稳定运行。变频器DI1PLCDO点输出控制启停,而AI1则是由PLC模拟量给定频率,通过输出不同模拟量信号去改变潜水泵的转速。具体控制系统主电路图如图4.1所示。

图片4.png


4.1 控制系统主电路图

变频器主要参数设置:

功能码

名称

参数值

说明

F01.O1

主频率源给定方式

2

AI1给定

F02.O0

启停命令源选择

1

为外部端子

F03.O0

加速时间0

5

根据现场实际情况适当调节

F03.O1

减速时间0

5

根据现场实际情况适当调节

F04.00

DI1功能选择

1

为正转运行

 

该变频器调速仅通过外部PLC信号给定,即可通过模拟量输出各种速度。即使在变频器运行中,各种速度(频率)也可在060Hz范围内任意设定。

4、 PLC软件控制部分

5.1主程序流程图

如图5.1所示,当PLC运行时,PLC开始进行参数初始化,并开始扫描系统程序,当按下启动按钮,系统主程序将执行的步骤有:开始计时每0.6s读一次AIW0中的值,将所读值存到累加器AC0中,用AC0与内部设定值相比较,然后判断具体调用哪个子程序,选定后运行子程序,结束。

 

 

 

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5.2  停止流程图

在系统需要关闭时,不管是出现何种情况的问题,都可以直接按下停止按钮即可,此时PLC会停止所有工作。如图5.2

所示。


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