基于plc小型音乐喷泉设计最终版毕业论文
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1.1 PLC
1987年国际电工委员会（IEC）颁布的可编程控制器标准草案中对PLC作了如下的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，是专为在工业环境下应用而设计。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩展其功能的原则设计”。
毕业设计（论文）评语：
毕业设计（论文）总评成绩：
毕业设计（论文）答辩小组负责人签字：
年月日
摘
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。
关键词：音乐喷泉，软件设计,控制系源自文库，可编程控制器，变频器
Abstract
The purpose of this design is to produce a small PLC as control core, inverter to control the height of water column, based on the audio acquisition of small music fountain control system. System control core choose Micro SIEMENS company's S7-200 PLC, pump control MICROMASTER 420 frequency converter selection.
（2）袁任光，《可编程序控制器应用技术与实例》，华南理工大学出版社
（3）廖常初，《FX系列PLC编程及应用》，机械工业出版社
4.本毕业设计（论文）任务书于 年 月 日发出，应于 年 月 日前完成，然后提交毕业设计（论文）答辩委员会进行答辩。
专业教研组（系）负责人审核年月日
指导教师（导师组负责人）签发年月日
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。
Music fountain control system software design were introduced in this paper, introduces the program design of programmable controller and frequency inverter parameter Settings. This paper mainly divided into five parts, the first part briefly introduces the principle of PLC; The second part mainly introduces the principle of frequency converter and control system for the general introduction; The third part mainly introduces the system hardware design, the parameters of the frequency converter is designed, including system parameters setting method, parameter Settings and design specification; The fourth part mainly introduced the system software design including control system control process as well as the control core PLC programming; The fifth part introduced the system debugging of the contents of the relevant information.
Self-diagnosis of PLC has strong function, rapid convenient check fails, shorten maintenance time, therefore, to ensure the reliability and stability of the control system. But the cost is higher.
1. 可靠性高，抗干扰性强
2. 编程简单、使用方便
3. 易于安装、调试、维修
4. 功能完善，通用性强
5. 体积小，能耗低[2]
目前，PLC的种类很多，规格性能不一，通常可根据它的结构形式、容量或功能进行分类。按照结构形式分类，PLC可分为整体式PLC、模块式PLC、叠装式PLC；按照容量分类，PLC可分为小型PLC（I/O点数一般在256以下）、中型PLC（I/O点数一般在256~1024点之间）、大型PLC（I/O点数在1024以上）；按功能分类，PLC可分为低档机、中档机、高档机。
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。
PLC技术的高速发展，除了得益于工业自动化的客观需求外，主要还是它具有许多自身的优点。可编程控制器本质上是具有比较特殊体系结构的工业控制计算机，与一般的计算机相比具有更强的与工业过程相连的接口，同时具有更适用于控制要求的程序设计语言。因此可以说，可编程控制器是将计算机技术和电器控制技术有机地结合在一起。其特点主要表现有以下几个方面。
2.应完成的项目(论文提纲)：
（1）调研、搜集整理课题相关资料，完成外文资料的翻译，明确系统要完成的控制任务
（2）建立确定喷泉的整体设计方案
（3）硬件设计，包括具体器件选择
（4）软件设计，完成系统主程序和重要子程序，并对相关主要功能编程
（5） 编写毕业设计说明书，要求书写规范
3.参考资料以及说明：
（1）钟肇新 范建东 冯太合，《可编程序控制器原理及应用》华南理工大学出版
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。
第
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多年的历史,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代工业自动化的三大支柱。PLC主要以微处理器为核心，使用编写的程序进行逻辑控制、定时、算术和计算运算等，而且通过数字量和模拟量的输入/输出（I/O）来控制各种生产过程。现在应用最广泛在机电控制、电气控制、网络通信、数据采集、运输等多个领域。
本科毕业设计（论文）说明书
小型音乐喷泉设计
学院机电工程学院
专业班级09级机械2班
学生姓名
学生学号
指导教师
提交日期2013年5月19日
华南理工大学广州学院
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。
随着PLC迅速发展，功能越来越强大，应用范围也越来越广泛，形成了能够满足各种需要的PLC应用系统，PLC的发展逐渐体现出来以下趋势：
1.向小型化、微型化和、多功能化两个方向发展；
2.过程控制功能不断增强；
3.大力开发智能I/O模块；
4.与个人计算机日益紧密结合；
5.编程语言趋向标准化；
6.通讯与联网能力不断增强[1]。
保密□，在年解密后适用本授权书。
本学位论文属于
不保密□。
（请在以上方框内打“√”）
学位论文作者签名：日期：年月日
指导教师签名：日期：年月日
华 南 理 工 大 学 广 州 学 院
毕 业 设 计 （论文） 任 务 书
兹发给机械工程及自动化专业2班学生毕业设计（论文）任务书，内容如下：
1.毕业设计（论文）题目：小型音乐喷泉
PLC具有很强的自诊断功能，迅速方便的检查出故障，缩短检修时间，因而，确保控制系统的可靠性、稳定性。但成本较高。
本文主要介绍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。本文主要分为五个部分，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和对控制系统进行了总体介绍；第三部分主要介绍了系统硬件设计，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；第四部分主要介绍了系统软件设计包括控制系统控制流程以及控制核心PLC的编程；第五部分介绍了系统调试的相关情况的内容。
Key words:musical fountain, software design, control system, PLC, Transducer
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。
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。
作者签名： 日期： 年 月 日
学位论文版权使用授权书
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。本人授权华南理工大学广州学院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。
1987年国际电工委员会（IEC）颁布的可编程控制器标准草案中对PLC作了如下的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，是专为在工业环境下应用而设计。它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩展其功能的原则设计”。
毕业设计（论文）评语：
毕业设计（论文）总评成绩：
毕业设计（论文）答辩小组负责人签字：
年月日
摘
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。
关键词：音乐喷泉，软件设计,控制系源自文库，可编程控制器，变频器
Abstract
The purpose of this design is to produce a small PLC as control core, inverter to control the height of water column, based on the audio acquisition of small music fountain control system. System control core choose Micro SIEMENS company's S7-200 PLC, pump control MICROMASTER 420 frequency converter selection.
