基于PLC的音樂噴泉的控制系統設計摘要：十九世紀二十世紀以來，全球經濟水平和科技水平高速發展。當物質生活逐漸被滿足后，人們也開始追求精神需求，為此創造出了許多新產物，音樂噴泉便是其中之一。它結合了音樂的韻律和噴泉的動感，給人們帶來一場視聽盛宴，是視覺聽覺的雙重享受，讓人們精神世界得到充分的滿足。近年來，我國科技水平蒸蒸日上，可編程控制器也日新月異，對其控制和設計的需求也在不斷提高。因而，可編程控制器占領了控制系統不可或缺的一部分。該篇文章中的系統主要針對音樂噴泉進行設計，介紹的是一種微型的音樂噴泉的控制系統。本系統采用西門子PLC進行控制。在這個設計中，PLC是這個設計的核心，最基礎的是對音樂內容的采集，運用變頻器控制水泵作為輸出，噴泉中布置的幾組燈光是由PLC控制變頻器來變換的。播放音樂，與此同時，通過控制水流的變化，完成音樂噴泉的動態效果。本文關于控制系統的設計重點包含：選擇PLC的型號、輸入/輸出的分布，選擇變頻器（型號為：西門子MM440）；PLC和變頻器的連線圖；也著重介紹了MM4440變頻機原理。如果系統運行起來，音樂響起，多個水泵噴頭會分別開始工作，上下燈光也會隨之變化，視覺效果和聽覺效果相聯合，讓人們的觀感得到滿足。關鍵詞：音樂噴泉；PLC；控制系統目錄一、緒論 1TOC\o"1-3"\h\u18593（一）課題發展背景與現狀 130498（二）課題的研究內容 220097二、系統的總體設計 310803（一）噴泉平面示意圖 34700（二）控制系統框圖 3179411.運放模塊 431992.PLC模塊 4250743.變頻器模塊 4416178.其他硬件模塊 418326三、硬件設計 525391（一）運放模塊 529318（二）PLC模塊 5237611.PLC介紹 5227662.PLC選型 6265683.PLC擴展模塊的選 7217814.控制系統的I/O口地址分配 954565.PLC接線圖 1131526（三）變頻器模塊 12228471.變頻器的工作原理 12180682.變頻器的選型 131126（四）其他硬件模塊 1690681.水泵的選擇 16161522.彩燈的選擇 1615174四、控制系統設計 1727866（一）PLC控制流程圖 1727321（二）變頻器控制流程圖 1827261五、系統調試 1811135六、結論和期望 1925146參考文獻 21一、緒論音樂噴泉是近幾十年才興起的一種將娛樂性和觀賞性相結合的景觀。它將泉水，音樂和彩色燈光色彩相融合，將這樣讓人賞心悅目的景觀呈現在大眾面前。同時引進了先進的科技，讓這個“音樂噴泉”變得更有魅力，“水上芭蕾”的美稱也傳遍了全國各地。該篇的設計中主要采用PLC作為它的控制核心。其中內置包含的微處理器，相比較于傳統技術，如計算機，繼電器控制，數字以及通信技術等，小小的它包含它的前輩們幾乎所有的特點，編程較簡易、功耗低等等。如今許多自動化系統的控制系統都是由PLC實現的。本文系統的核心PLC中的微處理器集有程序簡潔，能耗少等多重優點。如今PLC幾乎占領了自動控制設備的市場。本項目旨在通過一個微型廣場音樂噴泉的plc控制器的開發，來強化理論與實際相結合的能力，并了解PLC的設計過程和方法，這一章簡要地闡述了本文的研究背景和研究的基本問題。

（一）課題發展背景與現狀音樂噴泉是一種很有吸引力的物品，它是具有娛樂和觀賞性質且可以變化的噴泉。首個音樂噴水池是在一九三零年在德國開始的。再到一九五二年，它再次回到紐約展出。次年初，美國第一次舉行了音樂噴泉的表演，隨著音樂聲，水柱上下起伏，非常地壯觀。當時竟有一百五十萬觀眾圍觀。現在，隨著科技的發展，音樂噴泉也越來越精致了。該控制器最初的設計理念是：通過對某模塊中語音信號的捕捉，并把信號轉化為能夠被直接辨識的數量化、模擬化信號，再通過某些其他的方法進行操作，然后通過一個繼電器或電子開關，從而使得管路中的電磁閥門相應得變換。現如今，PLC和變頻器并肩，逐步入侵整個控制的市場，壟斷了整個控制體系。這一次的計劃就是有關采用PLC和變頻調速裝置為主要控制單元，以聲音采集單元為副，通過特殊的譯碼和譯碼方式把聲音信號轉化成可供PLC辨識的控制信號。接著

