音乐喷泉毕业设计论文

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摘要

音乐喷泉是近年来出现的一种园林建筑与花式观赏相结合的一种产物。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需要可编程控制器来实现。

本课题结合任务设计书的要求，以音乐喷泉为研究对象，采用了西门子S7-300系列PLC作为喷泉的控制器。对音乐喷泉的控制系统的总体功能进行了分析，阐述了可编程控制器的组成和工作原理。提出了喷泉硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案，并对控制方式进行了设计和程序的编写。本设计改善了喷泉系统的控制品质，并真正地达到了实时控制的要求。

关键词：PLC；喷泉；控制系统

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目录

引言 (4)

第一章喷泉概述 (3)

1.1喷泉的意义 (5)

1.2喷泉的发展 (6)

1.3喷泉的种类 (7)

1.4喷泉涉及领域 (8)

第二章音乐喷泉设计方案 (9)

2.1 音乐喷泉设计示意图 (9)

2.2 音乐喷泉控制要求 (10)

2.3 喷泉设备使用简介 (10)

第三章控制系统方案设计 (15)

3.1 音乐喷泉控制系统整体设计 (15)

3.2 控制方案选择 (16)

3.3 变频器选择 (17)

3.4 计算机硬件系统组成 (19)

第四章硬件电路设计 (20)

4.1 控制系统硬件组成 (20)

4.2 PLC控制电路设计 (21)

4.3 电路原理图 (22)

4.4 PLC外部接线图 (24)

第五章软件程序流程图 (27)

5.1 系统整体流程图 (27)

5.2 梯形图 (27)

第六章调试过程 (28)

6.1 硬件调试 (28)

6.2 软件调试 (28)

第七章总结与展望 (29)

参考文献 (30)

附录 (31)

引言

在现代建筑设计中，特别是在园林建筑、旅游建筑以及其化大型公共建筑设计中，建筑师常常把自然界中的水引进设计中去，用水的艺术形态来补充和丰富人类的环境。不论是涓涓细流、平静台镜的水面，或是奔腾的瀑布、热情奔放的喷泉，都能成为建筑师创作的要素，或者形成以水景为建筑空间的景观中心，或者以水景作为建筑物的悦衬。如在设计中再巧妙地运用现代材料和雕塑艺术可以构成许多精美的环境和衬托出恰当的气氛。

常用的水景形式，主要为喷泉、瀑布、溪流、旋涡、波浪、镜池等等。可根据具体工程的自然条件（如地形、风向等），周围环境，单独采用某一水景形式或者采用几种形式的综合，以最少的能量消耗和基建投资，去获得最佳的艺术效果。同时在设计中应充分考虑管理条件、运转费用，合理确定所设计喷泉的复杂程度，否则，即使建成后，也难以长期正常运转。作为水景设计的关键专业之一的给排水专业，则应力从“水”的角度运用现代技术和设备，与其化专业密切协作来实现总的设计意图。

喷泉主要由喷水池、喷嘴、灯光照明、管道系统、水泵及控制设备等组成。近年来，将彩色的灯光、音乐与喷水的姿态结合起来，形成所谓舞蹈喷泉或音乐喷泉。喷泉与雕塑艺术结合起来则形成所谓雕塑喷泉，随着喷嘴构造形式的改变和安装位置、角度的不同，或者控制方式的变化，或者结合瀑布水景，还可形成模拟自然景观的涌泉，间歇泉、瀑布喷泉，呈现出各种喷水姿态。

场地设计

建造场地和水池形状的选择通常应依据两个原则：一是整体原则。喷泉处于特定的地理、人文环境中，是环境的一个组成部分，喷泉选址和几何尺度的确定必须服从环境的整体要求。二是实用原则。喷泉在总体规划下确定主题、水池的形状及大小，以及投资规模的确定应符合实际需要。

供水设计

喷泉一般都采用自循环方式。进水管的设计要求在较短时间内能充满水池。管路与水泵应贯彻结构紧骤、独立供水的原则，以便设备布局和系统的调试与控制。

喷头设计

喷泉喷头一般有三种基本类型：直流式、水膜式和雾化式。不同类型喷头的排列与组合，可以构造出千姿百态的喷泉形式。

灯光设计

喷泉的色彩来自两种光源，一种是水下彩色光源，另一种是水面外的投射光源。水下光源安装在喷头附近的水面下，投射光源则根据水形与流向确定其安装位置和照射方向。

控制设计

喷泉系统的控制方式通常有手动控制、程序控制和音乐控制三种。手动控制喷泉缺乏变化，但成本低廉。程序控制喷泉有丰富的水形变化。音乐控制喷泉采用无级调速控制，将音乐与水形变化完美结合，同时给人们以视觉和听觉的享受。

