开题报告基于plc和变频器的音乐喷泉控制系统设计
基于PLC的音乐喷泉控制系统设计
基于PLC的音乐喷泉控制系统设计
音乐喷泉是一种通过采用不同的喷水形式和音乐配合来展现视觉和听觉效果的
艺术装置。
为了实现音乐喷泉的精确控制，基于PLC的音乐喷泉控制系统设计应
包括硬件设计和软件设计两个方面。
首先，硬件设计是构建基于PLC的音乐喷泉控制系统的基础。
首先需要选择
合适的PLC设备，其性能和功能可以满足喷泉控制的要求。
通常情况下，高性能
的PLC设备可以具备更多的输入输出接口和更快的执行速度，这对于音乐喷泉的
控制是至关重要的。
同时，需要选择适配的传感器和执行器，以便实现对水泵、喷嘴、灯光等喷泉元素的控制。
其次，软件设计是实现基于PLC的音乐喷泉控制系统的关键。
在软件设计中，需要先对整个系统进行功能划分和设计，明确控制策略和逻辑。
然后，使用PLC
编程语言（如Ladder Diagram）编写控制程序，通过编程实现对PLC设备的配置
和控制功能。
控制程序需要实现对传感器的数据采集，根据采集到的数据进行逻辑处理，并输出信号控制执行器的运行。
此外，软件设计还可以考虑添加人机界面，便于操作和监控。
总的来说，基于PLC的音乐喷泉控制系统设计应当包括硬件和软件两个方面。
硬件方面需选择适配的PLC设备、传感器和执行器，确保系统的稳定性和可靠性。
软件方面需对整个系统进行功能划分、设计控制策略和逻辑，编写PLC程序实现
对喷泉元素的控制以及人机界面的可视化操作。
通过合理的硬件和软件设计，基于PLC的音乐喷泉控制系统可以实现对音乐和喷泉之间的精确配合，创造出更加出
色的视听效果。
基于PLC的花式喷泉的系统设计(开题报告)
3.工作进度及具体安排
2011.12——2012.01 选题，根据任务书查阅关于课题的资料，撰写开题报告；
2012.03——2012.04根据控制要求绘制流程图，设计梯形图程序，编制设计程序的相关说明；
2012.04——2012.05设计电器元件布置图，设计安装接线图，严格按照学校规定整理设计说明书；
S7-200PLC系统是紧凑型可编程控制器。它能够满足各种设备的自动化控制需求。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛。德国SIMATIC （西门子）公司的S7-200PLC，具有以下优点：（1）A/D、D/A转换精度及转换速度高，一个模拟量模块带3路A/D，1路D/A，A/D、D/A转换速度高为125us，为保证系统的采样、控制精度及调节速度提供了基本的物理条件；其他厂家PLC的模拟量模块的A/D、D/A转换速度均为ms级，不具备必要条件，而且S7-200PLC的模拟量模块的每路价不过300人民币，为同类最低，因此具有很好的性能价格比。（2）CPU运算速度快，0.37us/位，指令丰富：具有浮点运算、指针运算、中断、通讯响应、PID运算、PWM脉冲输出等功能，存储容量大，充分适应现代控制技术，如最优控制、自适应控制、变结构控制等控制算法的要求；（3）输入/输出点多、响应快， 24输入/16，每点可设置滤波参数，4个20KHz高速计数器，2个高速输出口，适应实时控制的要求；（4）通讯组网能力强，配有2个232/485通讯口，可方便连接232/485/422等通讯接口，适应监控系统的要求；（5）可靠性高，将CPU模块，输入/输出IO模块，通讯模块高度集成一体，简化结构，使用方便。事实证明S7-200PLC可编程序控制器完全满足花式喷泉系统的要求，具有较好的性能。
基于PLC和变频器的音乐喷泉控制系统设计
基于PLC和变频器的音乐喷泉控制系统设计作者：吴慧君吴文兵来源：《电子技术与软件工程》2015年第17期摘要本文主要介绍了一种用可编程控制器和PLC实现音乐喷泉实时控制的方法，详细介绍了音乐喷泉控制系统的控制要求，硬件设计及软件编程。
【关键词】可编程控制器变频器音乐喷泉控制系统音乐喷泉将音乐和喷泉喷发有机结合，喷泉根据音频信号做各种花式变换，给人以美的感受。
目前，音乐喷泉的控制方法越多，继电器或电磁阀控制是最常用的控制方法。
这两种方法都不能对电动机或其它控制阀进行调速，所以反应速度较慢，同步性差。
本设计中采用变频调速来控制电动机，从而使电磁阀和继电器快速响应，实现喷泉的实时控制。
1 音乐喷泉的控制要求音乐喷泉控制内容包括乐曲播放、水型控制和彩灯控制。
乐曲播放控制。
由计算机播放器播放乐曲，通过功率放大器将所选乐曲分两路输出。
一路输出到音响设备，另一路输出到A/D转换模块。
输出到音响设备可完成音乐播放，输出到A/D转换模块的信号经采样传送到PLC（可编程控制器），作为控制灯光和水型的原始信号。
1.1 水型控制当乐曲播放时，水型会同步演示。
乐曲播放时经采样得到的数字信号再用PLC转换成实数，与PLC内部设定的采样值范围进行比较，比较后得到的信号用来控制变频器高、中、低三个控制端的开关量，调节变频器的7个频段，最终控制潜水泵的转速。
1.2 彩灯控制与水型控制类似，音乐信号经处理后得到的采样值范围信号也用来控制水下彩灯的动作，使彩灯变化与音乐和喷泉喷发同步。
2 系统的硬件设计2.1 整体设计硬件系统主要由PLC、A/D转换模块、变频器、潜水泵和彩灯组成。
如图1，电脑播放器和功率放大器及音响用来播放乐曲；A/D转换模块完成对音乐信号的采集和模数转换；PLC用来对数字信号进行类型转换和比较，并用得到的信号控制变频器和彩灯；变频器用来控制谁潜水泵的喷发速度；彩灯和潜水泵通过PLC的控制进行各种花式变换。