該控制系統的操作程式可對不同的噴泉及不同的光線進行調節，使得聲音、光線、水流融為一體，從而實現立體的視覺效果。目前，對音樂信號進行實時監控，也就是對音頻進行實時追蹤與采集，將其轉化成模擬或數碼信號，并利用變頻器的頻率來對泵的狀況進行控制，或者對電控閥門的工作方式進行檢測，也可以對液力伺服閥門進行監控，對燈光進行操控。該控制方式無須預先對樂曲進行加工或修改，因而能夠在任意情況下進行彈奏。從操控方法的角度來看，它可以分為無數種類型，比如：以MCU為中心，以PLC為中心；有的是“單電池”，有的是通過觸點和閥門來直接進行操作，有的則是以先進的編程方式來完成各種奇妙的結果。一個可以自動調節的音樂噴水池的控制裝置。形態和演奏的音樂可以在同一時間發生改變，并維持某種程度的相對穩定性，從而創造出一種精美絕倫的風景，體現了音樂的意蘊和主旋律。目前，音樂噴泉廣泛應用于商場，景區，庭院，游泳池，公園等地。REF_Ref1668288902\r\h[2]。

（二）課題的研究內容本篇文章結合多種不同類型的儀器來設計音樂噴泉系統。首先，必須熟練地運用PLC，以達到設計控制器的需求。之后，聲音信號作為一種控制信息，通過計算機將音頻信號直接傳送給數據獲取模塊，從而降低了外部因素造成的無謂的干擾，從而實現對頻率轉換的控制。這樣，就可以讓噴水池隨著音樂的變換而改變。在此基礎上，這個控制器的設計存在以下幾個難點：第一點：選擇PLC，需要有對應I/O端口數目的主機，因此還必須擴充我們的PLC。第二點：信號需要一個轉換才能被接收。在該篇文章中，我們研制了一種將聲音信號轉化成電流信號的運放回路。第三點：頻率轉換的工作原則和設定的參數。一旦決定好了，就不要忘了要學習它的工作原理和工作方法。了解清楚變頻調速的機理和工作模式，才能控制它正常地進行工作。另外還要設定變頻調速系統的參數，設定正確的數值變頻調速系統才能夠精確地實現對水泵的精確控制，達到我們設計的目標。第四點：水泵的電機交替工作會在某段時間內產生一定的瞬態電壓，從而影響到傳輸的穩定性；變頻調速系統在運行過程中會產生很大的電流頻率降低；費用問題，例如機器和裝備費用；在此基礎上，還應從系統的穩定與可擴充性兩方面加以考量。為滿足本項目的設計需求和以上問題，本文將各個章節的主要組成按以下順序排列：第一章為導論，簡要地闡述了該技術的歷史發展和當下狀況，并且對全文的主要研究目標做了簡單的介紹。第二章是設計概述，大致得介紹了該PLC音樂噴頭的控制系統以及其大致的總體設計以及其設計需求。第三章是對該項目所采用的PLC進行了詳細的硬件設計介紹，并對該方案的性能進行了簡要地闡述。和本系統所采用的PLC擴充模組、PLC與其他設備連接的線路、PLC輸入/輸出的分布等。第二節對變頻調速系統的工作機理和實現方法進行了闡述。第四章主要闡述了控制軟件的編程和流程順序。重點介紹了PLC在該系統中的流程，并給出了它的工作流程圖。請參閱附件一。第五章是對本論文的系統進行了測試。

