电气控制系统在音乐喷泉中的智能应用

周 华

长春市伊通河设施维护处 吉林 长春 130031

一、音乐喷泉的概述

音乐喷泉作为为市民提供观赏的设施,在生活中为居民带来视觉、听觉的享受,是现阶段流行于城市的重要的产品,音乐喷泉集合了园林建筑与音乐欣赏的优点,因此它具有极高的观赏价值和艺术价值,成为城市文化建设的重要组成部分,更是城市文化传播的重要场所。

二、PLC控制系统的设计概述

(一)PCL控制系统设计原则。根据音乐喷泉的情况,设计PLC控制系统时要遵循以下几方面的设计原则：

(1)结合音乐喷泉系统的设计标准,要保证PLC 控制系统的质量,要先对音乐喷泉的情况进行大量的调查研究。

(2)结合音乐喷泉系统的设计标准,在保证控制系统的安全性、稳定性的基础上,要尽可能将控制系统的设计工艺做到简单化,保证其便于操作。

(3)在音乐喷泉设计时,要尽量考虑到系统的发展性和工艺改进的因素,保证控制系统还有足够的发展空间,方便后期设计人员对喷泉进行优化[1]。

(二)PLC控制系统设计思路。根据音乐喷泉的实际情况,调整PLC 控制系统的设计思路,其设计思路包含以下几个方面：

(1)在充分了解音乐喷泉的基本情况后,实行逐级分解项目,设置好音乐喷泉的工艺技术标准和控制流程。

(2)根据音乐喷泉的情况制定其PLC 选型,将PLC 型号安排好后,再结合控制标准来设置输出输入口,然后再绘制好音乐喷泉的接线图。

(3)在开展作业过程中,在未确定好设计方案时,要针对音乐喷泉控制系统的复杂程度,来绘制相关的操作循环表和工作流程图,严格保证控制条件。

(4)结合操作循环表和操作流程图的要求,制定好相应程序,并开展在线调试工作,保证程序的符合设计要求。同时,编制输出输入列表,根据音乐喷泉实际情况,将相应的I/0 口备注在梯形图中。

(5)利用编程电缆线将编制好的程序输送到PLC 控制器,将监视状态调节出来后,再调试设备联机状态,当所有程序都符合设计标准后,整套工作才算完成。

(6)当模拟调试结束后,针对音乐喷泉的技术标准,制定技术操作指南,编制技术清单等资料。

三、控制系统控制电路的处理

(一)将音频信号转化为PLC输入可读程序。在音乐喷泉实际的设计工作中,由于电动机惯性影响和变频器的特点,特别是它们两者的负载性,设计人员在确定采样时,应每十秒就对音乐进行一次采样,通过这样的方式可以有效处理电机和变频器因反映不一致而造成的滞后难题,至于采样时间的处理,则可以通过在PLC 系统中人为设定程序,以此来确定音乐喷泉的采样质量。先量化ADC,然后再其进行编码,将其变成系统可读的四位数二进制数码,如0010、0001、1111,0101等系统可识别的二进制数码,其变化种数刚好为15种,而变频器所需的多段速度,正好也是15段速度控制标准。两者可以实现同步兼容。发挥AD 的转换作用,通过发光管的效果,可以转化为PLC 可识别的数据,以此来降低音乐喷泉的建造成本[2]。图A 为音频转化为PLC 的输入设计效果图。

图A 音频转化为PLC 的输入设计效果图

(二)控制系的处理。在设计音乐喷泉时,必然会涉及到实时性控制和控制点数的问题,由于设计工艺严格要求实时性控制,以及保证相当多的控制点,设计人员在处理硬件的思路上,可以选择符合要求的变频器和模块,如数字量输出模块、FX2N-4AD 模拟量输入模块。以此作为PLC控制所需要外设模块。然后再发挥I/O 扩展模块的作用,实现FX2N-4AD、PLC可以直接和变频器进行通信交换,在音乐喷泉的设计方案中,可以通过发挥彩灯的效果,实现音频、彩灯、喷泉效果的加成来展示音乐喷泉的艺术价值。从而将音乐喷泉的音乐价值、艺术价值、造型价值完整地表现出来。这种控制系统设计简单易编制,所需要的硬件软件要求低,后期维护工作更便利,现场调试操作方便[3]。

(三)程序设计要求。结合音乐喷泉的控制标准情况,针对分配I/O 口、确定控制量、设备选型的情况,设计人员编制音乐喷泉的工作流程图,根据工作流程图的指引,一旦启动系统时,有两中运行方式可供选择,分别是不定程序运行模式、固定程序运行模式。不定程序运行模式下的音乐喷泉效果,可根据音乐节奏的变化情况来实现不同效果。

四、设计音乐喷泉的应注意的问题

(1)要创新音乐喷泉中的水景造型,用特色来彰显音乐喷泉的音乐价值、艺术价值和造型美。(2)音乐喷泉的水景应设计为流动型的喷泉,以此增加喷泉的美感。(3)设计时尽可能发挥原生态的水系、河道的作用,以表达喷泉的自然美。(4)音乐喷泉的水景设计在实现人与喷泉的互动效果。

(5)设计音乐喷泉时,要保证喷泉的安全性、可操作性以及后期检修的便利性。以此降低音乐喷泉的建造成本和后期维护成本。

五、结语

随着我国经济的不断发展进步,越来越多的城市为了美化城市环境,彰显城市发展建设成果,丰富城市居民文化修养,纷纷选择建造音乐喷泉,要表达音乐喷泉的艺术价值、音乐价值、建筑价值。必须要优化设计喷泉的电气控制系统。通过严格设计PLC 控制系统,保证控制系统的电路设计符合喷泉的效果要求,以此来实现音乐、喷水、灯光效果的完美结合。让音乐喷泉变得造型十足,美感充足。