2.2 PLC的选型选择PLC型号之前首先需要确定输入和输出数量。
基于PLC的花样喷泉设计毕业设计开题报告1
目录
引言
喷泉是人工环境中最富有生命力的喷泉,它具有分隔空间、增加层次、净化 空气美化环境的作用。现代高科技把美妙的音乐、多姿的喷泉造型、五彩缤纷的 水下灯光、神奇的激光图文，通过电脑有机的结合在一起，给人以音乐声响、视 觉形象、色彩变换三位一体的超自然享受。随着我国人民物质生活水平的不断提 高，对于精神生活的要求也在不断提高，为进一步改造环境景观，建设一个喷泉 是很有必要的。随着科学技术的不断发展和生活水平的不断提高，尤其是喷泉在 城市和社区环境建设中起着尤其重要的作用。当今喷泉工程和高新技术的结合正 是历史发展的必然趋势，由于喷泉工程中采用了大量的高新技术，从而使喷泉效 果更加绚丽多彩，婀娜多姿，令人赏心悦目、流连忘返。
1.3 PLC 的特点
可编程序控制器是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实 质是一种工业控制用的专用计算机。国内外现有的机械手系统，它们的控制形式 大都采用可编程序控制器控制，特别是在智能化要求程度高容量大的现代化工业 机械手系统中应用更为普遍。其主要原因是因为 PLC 具有以下优点：
PLC 系统主要有以下功能： 1) 多种控制功能； 2) 数据采集、存储与处理功能； 3) 通信联网功能； 4) 输入、输出接口调理功能； 5) 人机界面功能； 6) 编程、调试功能。 PLC 的重量、体积、功耗和硬件价格一直在降低，虽然软件价格占的比重有 所增加，但是各厂商为了竞争也相应地降低了价格。另外，采用 PLC 还可以大 大缩短设计、编程和投产周期，使总价格进一步降低。PLC 产品面临现场总线的 发展，将再次革新，满足工业与民用控制的更高需求。
同样，可编程序控制器控制也有其不足的地方，在性价比上要高于继电器控 制和单片机控制，其开发潜力要差于单片机，并且通用性不好，不同厂家的可编
基于PLC音乐喷泉控制系统的设计
摘要摘要音乐喷泉作为一种人造环境工程项目，将音乐的美和喷泉有机的结合在一起，给人以赏心悦目的感受。
随着可编程控制器在我国的迅速发展，对音乐喷泉的控制要求也越来越高，使得越来越多的控制部分由可编程控制器来实现。
使用PLC控制音乐喷泉，具有使用方便，运行可靠，控制程序设计简单等优点。
此论文是制作一个以小型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。
主要包括控制系统的软件系统设计、硬件系统的设计以及变频器参数设置。
关键词：音乐喷泉，可编程控制器，变频器IABSTRACTABSTRACTThe music fountain as an artificial environment engineering project, will be the beauty of music and fountain are organically combined together, give a person with pleasant feelings. With the programmable controller in China's rapid development, the music fountain control requirements are also getting higher and higher, making more and more control of the implemented by programmable controller.Use PLC to control the music fountain, is easy to use, reliable operation, has the advantages of simple control program design. Making a small PLC as control core, the inverter to control the height of the water column, small music fountain based on the audio collection control system. The core of the system control by the use of SIEMENS's S7-200 Micro PLC, pump control using MICROMASTER 420 converter. This paper mainly introduces the control system software design of musical fountain，focusing on PLC programming and the transducer parameter settings.KEY WORDS:Musical fountain,PLC, TransducerII目录引言------------------------------------------------------------------------ 1 1 PLC基础知识简介----------------------------------------------------------- 