二、系統的總體設計（一）噴泉平面示意圖本次的方案是面向一個小的廣場，一座不到25平方米的小型噴泉。在圖2-1中顯示了整體的音樂噴水池的布局方案（俯視圖）。噴水池的總體形狀為長方形，分為上層、中層和下層，在中層設置有八個泵頭（MO~M7)，在上部和下部（包括中部的兩側）分別設置一套燈光（每套8個，總共16個）。通過一個變頻調速的泵來對噴頭M3和M4進行控制，并且各設置六個泵分別與噴頭M0~2和M5~7相連。圖2-1噴泉平面示意圖（二）控制系統框圖圖2-2中顯示了該控制體系的框圖。本系統主要由西門子s7-200、變頻器、噴頭、燈等硬件構成。在接收到聲音訊號后，轉化成可被PLC監測到的訊號，然后由PLC進行數據處理和變換，按此來使變頻器受控，并管理接觸器，進而實現水壓變化，實現了水流隨著音樂律動變化的美景。圖2-2控制系統框圖

1.運放模塊本板塊將會描述一個運放程序的過程。并對系統中的數據傳輸、數據的獲取等問題進行說明。這是一種由LM324組成的運放系統，通過將計算機產生的聲音信號轉換為直流電的形式，流通到plc。2.PLC模塊該部分解釋了選擇plc型號的過程，并對PLC進行了簡要的闡述。文中還給出了對于PLC的擴充模塊的詳盡的敘述。本文還介紹了在控制中如何實現輸入/輸出端口的配置，以達到對資源的有效使用、不產生浪費和降低生產成本的目的。并配有接線示意圖。3.變頻器模塊本節重點介紹變頻器機制和相關模型。變頻器接收來自PLC的控制信息，并將其發送給泵電機，以控制泵電機的工作頻率。4.其他硬件模塊本模塊的重點是系統的輸出部分。它包括幾組水泵和彩色的燈。水泵部分介紹了本項目中使用的水泵類型，并提供了相關的技術參數。彩燈部分介紹了適合這種設計的彩燈型號，并提供了相關的技術規格。三、硬件設計（一）運放模塊計算機輸出的音頻信號是一個交流信號，二十毫安以內的直流信號是我們所需要的。因此，第一步是將計算機的聲音輸出轉換為直流信號，然后進行轉換，將其轉換為二十毫安及以下的直流電。在下面的電路圖3-1中可以看到，該系統采用LM324芯片進行數據變換，電流方向從左到右為進入至輸出。通過VI對計算機的輸出音頻進行仿真，通過PR變換，可以調整輸出的幅值。U1A將整流濾波進行放大從而轉換為零至兩伏特的直流信號，U1B作為緩存和隔離的功能，U1C和U1D將零到兩伏特的直流電變換為零到二十毫安的交流電信號。系統所需的電源在R9的末尾可以獲得。由于我們對所有的直流信號進行整流、濾波和轉換，我們可以用一個電源完成電路。圖3-1運放模塊（音頻信號轉換為電流信號）該模塊將語音信號的聲音轉換為模擬的電流或電壓，而PLC會識別這一點。R9用于產生一個0-20mA的電壓給PLC的模擬輸出。

（二）PLC模塊1.PLC介紹PLC屬于數字操縱型機器，由于是微型計算機，所以它的尺寸較小，但性能很好。它是一種專門為實現自動化而設計的電子裝置，具有存儲功能，能在任何時候調用和使用。PLC包括CPU、供電、使用者命令及資料儲存、I/O接口界面、數字模擬及其他功能元件。REF_Ref1672255354\r\h[3]該主機部件由CPU、內存組成。該系統能夠對用戶的軟件進行實時監控，并對其進行實時監控。當數據被錄入時，系統會立即進行分析（進行數據分析），并根據使用者的命令進行相應的運算，并將其輸出。不僅如此，CPU還能對諸如使用者電腦、印刷機等的外部裝置發出的要求作出不同的內部判定。REF_Ref37164097\r\h[5]

2.PLC型號的選擇對PLC的選擇必須從幾個角度考慮：1）I/O值：這是衡量PLC尺寸規格的主要指標，在選擇準備值時，通常應加15-20%。REF_Ref1673902440\r\h[6]2）內存容量：通常PLC的內存容量非常小，難以擴展。假設進一步升級和定制會有困難，應特別注意采購，以避免后期資金不足的現象。3）PLC的運行速度：當PLC運行時，普通工業設備允許輸出的信號和其他設備的控制相比一般比輸入信號慢，但有的時候這些要求不能被全部滿足，這是因為其中有些設備需要立即對信號作出響應，如果存在延遲的情況的話，會影響系統的效果。所以在一般情況下，延遲通常都被控制在幾毫秒之內。