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1、北方民族大学学士学位论文 论文题目: 基于PLC的音乐喷泉控制系统设计 软件设计 北方民族大学教务处制毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规
2、定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使
3、用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘要本次设计的目的是制作一个以小型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。本文主要介绍
4、音乐喷泉控制系统的软件设计，着重介绍可编程控制器的程序设计和变频器的参数设置。本文主要分为六个部分，第一部分对PLC的原理进行了简单介绍；第二部分主要介绍变频器原理；第三部分对控制系统进行了总体介绍；第四部分主要介绍了设计变频器的参数设计，包括系统参数设置方法、参数设置以及参数设计说明；第五部分主要介绍了控制系统控制流程以及控制核心PLC的编程；最后介绍了系统调试的相关情况。 关键词：音乐喷泉，软件设计 ,控制系统，可编程控制器，变频器ABSTRACTThe purpose of this design is to design a small musical fountain based o
5、n the control system use a small PLC as the control of the core, inverter control water column height and the audio collection is the foundation of the system .We choose S7-200 Micro PLC as the core of the system and use MICROMASTER 420 to control pumps.This paper mainly introduces the control syste
6、m software design of musical fountain，focusing on PLC programming and the transducer parameter settings. This paper is divided into six parts, the first part introduces the working principle of PLC briefly; the second part mainly introduces the working principle of transducer; the third part introdu
7、ces the overall control system; the fourth part stresses the transducer parameter settings, including transducer parameter settings method, the relevant parameter settings and parameters description; the fifth part introduce the control process of the control system and the programming of PLC; Final
8、ly, introducing the debugging of the control system.KEY WORDS: musical fountain, software design, control system, PLC, Transducer目录前 言1第1章 PLC基础知识简介31.1 PLC的产生和发展31.2 PLC的特点、分类与应用41.3 PLC的基本结构41.4 PLC的工作原理及工作过程5第2章 变频器基础72.1 变频器概述72.2.1 变频器技术的发展72.2.2 变频器的分类82.3 变频器的工作原理以及控制方式82.3.1 变频器的工作原理82.3.2 变
9、频器的控制方式与性能92.4 MICROMASTER 420概述102.5 MM420变频器的电路结构11第3章 系统总体介绍133.1 音乐喷泉组成133.1.1 音乐喷泉水池设计133.1.2 控制系统组成133.2 变频器设计143.2.1 变频器选型143.2.2 变频器控制接线图143.2 PLC设计153.2.1 PLC选型153.2.2 PLC输入/输出点分配153.2.3 PLC控制接线图16第4章 变频器控制参数设计174.1 MM420变频器操作面板174.2 变频器参数设置方法184.2 变频器参数设置194.3 变频器控制说明204.3.1 系统参数设计说明204.3.
10、2 相关参数的说明20第5章 PLC控制系统设计255.1 PLC控制流程255.2 主要控制程序28第6章 系统调试306.1 PLC的调试306.2 系统整体调试30结 论32致谢34参考文献：35附录1 音乐喷泉控制程序36附录2 英文原文42附录3 中文原文47北方民族大学学士学位论文 基于PLC的音乐喷泉控制系统-软件设计前 言所谓音乐喷泉，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、明暗变化的喷泉。音乐喷泉是把现代控制技术应用于人工喷泉，是在程序控制喷泉的基础上加入了音乐控制系统，通过音乐控制喷泉的水形及灯光的变化，从而
11、达到喷泉水型、灯光及色彩的变化与音乐情绪的完美结合，使喷泉表演生动且富有内涵。目前音乐喷泉最常采用的控制方式为实时控制，即对音乐的主要音素进行全员实时跟踪采集、分解处理并转换成模拟量或数字量讯号，用以控制水泵的运行组合和转速变化，或用以控制液压伺服阀或电动调节阀的运行组合和开启度，同时相应控制灯光的组合变化。这种控制方式不必对音乐预先进行编辑处理，所以对任何新版音乐文件甚至现场即兴演奏都可响应。随着科学技术突飞猛进的发展，可编程控制器和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。利用小型PLC结合变频器的音乐喷泉控制系统，可以实现喷泉彩灯、水泵的多点控制，简单的接线和编程即可完
12、成水形灯光完美的伴随音乐节奏和情感，适合追求时尚的家居生活和娱乐场所等场合。以PLC与变频器为控制核心的音乐喷泉控制系统，将来自媒体设备的音频信号通过音频采集系统的识别，进行译码和编码后转换成控制信号，最终将信号输出到控制系统，使得所设计的音乐喷泉水形的变化能够伴随音乐，灯光的闪烁跟随音乐的节奏，实现了水形跟随音乐的旋律变化，灯光跟随预定程序变化，形成了声、光、水、色交融的美景，灯光、音响、水景统一的立体效果。基于小型PLC的音乐喷泉控制系统在实际生活中应用前景广阔，值得推广使用。在设计过程中我们选用可编程控制器来实现对音喷泉的控制。作为工业自动化的重要支柱之一的可编程控制器（PLC）以其高可
13、靠性和操作简便等特点引到了当今工业控制的潮流。PLC是一种新型的通用自动控制装置，它将传统的继电器接触器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体，专门为工业控制而设计，特别是目前在现场总线和工业控制网络方面的发展为自动化领域开辟了崭新的空间。PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。可编程控制器之所以越来越受到控制界
14、人士的重视，是由于它具有以下特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强。（2）配套齐全，功能完善，适用性强。（3）易学易用，深受工程技术人员欢迎。（4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。（5）体积小，重量轻，能耗低。由于音乐喷泉系统控制的复杂性，如果采用常规继电器控制，音乐喷泉控制的可靠性较差，并且接线复杂。采用PLC控制后，由于PLC是采用程序控制，是软接线，因此可靠性大大提高了。音乐喷泉的核心控制是由可编程控制器实现的，可编程控制器是整个系统的“大脑”，由程序实现用音乐频率转换的开关量去控制喷泉水柱和彩灯闪烁的变化。可编程控制器简化了控制线路，提高了工作的速度和可靠性以及系统操作的灵活性，也提升了喷泉工程的智能化性能。第1章 PLC基础知识简介PLC是在继电器控制技术、计算机技术和现代通信技术的基础上逐步发展起来的一项先进的技术。PLC从诞生至今,虽然只有短短的30年的历史,但是得到了异常迅猛的发展，在现代工业发展中PLC技术、CAD/CAM技术和机器人技术并称为当