2 1.1 PLC的产生和发展--------------------------------------------------------- 2 1.2 PLC的特点与应用--------------------------------------------------------- 21.3 PLC的工作原理及工作过程------------------------------------------------- 32 变频器基础---------------------------------------------------------------- 5 2.1 变频器概述--------------------------------------------------------------- 5 2.2 变频器技术的发展--------------------------------------------------------- 5 2.2.1 变频器的分类----------------------------------------------------------- 5 2.3 变频器的工作原理以及控制方式-------------------------------------------- 5 2.3.1 变频器的工作原理------------------------------------------------------ 5 2.3.2 变频器的控制方式------------------------------------------------------ 6 2.4 MICROMASTER 420概述----------------------------------------------------- 72.5 MM420变频器的电路结构--------------------------------------------------- 73 系统总体介绍------------------------------------------------------------- 10 3.1 音乐喷泉组成----------------------------------------------------------- 10 3.1.1 音乐喷泉水池设计----------------------------------------------------- 103.1.2 控制系统组成--------------------------------------------------------- 104 控制系统的硬件设计------------------------------------------------------- 13 4.1 PLC控制系统I/O口的估算------------------------------------------------- 13 4.2 PLC的选型--------------------------------------------------------------- 14 4.3 PLC输入/输出点分配------------------------------------------------------ 154.4 PLC控制接线图---------------------------------------------------------- 165 变频器及控制参数设计---------------------------------------------------- 18 5.1 变频器设计------------------------------------------------------------- 18 5.1.1 变频器选型----------------------------------------------------------- 18III5.2.2 变频器控制接线图----------------------------------------------------- 18 5.2 MM420变频器操作面板---------------------------------------------------- 19 5.3 变频器参数设置方法----------------------------------------------------- 20 5.4 变频器参数设置--------------------------------------------------------- 21 5.5 变频器控制说明--------------------------------------------------------- 22 5.5.1 系统参数设计说明----------------------------------------------------- 225.5.2 相关参数的说明------------------------------------------------------- 236 控制系统软件设计及调试--------------------------------------------------- 