電氣控制系統(tǒng)在音樂噴泉中的智能應(yīng)用

周 華

長春市伊通河設(shè)施維護(hù)處 吉林 長春 130031

一、音樂噴泉的概述

音樂噴泉作為為市民提供觀賞的設(shè)施,在生活中為居民帶來視覺、聽覺的享受,是現(xiàn)階段流行于城市的重要的產(chǎn)品,音樂噴泉集合了園林建筑與音樂欣賞的優(yōu)點(diǎn),因此它具有極高的觀賞價(jià)值和藝術(shù)價(jià)值,成為城市文化建設(shè)的重要組成部分,更是城市文化傳播的重要場所。

二、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概述

(一)PCL控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則。根據(jù)音樂噴泉的情況,設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)要遵循以下幾方面的設(shè)計(jì)原則：

(1)結(jié)合音樂噴泉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),要保證PLC 控制系統(tǒng)的質(zhì)量,要先對音樂噴泉的情況進(jìn)行大量的調(diào)查研究。

(2)結(jié)合音樂噴泉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),在保證控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,要盡可能將控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工藝做到簡單化,保證其便于操作。

(3)在音樂噴泉設(shè)計(jì)時(shí),要盡量考慮到系統(tǒng)的發(fā)展性和工藝改進(jìn)的因素,保證控制系統(tǒng)還有足夠的發(fā)展空間,方便后期設(shè)計(jì)人員對噴泉進(jìn)行優(yōu)化[1]。

(二)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路。根據(jù)音樂噴泉的實(shí)際情況,調(diào)整PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路,其設(shè)計(jì)思路包含以下幾個(gè)方面：

(1)在充分了解音樂噴泉的基本情況后,實(shí)行逐級分解項(xiàng)目,設(shè)置好音樂噴泉的工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和控制流程。

(2)根據(jù)音樂噴泉的情況制定其PLC 選型,將PLC 型號安排好后,再結(jié)合控制標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置輸出輸入口,然后再繪制好音樂噴泉的接線圖。

(3)在開展作業(yè)過程中,在未確定好設(shè)計(jì)方案時(shí),要針對音樂噴泉控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度,來繪制相關(guān)的操作循環(huán)表和工作流程圖,嚴(yán)格保證控制條件。

(4)結(jié)合操作循環(huán)表和操作流程圖的要求,制定好相應(yīng)程序,并開展在線調(diào)試工作,保證程序的符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí),編制輸出輸入列表,根據(jù)音樂噴泉實(shí)際情況,將相應(yīng)的I/0 口備注在梯形圖中。

(5)利用編程電纜線將編制好的程序輸送到PLC 控制器,將監(jiān)視狀態(tài)調(diào)節(jié)出來后,再調(diào)試設(shè)備聯(lián)機(jī)狀態(tài),當(dāng)所有程序都符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后,整套工作才算完成。

(6)當(dāng)模擬調(diào)試結(jié)束后,針對音樂噴泉的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),制定技術(shù)操作指南,編制技術(shù)清單等資料。

三、控制系統(tǒng)控制電路的處理

(一)將音頻信號轉(zhuǎn)化為PLC輸入可讀程序。在音樂噴泉實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中,由于電動機(jī)慣性影響和變頻器的特點(diǎn),特別是它們兩者的負(fù)載性,設(shè)計(jì)人員在確定采樣時(shí),應(yīng)每十秒就對音樂進(jìn)行一次采樣,通過這樣的方式可以有效處理電機(jī)和變頻器因反映不一致而造成的滯后難題,至于采樣時(shí)間的處理,則可以通過在PLC 系統(tǒng)中人為設(shè)定程序,以此來確定音樂噴泉的采樣質(zhì)量。先量化ADC,然后再其進(jìn)行編碼,將其變成系統(tǒng)可讀的四位數(shù)二進(jìn)制數(shù)碼,如0010、0001、1111,0101等系統(tǒng)可識別的二進(jìn)制數(shù)碼,其變化種數(shù)剛好為15種,而變頻器所需的多段速度,正好也是15段速度控制標(biāo)準(zhǔn)。兩者可以實(shí)現(xiàn)同步兼容。發(fā)揮AD 的轉(zhuǎn)換作用,通過發(fā)光管的效果,可以轉(zhuǎn)化為PLC 可識別的數(shù)據(jù),以此來降低音樂噴泉的建造成本[2]。圖A 為音頻轉(zhuǎn)化為PLC 的輸入設(shè)計(jì)效果圖。