4）I/O擴展模塊：在該控制系統中使用了哪些I/O方式，以及在系統運行時它們的參數設定和使用特定I/O模式的要求。此外，若該系統一些特定的控制，簡單的比如溫度設定以及位置設定；稍復雜的比如PID和波形控制等，適當運用智能化模組可以簡化該系統的設計[7]。系統設計的輸入-輸出信號分析：輸入：開始按鈕和結束按鈕。一個輸入用于燈光控制，一個輸入用于聲音信號（模擬信號輸入）。輸出：1個變頻器輸出，0~7號LED燈的8個輸出，6個分別連接到噴頭M0~2和M5~7的泵。綜上所述，總共有4個輸入量，13個輸出量。輸入/輸出端口是用PLC與外部裝置（輸入/輸出裝置）相聯系的一部分。沒有輸入/輸出端口就如同人類沒有雙手一樣，這是PLC必須要用到的部件。一個輸入端口接受諸如從按鍵、感應器、接觸器、指示燈光等的訊號；輸出接口的訊號（例如：變頻器、觸點、指示燈等）的輸出。該系統采用了光電耦合器，降低了在信號傳遞時引起的電磁干擾，并增加了系統的可靠和穩定性。在正常情況下，小型計算機有幾十個I/O端口，中型計算機有幾百個，大型計算機有一千多個REF_Ref37164128\r\h[8]。考慮到所有這些因素，選擇了西門子PLCS7-200CPU226系列PLC，并對其性能進行了分析。西門子公司設計的這款S7-200，屬于微型的可編程控制器，可以達到本次的設計需求。本產品采用10-40臺單片機，200型PLC，輸入/輸出端口，RS-485通信。盡管其結構簡單，但是200系列PLC是眾多小型控制器中最理想的選擇。

CPU221,CPU222,CPU224,CPU224XP,CPU224XP,CPU224XP,CPU226,CPU226,I/O端口40，輸入端口24，輸出端口16。而且，它還能提供7個以上的擴展。針對PLC的輸入功率和輸出功率的差異，本課題采用CPU226作為AC/DC/RLY控制器。

3.PLC擴展模塊的選擇針對該控制電路的輸入和輸出端數量的需求，CPU226型PLC的輸出功率僅為16點，因此在此基礎上增加了一個數字輸出模塊。對于具有200個擴展單元的完整控制模型，最正確的解決方案是選擇EM222數字輸出。有兩種輸出類型--AC、DC，總共有8個輸出點。因此選擇了EM222進行研究。因為本文設計的該系統要求有一個模擬器的輸出，又因為在CPU226上沒有一個模擬器輸入點，因此必須要設計一個模擬輸入器。EM235包括1個模數輸出和4個模數輸入（通道A、B、C、D)（在附圖3-2中顯示了一個模擬器的模擬輸入端子）。接著對關于EM235的相關信息進行了詳細的說明。圖3-2EM235輸入輸出接線圖表3-1描述了EM235的常用技術參數。表3-1EM235常用技術參數模擬量輸入特性模擬量輸入點數4單極性電壓取值范圍0～1V0～5V0～10V0～50mV0～100mV0～500mV雙極性電壓取值范圍±2.5V±10V±5V±1V±500mV±250mV±100mV±50mV±25mV電流取值范圍0～20mA全量程范圍格式0～32000(單極性)-32000～+32000（雙極性）分辨率12位A/D轉換器模擬量輸出特性模擬量輸出點數1電壓范圍±10V電流范圍0～20mA電壓格式-32000～+32000電流格式0～32000分辨率電壓12位/電流11位表3-2描述了如何用DIP開關設置EM253，開關1~6共6種可選擇。表3-2DIP開關類型EM235開關單/雙極性增益衰減SW1SW2SW3SW4SW5SW6ON單極性OFF雙極性OFFOFF×1OFFON×10ONOFF×100ONON無效ONOFFOFF0.8OFFONOFF0.4OFFOFFON0.2從上面的表格可以看出，在DIP轉換器中，SW6確定了單極化：SW6在ON時是單極化的。