25 6.1 PLC控制流程------------------------------------------------------------ 25 6.2 主要控制程序----------------------------------------------------------- 28 6.3 PLC的调试-------------------------------------------------------------- 29 6.4 系统整体调试------------------------------------------------------------ 30结论----------------------------------------------------------------------- 31参考文献-------------------------------------------------------------------- 32致谢------------------------------------------------------------------------ 33附录1 音乐喷泉控制程序------------------------------------------------------ 34IV引言音乐喷泉是一个使用音乐的主体元素（频率，振幅，音调和节奏）与花型组合控制喷泉，水柱高度，距离变换和光的颜色组合与亮度变化。
开题报告基于plc和变频器的音乐喷泉控制系统设计
选题的意义 自从改革开放以来，我国的经济得到了飞速的发展，其中所带来的好处之一
3
指导教师意见：
分院审批意见：
签字： 年月日
签章： 年月日
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பைடு நூலகம்
所以，有人就说音乐喷泉已经不单单是一个具有观赏性的艺术水景，它已然 已成为了一个娱乐产业中的一份子，自身拥有很大的经济效益以及社会效益。
1
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究 步骤、方法及措施等）
课题研究 基于 plc 和变频器的音乐喷泉控制系统设计
研究的内容 针对传统的音乐喷泉反应速度慢以及它的喷出的水体的花样少的问题，从而 设计出一个完善的基于 PLC 和变频器的音乐喷泉控制系统、
要解决的问题 （1）音乐喷泉的系统设计 （2）音乐喷泉的整体结构的设计 （3）音乐喷泉硬件及软件的选择
预期目标 解决音乐喷泉喷射的时候跟不上音乐节奏的问题，以及解决传统音乐喷泉， 喷射花样单一的问题。
研究的步骤 第一阶段：查阅相关文献，收集相关资料、确定课题方案，并完成开题报告； 第二阶段：完成系统框架的构建，进行硬件设计以及软件设计； 第三阶段：编写程序，画流程图； 第四阶段：整理并完善相关的技术资料，并完成毕业设计论文及答辩。
研究的方法及措施 实验法以及文献法 了解音乐喷泉相关资料的文献并翻译，进行数据的采集、分析计算和
处理，提出几种可实行的方案，在实验室进行硬件焊接和软件调试。
基于PLC的花样喷泉系统设计_开题报告
二、研究的主要内容及预期目标
本文主要是设计一个花样喷泉系统，核心控制器是PLC，执行元件是电机。本文主要有三个内容。一个是关于电机和喷头的选择，第二个则是PLC的外部连接，第三个则是有关程序的编写，编程方法最好是梯形图或者功能图。程序设计的关键则是四个花样喷泉花样的衔接。
首先在Step7.Micro.Win.v4.0.4.16上编写程序，之后编译程序，最后测试程序，能否按照预定要求使PLC输出端输出信号。
三、研究方案（思路）
本文主要有三个内容。一个是关于电机和喷头的选择，第二个则是PLC的外部连接，第三个则是有关程序的编写。首先按照功率，电压，转速等要求选择电机。第二个确定所有I/O口以及他们的分配，第三是关于程序的编写，本次设计采用功能图的编程方式，写出运行流程图，之后改成规范的功能图。
四、论文泉系统设计
题目类型
综合
题目来源
自选
系别
专业
自动化
指导教师
职称
讲师
姓名
年级
学号
一、立题依据(国内外研究进展或选题背景、研究意义等)
基于PLC的音乐喷泉控制系统设计
基于PLC的音乐喷泉控制系统设计摘要：随着人们对娱乐的需求越来越高，音乐喷泉逐渐成为一种非常流行的娱乐设施。
本论文针对音乐喷泉的控制系统进行了研究，基于PLC实现了音乐喷泉的控制。
首先介绍了音乐喷泉的原理和基本构造，然后详细介绍了PLC的特点及其在音乐喷泉控制中的应用。
最后，本文描述了该系统的设计和实现过程，并进行了实验验证。
实验结果表明，该系统能够实现良好的控制效果和优异的实时性，满足音乐喷泉的需要。
关键词：音乐喷泉；PLC；控制系统；实验验证一、引言音乐喷泉是一种具有观赏性和艺术性的喷泉，通过把音乐、水流和灯光进行组合，使得水柱按照音乐的声音和节奏进行喷射，产生出美丽的水景效果。
当人们听到美妙的音乐时，同时看到如此优美的水景，一定会感到非常的惊艳和愉悦。
随着最近几年景观建设的迅速发展，音乐喷泉逐渐成为城市夜景中不可缺少的元素。
针对音乐喷泉控制的研究一直是一个热门话题，在音乐喷泉的控制系统中，传统的控制方式通常采用单片机加传感器的方式实现，但是该种方式有很多缺陷，如实时性较差、功能单一、使用成本较高等问题。