（2）袁任光，《可编程序控制器应用技术与实例》，华南理工大学出版社
（3）廖常初，《FX系列PLC编程及应用》，机械工业出版社
4.本毕业设计（论文）任务书于 年 月 日发出，应于 年 月 日前完成，然后提交毕业设计（论文）答辩委员会进行答辩。
专业教研组（系）负责人审核年月日
指导教师（导师组负责人）签发年月日
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。
Music fountain control system software design were introduced in this paper, introduces the program design of programmable controller and frequency inverter parameter Settings. This paper mainly divided into five parts, the first part briefly introduces the principle of PLC; The second part mainly introduces the principle of frequency converter and control system for the general introduction; The third part mainly introduces the system hardware design, the parameters of the frequency converter is designed, including system parameters setting method, parameter Settings and design specification; The fourth part mainly introduced the system software design including control system control process as well as the control core PLC programming; The fifth part introduced the system debugging of the contents of the relevant information.
Self-diagnosis of PLC has strong function, rapid convenient check fails, shorten maintenance time, therefore, to ensure the reliability and stability of the control system. But the cost is higher.
1. 可靠性高，抗干扰性强
2. 编程简单、使用方便
3. 易于安装、调试、维修
4. 功能完善，通用性强
5. 体积小，能耗低[2]
目前，PLC的种类很多，规格性能不一，通常可根据它的结构形式、容量或功能进行分类。按照结构形式分类，PLC可分为整体式PLC、模块式PLC、叠装式PLC；按照容量分类，PLC可分为小型PLC（I/O点数一般在256以下）、中型PLC（I/O点数一般在256~1024点之间）、大型PLC（I/O点数在1024以上）；按功能分类，PLC可分为低档机、中档机、高档机。
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。
PLC技术的高速发展，除了得益于工业自动化的客观需求外，主要还是它具有许多自身的优点。可编程控制器本质上是具有比较特殊体系结构的工业控制计算机，与一般的计算机相比具有更强的与工业过程相连的接口，同时具有更适用于控制要求的程序设计语言。因此可以说，可编程控制器是将计算机技术和电器控制技术有机地结合在一起。其特点主要表现有以下几个方面。
2.应完成的项目(论文提纲)：
（1）调研、搜集整理课题相关资料，完成外文资料的翻译，明确系统要完成的控制任务
（2）建立确定喷泉的整体设计方案
（3）硬件设计，包括具体器件选择
（4）软件设计，完成系统主程序和重要子程序，并对相关主要功能编程
（5） 编写毕业设计说明书，要求书写规范
3.参考资料以及说明：
（1）钟肇新 范建东 冯太合，《可编程序控制器原理及应用》华南理工大学出版
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。
第
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多年的历史,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代工业自动化的三大支柱。PLC主要以微处理器为核心，使用编写的程序进行逻辑控制、定时、算术和计算运算等，而且通过数字量和模拟量的输入/输出（I/O）来控制各种生产过程。现在应用最广泛在机电控制、电气控制、网络通信、数据采集、运输等多个领域。
本科毕业设计（论文）说明书
小型音乐喷泉设计
学院机电工程学院
专业班级09级机械2班
学生姓名
学生学号
指导教师
提交日期2013年5月19日
华南理工大学广州学院
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。
随着PLC迅速发展，功能越来越强大，应用范围也越来越广泛，形成了能够满足各种需要的PLC应用系统，PLC的发展逐渐体现出来以下趋势：
1.向小型化、微型化和、多功能化两个方向发展；
2.过程控制功能不断增强；
3.大力开发智能I/O模块；
4.与个人计算机日益紧密结合；
5.编程语言趋向标准化；
6.通讯与联网能力不断增强[1]。
保密□，在年解密后适用本授权书。
本学位论文属于
不保密□。
（请在以上方框内打“√”）
学位论文作者签名：日期：年月日
指导教师签名：日期：年月日
华 南 理 工 大 学 广 州 学 院
毕 业 设 计 （论文） 任 务 书
兹发给机械工程及自动化专业2班学生毕业设计（论文）任务书，内容如下：
1.毕业设计（论文）题目：小型音乐喷泉
PLC具有很强的自诊断功能，迅速方便的检查出故障，缩短检修时间，因而，确保控制系统的可靠性、稳定性。但成本较高。
本文主要介绍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。本文主要分为五个部分，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和对控制系统进行了总体介绍；第三部分主要介绍了系统硬件设计，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；第四部分主要介绍了系统软件设计包括控制系统控制流程以及控制核心PLC的编程；第五部分介绍了系统调试的相关情况的内容。
Key words:musical fountain, software design, control system, PLC, Transducer
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。
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。
作者签名： 日期： 年 月 日
学位论文版权使用授权书
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。本人授权华南理工大学广州学院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。