OFF時，是一個雙極的信號。SW4及SW5確定增益（均為ON時失效）。而衰減則是由SW1、SW2、SW3三個所共同作用的。本系統采用零到二十毫安的模擬電路，因此必須將SW6調至ON。注：6個DIP切換控制全部的輸出設定。在安裝后要再次插電以使其有效。4.控制系統的I/O口地址分配PLC的設計重點是繪制PLC的外部硬件接口。根據以上所選用的PLC類型和擴充模組，分別對各個I/O進行了分配。這個系統存在4個輸入，23個輸出。I/O的地址分布在表格3-3。表3.3I/O地址分配表信號器件名稱功能I/O地址輸入啟動按鈕SB1開始運行I0.0停止按鈕SB2停止運行I0.1光控開關SA1控制燈光I0.2信號輸入輸入信號EM235的A+信號輸入輸入信號EM235的A-輸出變頻器ADC1+控制變頻器EM235的V0調速信號變頻器DIN1控制變頻器的運行Q0.0KM21控制水泵M2的接觸器KM21Q0.1續表3-3輸出KM22控制M0的KM22Q0.2KM23控制M1的KM23Q0.3KM24控制M5的KM24Q0.4KM25控制M6的KM25Q0.5KM26控制M7的KM26Q0.6KM11燈開關Q0.7KM22燈開關Q1.0KM33燈開關Q1.1KM44燈開關Q1.2KM55燈開關Q1.3KM66燈開關Q1.4KM77燈開關Q1.5KM88燈開關Q1.6KM9B1燈開關Q1.7KM10b2燈開關Q2.0KM11b3燈開關Q2.1KM12b4燈開關Q2.2KM13b5燈開關Q2.3KM14b6燈開關Q2.4KM15b7燈開關Q2.5KM16b8燈開關Q2.65.PLC接線圖PLC的輸入端：該PLC的I0.0,I0.1端口分別連接到SB1,SB2.SB1控制啟動，SB2控制關閉.I0.2連接到光控SAT1，只有在夜間SA1.EM235執行模擬信號接收。PLC輸出：EM235和EM232共同控制模擬信號輸出。EM235V0輸出插座控制變頻調速器，無極性；Q0.0用于控制變頻調速器的啟動和停止，從而調節水泵功率大小；Q0.7、Q1.0、Q1.0~1.7、Q2.0~2.4（共16個）分別控制整個音樂噴泉的燈光開關。在圖3-3中可知，EM235模組在連接PLC時，其M端還必須接上地線。在輸入端接線時，在將RX（未在附圖中示出）和X+進行連接之后，將該電流輸入信號的“+”端子連接到該電流輸入信號上，否則無法進行該操作；若存在未利用的信道接口，則應將信道（連接正、負連接）；至于電壓，不必象電流那樣煩瑣，只需把正、反相連上就好。圖3-3PLC接線圖（三）變頻器模塊1.變頻器的工作原理變頻器是一種將固定頻率的交流電壓轉換為調節振幅和頻率的裝置。變頻技術是一種新的高科技。通用異步電動機的頻率調節。三相異步電動機的任何兩個繞組都是反向的，即它們的電流方向是相反的，其中的旋轉磁場也發生了變化，從而導致電機旋轉方向。三相交流感應電機的轉子速度：（3-1）在公式（3-1）中：n：轉子轉速；f：輸入電流頻率；s：轉差率；p：旋轉磁場的極對數。從上可得出結論，轉速n與輸入電流的頻率f成正比。在通常條件下，速度s是很低的，所以，從電機的運行特性和對電機的充分使用來看，可以大致得到一個與同步速度相近或接近供電頻率的異步速度。在進行變頻器時，一般需要將氣隙磁通維持在標稱量，這取決于負荷的特性，因為如果提高，將會使得電機磁場經過飽和，進而引起激勵電流升高，降低電流因素；如果減少，就不能完全地使用電動機功率[11]。變頻調速裝置是利用變頻調速調節電機輸出的電流，以確保電機的磁通量保持不變，不會產生過飽，防止電機線圈發熱造成短路，達到安全運行的目的。（3-2)在式子（3-2）中，Eg：氣隙磁通在每相定子感應的電動勢；K、N1：與繞組結構有關的常數；ΦM：每極氣隙磁通；N1：定子每相繞組串聯匝數；f1：電源頻率。