实训五 音乐喷泉控制
音乐喷泉自动控制系统设计
小型音乐喷泉自动控制系统摘要：鉴于目前中、大型音乐喷泉投入大，许多小型企事业单位一是没有这么大场地，二是没有这么多资金投入，使音乐喷泉的应用得到了限制，而我见许多单位为了美化环境都设置了喷泉，但其控制十分单调，缺乏观赏性。
为了改变这个现状，我就利用我从事的技术工作的经验，将现代新技术应用到这一块来。
这就是我研究这个题目的初衷。
它适用于中小型企事业单位甚至家庭，具有可观的实用价值。
关键词：音乐喷泉变频调速PLC 自动控制触摸屏前言：自2008 年到邯郸大学后，系统学习电气自动化知识对音乐喷泉操作进行了理论学习和考察。
学习电工专业课程《数字逻辑电路》、《PLC》、《电力拖动》之外，还自己学习电子方面的课程，如《音响》等，通过对市民乐园音乐喷泉系统的熟悉，发现该系统虽然效果好，功能多，宏伟壮观，但一次性投入实在太大，该系统单设计费用就花了200 万人民币，更不用说总投入了，它不是一般单位和个人可以承受得了的。
而许多中小型企业大部分都为了美化环境而建了喷泉系统，但其控制单一，缺乏变化，令观赏性大打折扣。
所以，我就一直想设计一套一次性投入不大，但观赏性相对较强、可靠性又高的价廉物美的、适用于中小型企事业单位的小型音乐喷泉自动控制系统。
通过几年的理论学习，我认为自己具备了这个实力，于是决定开发这个项目。
正文1 、方案设想对于小型企事业单位或家庭而言，要建立一个音乐喷泉系统，我认为一次性投入不能太大，与大型音乐喷泉系统相比，规模应大大缩小，功能也没有必要那么完备。
除具备随音乐变化外，再加上几种变化就可以满足需求。
就比原来仅仅单一手动调节水柱变化要强许多。
尤其对已有喷泉的单位，则投入将更小。
只需投入变频器一台或两台、PLC 一台、触摸屏一个、DVD 一台即可。
总投入应在2 万元以内（如果原喷泉功率不是十分大的话），是任何一个单位或富裕家庭都能承受的水平。
我的设想是利用音乐的高低通过PLC 控制变频器的输出频率，从而改变电动机转速，从而去改变水泵水柱的高低，利用变频器的多段速控制，不需要另外增加通讯模块，可降低成本，同时也具备15 种转速变化之多，基本可以反映出音乐强弱变化的全貌。
音乐喷泉控制器操作说明书
音乐喷泉控制器说明书一.概述当今喷泉工程和高新技术的结合正是历史发展的必然，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。
随着科学技术突飞猛进的发展，变频调速器技术正大步走进喷泉控制领域，发挥着不可替代的作用。
特别是一些小型喷泉只有一台潜水泵，其变化按常规讲只能是喷或不喷的变化，但如果引进变频调速器技术，其变化将是极其丰富的。
使用控制器能充分发挥变频调速器的特点，为您的喷泉工程增光添彩。
它可将来自光盘 CD、VCD、DVD的音乐信号自动转换成变频调速器所要求的控制信号。
输出信号与输入的音乐信号大小成线性关系，使喷泉的喷高随音乐信号大小变化，音乐、水花、彩灯融为一体，演出一场交响水诗。
控制器除以上把音频信号转化为模拟量信号，还可以在某点音频信号实行开关量输出，另外还带有音频启动信号。
所以该控制器不仅能控制变频器，而且还能控制固态继电器。
二．面板说明表2-1功能及动作原理1. 音频放大倍数旋钮：调节单位音频的对应输出电压。
如果输出电压随音频输入信号变化不大，输出电压只在很小范围内变化，则可调大放大倍数；如果在有很小的音频信号输入时输出信号就超过10V，并且启动电压不太高，那么就调小音频放大倍数。
2. 起始电压旋钮：起始电压是没有音频输入时，对外的输出电压。
调节起始电压可以确定变频器在没有音频信号时变频器的输出频率，当有音频信号输入时变频器输出频率是此基础上的叠加。
