2021年14期┆17
百家争鸣
易 敏
摘 要：经济全球化以来，我国社会经济飞速发展，人们的生活质量和生活水平得到了显著提高，对生活质量的要求也逐渐提高。音乐喷泉控制系统的造型和灯光可以根据音乐的音调自动连续变化，呈现出五颜六的花朵图案和绚丽的灯光变化，能有效满足人们对音乐欣赏和视觉效果的需求。为此，本文简要总结了
音乐喷泉的原理，分析了PLC 控制的优点，并对PLC 下的音乐喷泉控制系统的设计方案进行了深入的研究。
关键词：PLC ；音乐喷泉；系统设计 音乐喷泉控制系统的PLC 具有使用方便、可靠性高、适应性广、抗干扰能力强、通用性强、编程简单等特点。基于PLC 的系统在可扩展性和灵活性方面具有很大优势，根据控制程序在喷泉内部修改开关的选择，喷泉将能够成功实现喷水规律的改变，甚至在不改变硬件设备变化的条件下，仍然能够变化出新的样式。在很多大型购物中心甚至大型娱乐场所，基于PLC 的喷泉系统都具有自我诊断功能，通过该功能可以实现故障诊断，及时发现故障位置使维修时间缩短，因此，音乐喷泉的使用为人们提供了极大的方便。
一、音乐喷泉的原理
将声卡中的音乐信号取出来，其中的一部分主要是通过音响设备实现，另一路就是将电流信号从扬声器取出来，通过采用PLC 对形成的数字量进行限幅以及滤波处理后，再接着通过D/A 模块，生成直流电压信号，其中的电源范围是处于0到10V 之间。当变频器收到了信号之后，可以马上启动起来，最终可以形成水花不断随着音乐操作起来的流程。
二、PLC 下音乐喷泉控制系统设计方案 （一）PLC 控制的优点
第一，由于PLC 主机中使用的输入电源和输出电源彼此独立，因此在一定程度上可以防止电源干扰现象，并且有利于输入和输出之间的光电隔离，从而有效增强其抗干扰能力；第二，PLC 使用的包装是防尘、抗震和密封的，可以在非常恶劣的工作环境中使用；第三，PLC 设有监控电路，使CPU 能够稳定可靠地运行，进而起到很好的保护作用；第四，PLC 在输入和输出中有很多接口，这有利于多通道和多点控制，并且其选择的是模块化结构，能够为用户模块的维护和更新提供一定的便利。 （二）系统设计方案
系统总体设计框图如图1所示。PLC 和变频器是音乐喷泉控制系统的主要控制单元。通过F/V 转换电路、模/数转换电路、信号隔离电路等音乐信号处理电路采集音乐的不同频率变换的信号，然后将这些不同频率的信号组合起来，将其传送给PLC ，进而通过变频器控制喷泉水柱的高度来控制水泵的转速，使喷泉水柱的状态随音乐的变化而变化。变频器接收到经可编程控制器(PLC)处理后的音乐控制信号，同时输出交流电，会使交流电的频率随着音乐信号的变化而变化，从而实现对水泵转速的控制，这样就实现了系统喷泉水柱随音频信号节奏的改变而呈现出不同的喷
泉水柱的高度的变化效果；同时彩灯的变换也是通过PLC 控制，进而实现彩灯变换与音乐节奏的变换同步完成。
图1 系统整体设计方案
根据实际需要分析，两组单相潜水泵完全可以满足本音乐喷泉系统的水池设计的要求，外两圈喷泉水柱的压力和主喷头水柱的压力主要是采用12W 和55W 两种潜水泵来设计实现的。根据实际需要分析两组彩灯可以满足设计需要，这两组彩灯分为两圈分别装置在外圈喷头和中圈喷头下面，彩灯组的工作方式是成交替发光。使得该系统的音乐喷泉的水柱层次感显著，具有良好的视觉效果冲击力。
其具体控制情况包括以下几个方面：第一，音乐信号的处理。播放器播放音乐喷泉的乐曲，乐曲通过音箱设备放大输出；第二，水型与乐曲同步的控制。本系统提供了可用于调整喷泉输出的延时程序，用于达到水柱形态与音乐同步的效果。水柱形态会同音乐同时演示，在音乐节奏变换期间，水柱形态也保持同步变换；第三，潜水泵电动机的控制水泵是通过控制器内部的程序来实现控制的，系统播放的每一首音乐的固定程序都保存在控制器中，系统只需要播放相应的音乐就能实现对水泵的控制；第四，水型的节奏随动控制水柱形态的变换是通过A/D 对音频信号采集转换后通过对应的程序控制，通过变频器实现对潜水泵加速和减速控制，从而实现对不同音乐信号的直观感受。水柱形态的跳跃和摇摆会随着不同的音乐节奏同步变化，展现出音乐喷泉的视觉效果。
三、结语
综上所述，本文分析了音乐喷泉原理和PCL 的控制优势，并根据音乐喷泉的实际设计要求，保证了整个喷泉系统的控制，其中设计的控制核心采用了可编程控制器(PLC)处理系统，从而有效提升了音乐喷泉
控制系统的可靠性和灵活性。变频器实现了水泵的变速控制，满足了喷泉对水柱姿态显示的要求。另外，系统的喷泉水柱随着音乐节奏的变化而变化，实现了水柱姿态的变化，加上实时的彩灯变换，极大地满足了人们对喷泉表演效果的需求。 参考文献：
[1]王志远，刘宣宇.基于单片机输出PWM 波控制的音乐喷泉系统设计[J ].国外电子测量技术,2018,37(04):113-117.
（作者单位：湖南应用技术学院）
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