圖A 音頻轉(zhuǎn)化為PLC 的輸入設(shè)計(jì)效果圖

(二)控制系的處理。在設(shè)計(jì)音樂噴泉時(shí),必然會涉及到實(shí)時(shí)性控制和控制點(diǎn)數(shù)的問題,由于設(shè)計(jì)工藝嚴(yán)格要求實(shí)時(shí)性控制,以及保證相當(dāng)多的控制點(diǎn),設(shè)計(jì)人員在處理硬件的思路上,可以選擇符合要求的變頻器和模塊,如數(shù)字量輸出模塊、FX2N-4AD 模擬量輸入模塊。以此作為PLC控制所需要外設(shè)模塊。然后再發(fā)揮I/O 擴(kuò)展模塊的作用,實(shí)現(xiàn)FX2N-4AD、PLC可以直接和變頻器進(jìn)行通信交換,在音樂噴泉的設(shè)計(jì)方案中,可以通過發(fā)揮彩燈的效果,實(shí)現(xiàn)音頻、彩燈、噴泉效果的加成來展示音樂噴泉的藝術(shù)價(jià)值。從而將音樂噴泉的音樂價(jià)值、藝術(shù)價(jià)值、造型價(jià)值完整地表現(xiàn)出來。這種控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單易編制,所需要的硬件軟件要求低,后期維護(hù)工作更便利,現(xiàn)場調(diào)試操作方便[3]。

(三)程序設(shè)計(jì)要求。結(jié)合音樂噴泉的控制標(biāo)準(zhǔn)情況,針對分配I/O 口、確定控制量、設(shè)備選型的情況,設(shè)計(jì)人員編制音樂噴泉的工作流程圖,根據(jù)工作流程圖的指引,一旦啟動系統(tǒng)時(shí),有兩中運(yùn)行方式可供選擇,分別是不定程序運(yùn)行模式、固定程序運(yùn)行模式。不定程序運(yùn)行模式下的音樂噴泉效果,可根據(jù)音樂節(jié)奏的變化情況來實(shí)現(xiàn)不同效果。

四、設(shè)計(jì)音樂噴泉的應(yīng)注意的問題

(1)要創(chuàng)新音樂噴泉中的水景造型,用特色來彰顯音樂噴泉的音樂價(jià)值、藝術(shù)價(jià)值和造型美。(2)音樂噴泉的水景應(yīng)設(shè)計(jì)為流動型的噴泉,以此增加噴泉的美感。(3)設(shè)計(jì)時(shí)盡可能發(fā)揮原生態(tài)的水系、河道的作用,以表達(dá)噴泉的自然美。(4)音樂噴泉的水景設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)人與噴泉的互動效果。

(5)設(shè)計(jì)音樂噴泉時(shí),要保證噴泉的安全性、可操作性以及后期檢修的便利性。以此降低音樂噴泉的建造成本和后期維護(hù)成本。

五、結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展進(jìn)步,越來越多的城市為了美化城市環(huán)境,彰顯城市發(fā)展建設(shè)成果,豐富城市居民文化修養(yǎng),紛紛選擇建造音樂噴泉,要表達(dá)音樂噴泉的藝術(shù)價(jià)值、音樂價(jià)值、建筑價(jià)值。必須要優(yōu)化設(shè)計(jì)噴泉的電氣控制系統(tǒng)。通過嚴(yán)格設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng),保證控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)符合噴泉的效果要求,以此來實(shí)現(xiàn)音樂、噴水、燈光效果的完美結(jié)合。讓音樂噴泉變得造型十足,美感充足。