如果没有起始电压的情况下，当刚有音频信号输入时，变频器频率上升，而水泵是来不及出水的，这样音控效果就很不明显。
如果加了起始电压，水泵在没有音频信号的输入情况下就有出水，当有音频信号输入时，出水量增加，音控效果就比较明显。
3. 固态驱动设定电压旋钮：把开关（6）选择到固态显示，（7）上显示的频谱的大小对应固态驱动设定电压大小。
当输出电压大于固态驱动设定电压时，固态输出点对外输出，输出电压小于固态驱动设定电压时，固态输出点截止。
大学生音乐喷泉实训报告
一、实训背景与目的随着科技的进步和城市建设的不断发展，音乐喷泉作为一种集声、光、水、电于一体的现代城市景观，已成为提升城市品位和美化城市环境的重要手段。
为了让学生深入了解音乐喷泉的设计与施工过程，提高学生的专业技能和创新能力，我们选择了音乐喷泉作为实训项目。
本次实训旨在使学生掌握音乐喷泉的基本原理、设计方法、施工技术以及相关设备的使用，培养学生的团队合作能力和实践操作能力。
二、实训内容与过程（一）实训环境实训地点：XX大学工程实训中心实训时间：2023年3月至2023年5月实训人员：XX专业学生共20人，分为四个小组（二）实训内容1. 音乐喷泉基本原理与设计方法2. 音乐喷泉设备选型与配置3. 音乐喷泉施工技术4. 音乐喷泉调试与运行5. 音乐喷泉项目总结与评估（三）实训过程1. 理论学习阶段（2023年3月）在理论学习阶段，我们邀请相关领域的专家进行授课，使学生了解音乐喷泉的基本原理、设计方法、施工技术以及相关设备的使用。
同时，我们还组织学生阅读相关教材和资料，加深对音乐喷泉的认识。
2. 设计阶段（2023年4月）在设计阶段，学生根据所学知识，结合实际需求，分组进行音乐喷泉设计方案的设计。
设计内容包括喷泉形状、喷头选型、音乐编程、灯光设计等。
3. 施工阶段（2023年4月-5月）在施工阶段，学生按照设计方案，进行音乐喷泉的现场施工。
施工内容包括场地平整、管道铺设、喷头安装、灯光布置等。
4. 调试阶段（2023年5月）在调试阶段，学生根据音乐喷泉的运行情况，对喷泉进行调试，确保喷泉运行正常。
调试内容包括音乐播放、喷泉动作、灯光效果等。
5. 项目总结与评估（2023年5月）在项目总结与评估阶段，各小组对音乐喷泉项目进行总结，撰写项目报告，并对项目进行评估。
评估内容包括项目完成情况、设计创新点、团队合作情况等。
三、实训成果与收获（一）实训成果1. 完成了一座具有创新设计、美观实用的音乐喷泉。
2. 学生了解了音乐喷泉的基本原理、设计方法、施工技术以及相关设备的使用。
音乐喷泉的电脑控制系统及控制方式
通过电脑控制系统，可以对喷泉进行编程控制，实现多种 水形、灯光组合的自动表演，提高喷泉的观赏性和艺术性 。
控制方式在音乐喷泉中的应用场景
手动控制
在手动控制模式下，操作人员可以通过控制台或遥控器对喷泉进 行实时控制，适用于调试和应急处理。
自动控制
自动控制方式可以根据预设程序或外部信号自动调整喷泉的状态， 适用于日常表演和自动化管理。
水幕电影音乐喷泉是一种结合了水幕 投影和音乐喷泉的表演形式。在这种 表演中，电脑控制系统可以精确控制 水幕的高度、宽度和透明度，同时配 合音乐喷泉的表演，营造出更加震撼 和梦幻的视觉效果。
交互式音乐喷泉是一种能够与观众互 动的喷泉表演形式。在这种表演中， 电脑控制系统可以实时接收观众的指 令或信号，调整喷泉的表演形式和内 容，实现与观众的互动和交流。同时 ，控制方式也可以根据观众的反馈进 行调整和优化，提高观众的参与度和 体验感。
02
音乐喷泉的电脑控制系统
电脑控制系统的组成
硬件部分
包括计算机、可编程控制器、传感器 、执行器等设备，用于实现喷泉设备 的控制和监测。
软件部分
包括控制软件、音乐播放软件等，用 于实现喷泉设备的自动化控制和音乐 同步播放。
电脑控制系统的功能
控制功能