為了使ΦM的值不發生變化，在改變頻率f1的同時，Eg的幅值需要被同時變化，從而讓電動機的感應電機和供電的頻率之比為一個常數值，也就是利用恒電磁功率和頻譜比例來實現。恒定電流比使用恒定的電壓-頻率比，即電機定子和電源頻率之間的比率是恒定的。這種方法一般比較容易實施。上面提到的是基頻之下的變頻器，如果要調整基礎頻率，如果電機的電壓繼續上升，那么即使頻率不斷提高，也要將其維持在一個常數。這種方式又稱為恒定功率。2.變頻器的選型此次的MM440型變頻器，簡稱為MM440，是一種能對頻率進行調節的裝置。該系列產品適用于三相電動機的轉速和扭矩的調速器，具有很好的實用價值。單片機控制芯片，與IGBT（IGBT）電源相結合，形成了一套性能優良、可靠、多樣的變頻調速系統。1變頻器西門子MM440內部框圖，如下圖所示。圖3-4MM440變頻器內部框圖（1）圖3-5MM440變頻器內部框圖（2）1）變頻器接線端口MM440變頻器有2個模擬I/O端口（ADC1和ADC2），如圖3-6所示。在這種情況下，我們將只使用一個。將ADC1通道的DIP切換到OFF，并保持輸出在0-10V電壓范圍內。REF_Ref37000732\r\h[13]圖3-6用于ADC電流/電壓輸入的DIP開關逆變器的連接方式如圖3-7所示。PLC的DIN1端子（Q0.0）與變頻器速度控制DIN1端子（5號）相連，用于控制變頻器速度開關。在系統運行過程中，PLC的動態模擬值被用來控制變頻器，使泵的電機在不同的頻率下同步，以達到變頻的目標。圖3-7變頻器連線圖2）變頻器參數設置在使用變頻設備之前，應將其重新設定為工廠設定。利用BOP/AOP面板設定對應的值：P0010=30、P0970=1，然后按住P，并啟動重置操作。參數如下圖所示。表3-4變頻器參數設置參數號設置值說明P304380額定電壓P30510額定電流P3074000額定功率P31050額定頻率P3112900額定轉速P07002I/O口端子控制P07031接通ON正轉，OFF停止P10002模擬輸入通道1（端子3,4）P10800限制電機運行的最小頻率P108250制電機運行的最大頻率P11201電機從靜止狀態加速到最大頻率的時間P11211電機從最大頻率降速到靜止狀態的時間P200050基準頻率P07560ADC類型為0~+10V電壓P07570標定ADC的X1值P07610ADC死區電壓（四）其他硬件模塊按照本發明的構造，本構造的系統的輸出板既包括泵的馬達，也包括彩色的燈，等等。下面給出了水泵和照明的選擇。。1.水泵的選擇按設計需求，此次設計的是小的廣場噴泉。鑒于廣場周圍人流量和周圍道路的復雜性，本次選用的水泵必須達到3~15米、流量15~150立方米的揚程，同時考慮到電力消耗，選用的水泵功率不能超過5kW。通過整體結構的設計，噴水池整體構型為長方形，中央一層8個噴嘴排列。中心2臺噴嘴分別用一臺大容量的水泵進行供水，并在泵站和噴嘴之間設置一道分流管，以達到均勻的流量。其余6臺（兩側各3臺）分別連接一臺泵，供選用的動力更小。PLC通過與泵電動機相連接的接觸器來完成對泵的啟動和關閉。QS系列的噴泉水泵性能優良：電動機制冷效果好，工作高效，不會造成水垢的污染；結構集成、易于裝配等。QSP-25-6-0.75系列泵適用于兩側的噴嘴。其參數如下：流量：25立方米每小時；揚程：6米；功率：0.75千瓦。QSP-25-9-1.1水泵適合用作中央噴頭的水泵。其參數如下：流量：25立方米每小時；揚程：9米；功率：1.1千瓦。2.彩燈的選擇LED潛水燈在水池中得到了普遍使用。在整體結構的上下兩層（中間一層有模仿者）和左右兩邊。上面有7個，下面有7個，每邊有1個，總共有16個。