因此，本论文采用PLC控制器作为音乐喷泉控制的核心，实现了音乐喷泉的自动化控制。
二、音乐喷泉的原理和基本构造音乐喷泉是应用了现代科技的一种组合式娱乐设施，主要由音乐播放设备、灯光系统和喷泉设备组成。
在该系统中，音乐播放设备负责播放音乐，喷泉设备负责喷泉的形态，并加上灯光系统形成美丽的水景。
在音乐喷泉控制系统中，主要通过PLC控制设备实现对喷泉的控制，PLC控制器可根据要求进行多重控制，具有成本低、可靠性高、稳定性好、适应性广等优点，在喷泉控制系统中得到广泛的应用。
三、PLC的特点及在音乐喷泉控制中的应用PLC（Programmable Logic Controller）是一种可编程逻辑控制器，具有高可靠性、良好的实时性和强大的可编程性等优点。
相比传统的喷泉控制方式，PLC在音乐喷泉控制上的有以下几点主要优势：（1）PLC控制器具有稳定性高、可靠性好、可重复性强等特点，可以根据要求进行多重控制，确保音乐喷泉运行的稳定性和安全性。
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预期目标 解决音乐喷泉喷射的时候跟不上音乐节奏的问题，以及解决传统音乐喷泉， 喷射花样单一的问题。
研究的步骤 第一阶段：查阅相关文献，收集相关资料、确定课题方案，并完成开题报告； 第二阶段：完成系统框架的构建，进行硬件设计以及软件设计； 第三阶段：编写程序，画流程图； 第四阶段：整理并完善相关的技术资料，并完成毕业设计论文及答辩。
所以，有人就说音乐喷泉已经不单单是一个具有观赏性的艺术水景，它已然 已成为了一个娱乐产业中的一份子，自身拥有很大的经济效益以及社会效益。
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二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究 步骤、方法及措施等）
课题研究 基于 plc 和变频器的音乐喷泉控制系统设计
研究的内容 针对传统的音乐喷泉反应速度慢以及它的喷出的水体的花样少的问题，从而 设计出一个完善的基于 PLC 和变频器的音乐喷泉控制系统、
开题报告
毕业设计 （论文）题
目 题目类型
基于 plc 和变频器的音乐喷泉控制系统设计 工程设计（项目） 论文类□ 作品设计类□ 其他□
一、选题简介、意义
选题的简介 由于时代的不断进步，经济的不断发展，导致人们生活水平越来越高，而音
乐喷泉就是现在人们需求的产物，它不仅能美化周边的环境，还能给人们带来视 觉上的冲击以及听觉上的盛宴的双重感官刺激。它是水景、彩灯和音乐的三种结 合，它利用音乐节奏的变化，让自己融入与周遭的环境当中，以此来创造出多样 化的环境氛围，以此来满足现在人们对于物质与精神上面的双重享受。
就是导致了人们生活水平的不断提高，也使得现在的人们越来越注重精神层次上 面的追求，因此，城市环境的美观也成为现在人们越来越关心的事情。而喷泉它 就是一个具有很高的观赏性得艺术水景，所以城市的每个角落都会有它的身影的 出现，比如：公园、广场、美食街、住宅小区和酒店等等地方。它不仅具有观赏 性这样特点，它还能增加周围空气中的湿度，减少周围空气中的灰尘，降低周围 空气的温度。不仅净化周围的空气、美化周围的环境，还能给人们的生活增加了 许多的情调。
音乐喷泉喷射出水体的形式都是随着音乐的节奏而改变的，与传统的喷泉相 比，这个音乐喷泉更能受现在人们的追捧，因为它不仅有传统喷泉所给人们带来 视觉上的冲击，它还有彩灯颜色的变化，以及音乐的节奏的变化，给人们不仅是 视觉上面的感受，还有听觉上面的刺激，使得人们陶醉在音乐与水景的双重结合 之中。
选题的意义 自从改革开放以来，我国的经济得到了飞速的发展，其中所带来的好处之一
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指导教师意见：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分院审批意见：
签字： 年月日
签章： 年月日
4
4.3.1 整体设计 4.3.2PLC 的选型 4.3.3 变频器的选型 4.3.4 控制系统电路 4.4 音乐喷泉系统软件设计 4.4.1 音乐喷泉系统软件设计原则 4.4.2 音乐喷泉系统软件功能的构成 4.4.3 用例图 4.5 音乐喷泉控制系统设计 4.5.1 音乐喷泉控制形式 4.5.2 水形花样 4.6 音乐喷泉 PLC 控制系统设计 4.6.1 控制电路的硬件设计 4.6.2 控制电路的软件设计 总结 致谢 参考文献
研究的方法及措施 实验法以及文献法 了解音乐喷泉相关资料的文献并翻译，进行数据的采集、分析计算和
处理，提出几种可实行的方案，在实验室进行硬件焊接和软件调试。
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三、设计（论文）体系、结构（大纲） 1 绪论
1.1 研究的背景 1.2 研究的意义 1.3 音乐喷泉的现状 2 音乐喷泉的控制要求 2.1 音乐喷泉水型控制 2.2 音乐喷泉彩灯控制 3 音乐喷泉系统分析 3.1 音乐喷泉系统结构分析 3.2 音乐喷泉系统需求分析 3.3 音乐喷泉系统目标 4 音乐喷泉系统的整体结构的设计 4.1 音乐喷泉系统的设计原则 4.2 音乐喷泉系统的结构设计 4.3 音乐喷泉系统硬件的设计