通过电脑控制系统，可以实现对 喷泉设备的精确控制，包括水柱
随着技术的不断发展，音乐喷泉的电脑控制系统及控制方式将面临更多的技术挑战，如如 何提高系统的稳定性和可靠性、如何降低能耗等。
市场竞争
随着市场竞争的加剧，音乐喷泉的电脑控制系统及控制方式将面临更加激烈的市场竞争， 需要不断提高产品质量和服务水平。
机遇
随着人们对文化娱乐的需求不断增加，音乐喷泉作为一种独特的艺术形式将迎来更多的发 展机遇。同时，随着技术的不断创新和发展，音乐喷泉的电脑控制系统及控制方式将有更 加广阔的应用前景和发展空间。
喷泉模拟控制
L1L2L3L4L8L7L12L5L6L11L10L9喷泉的模拟控制一、 实验目的1.实现隔灯闪烁的功能，形成喷泉的模拟。
2.学习应用移位寄存器对连续的中间继电器赋值1，实现灯的闪烁循环。
二、 实验内容下图中，隔灯闪烁：L1亮0.5秒后灭，接着L2亮0.5秒后灭， 接着L3亮0.5秒后灭，接着L4亮0.5秒后灭，接着L5、L9亮0.5秒后灭，接着L6、L10亮0.5秒后灭，接着L7、L11亮0.5秒后灭，接着L8、L12亮0.5秒后灭，L1亮0.5秒后灭，如此循环下去。
I/O 分配表：输入信号开始按钮SB1 I0.0 停止按钮SB2I0.1输出信号L1灯 M10.1控制的Q0.0 L2灯 M10.2控制的Q0.1 L3灯 M10.3控制的Q0.2 L4灯 M10.4控制的Q0.3 L5灯和L9灯 M10.5控制的Q0.4 L6灯和L10灯 M10.6控制的Q0.5 L7灯和L11灯 M10.7控制的Q0.6 L8灯和L12灯 M11.0控制的Q0.7语句表程序： Network 1// I0.1为1时将灯都清零 LD I0.1R M10.1, 8Network 2// I0.0按下时间满足定时器设定时间，M10.0为1，设定到SHRB的DATA中去LD I0.0O M11.0= M10.0Network 3// 启动T38定时器LD I0.0O M0.1AN I0.1= M0.1Network 4// M0.0实现定时器每隔0.5秒定时LD M0.1AN M0.0TON T38, 5Network 5// 一次定时加计数1，移位8次LD T38LD C0CTU C0, 8Network 6// 循环100次LD C0LD C1CTU C1, 100Network 7// 定时时间到开通SHRB进行移位LD T38= M0.0Network 8// 移位LD M0.0SHRB M10.0, M10.1, 8Network 9// 显示LD M10.1 = Q0.0 Network 10LD M10.2 = Q0.1 Network 11LD M10.3 = Q0.2 Network 12LD M10.4 = Q0.3 Network 13LD M10.5 = Q0.4 Network 14LD M10.6 = Q0.5 Network 15LD M10.7 = Q0.6 Network 16LD M11.0 = Q0.7。
音乐喷泉PLC控制
音乐喷泉不仅为市民和游客提供观赏和娱乐的场所 ，同时也是人们放松心情、享受生活的理想场所。
节能环保
采用PLC控制技术，能够实现音乐喷泉的智能化和精 细化管理，从而达到节能环保的目的。
音乐喷泉概述
音乐喷泉定义
音乐喷泉是一种将水、音乐、灯光等元素有机结合的综合性水景艺术，通过计算机控制技 术和特定的水型设计，实现喷泉造型和音乐旋律的同步变化。
音乐喷泉组成
音乐喷泉主要由水泵、喷头、灯光设备、音响系统、控制系统等组成。其中，控制系统是 整个音乐喷泉的核心部分，负责接收和处理音乐信号，控制水泵、灯光和音响等设备的运 行。
音乐喷泉工作原理