第一章喷泉概述

喷泉是园林、城市街道广场和公共建筑等的装饰品之一。喷泉对城市环境有多种价值，不仅能湿润周围购空气、清除尘埃，而且由于喷泉喷射U1的细小水珠与空气分子掩击，能产生出大量对人体有益的负氧离子。据对菜喷泉周围lIl定，喷水前空气中负氧离子的浓度为300个／毫升，正离子浓度为500个／毫九而喷水寸．A钟后，负氧离子浓度增加到300000个／毫升，正离子浓度增加到50000个／毫升。空气离子，尤其是负氧离子对人们的健康有良好的作用，被誉为“空气长寿素”。喷泉阅娜多姿的造型，欢快跳动的水花，还能使人振奋精执陶冶情愫，美化环境。因此，喷泉既有益于提高城市的文化艺术面貌，给人以美的享色又有益于环境保护，增进人的身心健康。

随着城市现代化，文明生产及园林、旅游等事业的发展，喷泉越来越受到人们的喜玖喷泉技术也在不断地发展，各式各样的喷泉正在各地竞相出现。它比较适宜于喜庆节日、大型群众集会的广场喷泉和城市主题雕塑喷泉，其水造型往往是简捷、明快、庄重、大方，给予人们团结进取、凝聚向上的感受在商业广场、购物中心以及游泳景点的大型激光彩色音乐喷泉，其动感十足的“水表演”，既欢快、跳跃，又抒情、富有诗意的“水舞蹈”，有些喷泉配之以水幕电影，给人们以变幻无穷，绚丽多姿的视听效果。河、湖自然水面上喷水高度超过百米的高水柱喷泉，其雄伟、壮观的水造型往往成为这个城市或旅游景点的特征之一。喷泉进入了住宅小区，多与建筑小品和雕塑相映、相伴，既有中、老年人们喜爱的幽静、典雅的风格，也有适于儿童嬉水，趣味十足的形式。松驰、舒适的环境氛围给人们愉悦的感受。

水是生命的核心，对于人类生存而言，水是最重要的因素之一，水不仅能够满足人们基本生活的需求，而且还能提高人们身心的舒适度，由于人们对于水的依赖和亲近，从人类活动开始，人们就依水而居，从古代的城镇发展开始，人们就不断地开发水的造景功能、娱乐功能和环保功能，喷泉作为城镇建设和园林造景的一部分，是满足人们文化需求和精神需求的产品和作品。查询古今中外的建筑史，园林史，其中有许多精美的喷泉成为城市或建筑的象征，这些传世佳作保留至今，它们是美化城市的神来之笔，在美化城市、美化环境中起到了画龙点睛的作用。陶冶和启迪着后人，为今天的喷泉的发展奠定了基础。

1.1音乐喷泉的意义

近年来，水景的应用技术发展很快，许多技术已大量应用于实践中，水艺景观已逐渐形成相对独立的工程分支，但在工程设计实践中系统的指导理论尚不完善。

水艺景观概括来说可以分为两大类：

一是利用地势或土建结构，仿照天然水景观而成。如溪流、瀑布、人工湖、养鱼池、泉涌、跌水等，这些在我国传统园林中的有较多应用。

二是完全依靠喷泉设备造景。各种各样的喷泉如音乐喷泉、程序控制喷泉、旱地喷泉、雾化喷泉等。这类水景是近年来才在建筑领域广泛应用的，但其发展速度很快。

各种水景工程，一般由以下几个方面构成：土建池体、管道阀门系统、动力水泵系统、灯光照明系统等。较大的水体或对水质观感要求较高的场所，还必须有水质处理系统。

随着人们对喷泉的造景功能、娱乐功能、环保功能认识的提高，开拓了喷泉的应用范围。

我们可以看到，喷泉比较适宜于喜庆节日、大型群众集会的广场喷泉和城市主题雕塑喷泉，其水造型往往是简捷、明快、庄重、大方，给予人们团结进取、凝聚向上的感受在商业广场、购物中心以及游泳景点的大型激光彩色音乐喷泉，其动感十足的“水表演”，既欢快、跳跃，又抒情、富有诗意的“水舞蹈”，有些喷泉配之以水幕电影，给人们以变幻无穷，绚丽多姿的视听效果。河、湖自然水面上喷水高度超过百米的高水柱喷泉，其雄伟、壮观的水造型往往成为这个城市或旅游景点的特征之一。

喷泉进入了住宅小区，多与建筑小品和雕塑相映、相伴，既有中、老年人们喜爱的幽静、