所有的潛水燈都是由不銹鋼制成的，并用硅膠密封，密封性非常好，可以防止因漏水而造成電線短路。本案選擇的潛水燈是屹立的SD-007系列。不銹鋼，有良好的硅膠密封，沒有水滲入。它有九個光球，每個光球的功率為1瓦，可以顯示幾種顏色（紅、黃、藍、綠、白等）。在安全的24伏交流電源上運行。四、控制系統設計控制系統的軟件部分由PLC、變頻調速電路組成。（一）PLC控制流程圖在PLC的初始化后，先要確認SB1的狀態，如果按下，接著再查看控制電路板的關閉狀態，從而確定燈的開啟和切換。按下啟動鍵后，按照程序流程操作相關的裝置。按下SB2后，PLC將會自動停機，頻率轉換裝置也會隨之終止。在表4-1中顯示了PLC的控制圖4-1PLC控制流程圖（二）變頻器控制流程圖變頻器啟動后，PLC根據聲音信息產生不同的數值，變頻器根據不同的聲音信號調整對電機的變頻量。圖4.2顯示了變頻器的工作圖。圖4-2變頻器控制流程圖

五、系統調試在整個系統設計中加入了一項測試。根據PLC流程，使用STEP7-Micro/WIN軟件生成相應的梯形圖，輸出遵循".awl"格式進行仿真。梯形圖在附錄一中有詳細描述，仿真結果在附錄二中有詳細描述。根據我們程序的操作，所有連接到I0.2的光控裝置在白天都是斷開的，所有的LED指示燈都關閉。當系統在此狀態下運行時，按下控制按鈕SB1，你會看到變頻器控制的噴嘴M3和M4正在噴水，M0M1M2、M5M6M7依次噴水，水紋呈波浪形。按下停止噴水按鈕SB2，停止噴水。晚上，與I0.2連接的燈光控制按鈕關閉，此時打開系統，按下SB1，則變頻器控制的噴霧器M3、M4將開始噴水，六個噴霧器M0M1M2、M5M6M7均處于循環位置，噴水，噴出的水紋呈波浪形。按下停止按鈕SB2，停止噴水。在故障排除程序和治療過程中出現的問題。(1)開關SB1和SB2不具有啟動和停止功能。同時，檢查梯形圖是否已正確繪制，并可由M0.0快速檢查。(2)當按下啟動開關SB1時，設備被打開，泵M0,M1,M2,M5,M6,M7不能按照預定的順序被打開。在啟動過程中，找到適當的梯形圖，將循環外殼中的常開量改為常開觸點，如圖所示，用于定時器。重新檢查故障以驗證錯誤。3）輸入和輸出問題的模擬。在這種情況下，PLC有一個0-20mA模擬信號和一個0-10V模擬信號，必須進行一次AD和一次DA轉換。在這個梯度計劃中，AIW輸入信號通過轉換指令（I_DI、DI_R等）、轉移指令（MOV_R、MOV_W等）、浮點指令（SUB_R、MUL_R等）和整數計算（SUB_I、MUL_DI等）轉換成相應的0-10V電壓仿真值。

六、結論和期望本篇文章主要是音樂噴泉的控制系統，該系統由PLC對全系統進行全過程的監控，由變頻器來控制一臺與變頻機連接的水泵，從而實現該設計的目的：對噴泉的變頻調速控制。在設計I/O時，必須遵循布線簡便、使用簡便等基本原理，而程序設計中最重要的問題就是要弄清各輸入、各器件的介面位置以及各器件在整個電路中的功能。變頻調速器作為一種簡便、高效的調速器，其運行中存在著許多問題，例如：調節的參數設定等。REF_Ref37164199\r\h[9]為了使系統的硬件與軟件的有機融合，本文提出了一種基于軟件的系統結構。軟件的開發以梯形圖形為主。因為這一次的控制裝置并不需要太高的技術含量，并不像是一個多用途的大型的音樂噴泉，因此，這個過程并不是很繁瑣。不過，想要在設計的時候做到得心應手，就必須要學會PLC和變頻技術。參考大量的數據，在實踐中不斷地學習和完善電子控制系統的相關設計，從而增強其在實踐中的應用。同時，該方案還可以增強學生的自主思維和實際思維。在此設計的時候也有些遺憾，因為是針對一個小的廣場噴泉，為了節省開支，沒有采用觸摸屏幕。若要采用觸摸屏幕，則會加強人與噴水池的直接交互，以達到更直觀、更高效的效