音乐喷泉的工作原理是将音乐信号转换为控制信号，通过PLC控制器对水泵、灯光和音响 等设备进行精确的控制。同时，PLC控制器还能够根据音乐旋律的变化，实时调整喷泉造 型和灯光效果，实现音乐、水景和灯光的完美融合。
06
总结与展望
项目成果总结
成功实现音乐喷泉的PLC控制
通过PLC编程，实现了音乐喷泉与音乐的同步，喷泉的水柱、灯光等能够随着音乐的节奏和旋律 变化而变化，达到了预期的效果。
提高了喷泉的观赏性和艺术性
通过PLC控制，喷泉的表现力得到了极大的提升，水柱的高低、灯光的色彩和音乐的旋律相互配 合，形成了一幅幅美丽的画面，给观众带来了更加愉悦的观赏体验。
节能环保，降低运营成本
高效能耗控制
PLC控制系统能够实时监测音乐喷 泉的能耗情况，并根据实际需求 进行智能调节，降低能耗，达到 节能环保的效果。
长寿命设计
PLC控制系统采用高品质元器件和 长寿命设计，减少更换和维护的 频率，降低运营成本。
智能化管理
通过PLC控制系统对音乐喷泉进行 智能化管理，可以实现远程监控、 故障诊断、数据分析等功能，提 高管理效率，降低人力成本。
音乐喷泉控制实验报告
音乐喷泉控制实验报告实验题目：音乐喷泉控制实验报告一、实验目的本实验旨在探究音乐喷泉的控制原理，并通过实验验证控制方法的可行性，为音乐喷泉的设计与实现提供依据。
二、实验原理音乐喷泉是一种通过调控喷泉水柱高度和流动变化来与音乐实现同步的艺术装置。
其主要原理是通过改变喷泉水柱的流速、流量和喷水孔的大小来实现喷泉水柱的高度控制。
喷泉的控制系统主要由音乐控制装置和水控控制装置组成。
音乐控制装置主要通过声音信号传感器来采集声音信号，并通过信号处理将声音信号转化为控制信号，进而控制水泵的运行速度和喷泉水柱的高度。
水控控制装置主要包括调节阀、压力传感器、控制算法等，通过控制水控设备来调节水的流速和流量，从而控制喷泉水柱的高度。
三、实验步骤1. 搭建实验平台：搭建音乐喷泉的控制系统平台，包括水泵、调节阀、喷泉装置、音乐控制装置等。
2. 测试水控系统：通过调节阀控制水泵的流速和喷泉水柱的高度，测试水控系统的性能和精度。
3. 测试音乐控制系统：将音频信号输入音乐控制装置，观察喷泉水柱的高度是否能够与音乐实现同步，并调节音频信号的频率和振幅进行验证。
4. 综合测试：将音频信号和水控系统进行综合测试，观察喷泉水柱的高度是否能够与音乐实现同步并实现精确控制。
四、实验结果与分析经过实验测试，音乐喷泉的控制系统能够实现与音乐的同步控制。
在调节阀控制水流速度的过程中，通过改变调节阀的开度可以实现水柱高度的调节。
音乐控制装置能够对输入的声音信号进行精确的处理，将其转化为控制信号，并通过控制水泵的运行速度来调节水流量，从而实现控制喷泉水柱高度的目的。
实验结果显示，喷泉水柱的高度可以根据输入的音乐信号进行同步控制。
当音乐节奏较快且音频振幅较大时，喷泉水柱高度随之增加；当音乐节奏较慢且音频振幅较小时，喷泉水柱高度随之减小。
实验结果表明音乐控制装置在音乐节奏较复杂的情况下也能实现准确的控制效果。
五、实验总结通过本次实验，我们成功实现了音乐喷泉的控制系统，并验证了其准确性和可行性。
学习版音乐喷泉PLC控制.ppt
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一、项目介绍
音乐喷泉的控制面板
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3
二、相关知识
1、INV（“/”)取反指令 2、NOP（空操作）指令 3、END（程序结束）指令 4、脉冲微分指令PLS、
PLF
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1、INV（“/”)取反指令
• 指令功能：将该指令前的运算结果取反。 • 说明： 1）INV指令是将INV指令执行之前的结果取反，该指令不需
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三、任务实施
音乐喷泉的控制面板
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1、输入/输出分配表 音乐喷泉控制电路的输入/输出分配表 ：
输入
输入设备
代号
启动按钮（常开） SD
输入点编号 X000
输出
输出设备
代号
喷泉1模拟指示灯 1号灯
喷泉2模拟指示灯 2号灯
喷泉3模拟指示灯 3号灯
喷泉4模拟指示灯 4号灯
喷泉5模拟指示灯 5号灯
1）当执行到END指令时，不再扫描和执行END指令后面的 程序，即结束程序的扫描和执行，转入到输出处理阶段。 2）在程序调试时，可在程序中插入若干END指令，将程序 划分若干段，在确定前面程序段无误后，依次删除END指 令，直至调试结束。
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4、脉冲微分指令PLS、PLF
❖指令的作用 ➢PLS (Pulse) ：上升沿微分输出指令 ➢PLF：下降沿微分输出指令
定时器累计计时
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四、知识拓宽
3、振荡电路 （2）应用特殊辅助继电器M8013时钟产生振荡电
路
M8013为1s的时钟脉冲
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四、知识拓宽
4、分频电路
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归纳法、 提问法、 总结法
（2 分钟）
（3）示范 I/O 端口分配
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
PLC 地址 （PLC 端子） 电气符号 （面板端子） X00 Y00 Y01 Y02 Y03 Y04 Y05 Y06 Y07 SD 1 2 3 4 5 6 7 8 启动
功能说明 喷泉 1 模拟指示灯 喷泉 2 模拟指示灯 喷泉 3 模拟指示灯 喷泉 4 模拟指示灯 喷泉 5 模拟指示灯 喷泉 6 模拟指示灯 喷泉 7 模拟指示灯 喷泉 8 模拟指示灯 电源端 （ 195 分 钟） 讲述法 过程中让 学生认真 记录编程 步骤 （40 分 钟）
（ 13 分 钟）
1．课后总结 （1）回收实习任务书，并检查、运行每个工位学生调试出的程序。 （2）学生清扫实习场地，并做好实训设备完好性的检查。 （3）总结学生实训操作期间出现的共性和个性问题，并请学生对自己的 实训成果及实训期间的表现进行自我点评。 2. 布置作业 （1）课后作业： 尝试用其他不同于示例程序所用的指令编译新程序，实现新的 控制过程。 五、教学后记 在本次实验课中，大多数学生都可以掌握右位移指令的用法，但有些学 生还不能熟练运用到程序中。因此，在今后的实训中要多做些新的程序。 （附：多媒体课件）
邳州车辐中等专业学校实习教案
任课教师 姓 名 第 任课 班级 周星期 （ 月 科 目 6 PLC 原理及应用 审批 授课日期 课题 课型 日） 本教案授课节数
实训五 音乐喷泉控制 实训课 1.知识目标：使学生掌握位右移指令的使用及编程方法。
教学 目的
2.操作目标： （1）使学生掌握音乐喷泉控制系统的接线、调试、操作方法； （2）锻炼学生使用可编程控制器的编程思路。 3.德育目标：培养学生养成严格遵守操作规范、安全操作规程的良好习惯，并培养 其养成良好的职业道德，全程做到安全生产、文明生产。 1.使学生掌握位右移指令的使用及编程方法。 2.使学生掌握音乐喷泉控制系统的接线、调试、操作方法。 3.使学生锻炼自己的编程思路。 1.使学生掌握音乐喷泉控制系统的接线、调试、操作方法。 2.使学生锻炼自己的编程思路。 1. 教学教具：投影仪、电脑、可编程控制器实训设备、A10 实训挂箱、3 号实训导 线、SC-09 通讯电缆、多媒体教学课件 2. 教学方法：讲解法、提问启发法、示范操作演示法、指导操作练习法、案例教 学法、电化教学法、归纳总结法 2. 学生工位分配。
主机 COM0、COM1、COM2 等接电源 GND
（4）示范画出控制接线图
图 1-6 （5）按照控制接线图示范连接控制回路 （6）示范编写并调试程序 （7） 将编译无误的控制程序下载至 PLC 中， 并将模式选择开关拨至 RUN 状态； （8）拨动启动开关 SD 为 ON 状态，观察并记录喷泉 “水流”状态； 2.组织学生分组实习训练及注意事项 学生自主 （1）分组实习：全班学生 46 人，分为 23 组，每组 2 人，23 个工位，每个 分析 工位 2 人。 （2）注意事项：a.硬件连接时，PLC 输入端 COM 点不可接电源地端，也不 可接输出端 COM 点。 老师巡回 三、巡回指导 1.第一次巡回指导，重点检查学生：硬件连接时，PLC 输入端 COM 点不可 接电源地端，也不可接输出端 COM 点； 2.第二次巡回指导， 重点检查学生： 下载程序时， 一定留意 PLC 要打在 RUN 的状态； 3.第一次巡回指导，重点引导学生：如果程序出现问题时，或运行结果与 控制要求出现偏差时，要学会如何自己调试程序。 四、结束指导 指导 指导操作 练习法 巡回指导 检查法
教学 重点 教学 难点 教学方法 教学手段 教具设备
课前准备：1. 实训设备、实习任务书、评分标准及多媒体课件的准备； 教学过程【含课前准备；一、讲授指导（1.组织教学；2.复习提问；3.导入新课；4.讲授 新课） ；二、示范指导（1.示范操作；2.组织学生分组练习及注意事项） ；三、巡回指导；四、 结束指导（1.课后总结；2.布置作业） ；五、板书板画设计与时间分配】 一、讲授指导 1. 组织教学： （1）组织学生提前 8 分钟集合点名，记录学生考勤；检查学生是否整齐着装 （工作服、鞋） ，仪容仪表是否符合课题实习教学或安全操作规程的要求；进行课 堂纪律及安全教育。由班长组织提前 3 分钟进入实习课堂准备上课。 (2)上课，师生问候：师： “上课！，班长： ” “起立！，师： ” “同学们好！，生： ” “老师好！，师“请坐！ ” ” （1 分钟） 备 注
2. 复习提问： 回顾上次课的置位/复位指令的使用。 并试编写试编写八人抢答器的 程序。 3．导入新课 我们夜晚广场的音乐喷泉自然也可由 PLC 来控制。 实训五 音乐喷泉控制 4． 讲授新课 （1） 讲解相关理论知识 位右移指令使用
备
注
（3 分钟） 谈话法 （1 分钟） （实例导 入法）
指令解读：对于 n1（移位寄存器的长度）的位元件进行 n2 位的右移动 的指令；当采用脉冲执行型指令时，驱动输入每一次由 OFF→ON 变化时，执 行 n2 位移位。 例： （15 分 钟） 讲解法 展示程序 在软件中 程序解析： X0 每按一下，Y8～Y0 顺次接通点亮。 二、示范指导 1．示范操作 （1）示范分析控制要求 1）置位启动开关 SD 为 ON 时，LED 指示灯依次循环显示 1→2→3„→8 →1、2→3、4→5、6→7、8→1、2、3→4、5、6→7、8→1→2„，模拟当前 喷泉 “水流”状态。 2）置位启动开关 SD 为 OFF 时，LED 指示灯停止显示，系统停止工作。 （2）示范分析程序流程图 示范操作 演示法 慢速：边 分析讲解 边示范操 作 （1 分钟） 分发实习 任务 的运行结 果