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目 录

第1章 绪论 …………………………………………………………………1

1.1 音乐喷泉的发展现状………………………………………………1 1.2 本文主要研究内容及意义…………………………………………3 1.3 本章小结……………………………………………………………3 第2章 PLC音乐喷泉控制系统方案确定……………………………………4

2.1 音乐喷泉控制系统设计要求………………………………………4 2.2 音乐喷泉控制系统方案选择………………………………………5 2.3 本章小结……………………………………………………………6 第3章 音乐喷泉控制系统硬件设计…………………………………………7

3.1 PLC的选型…………………………………………………………7 3.2 变频器的选型………………………………………………………8 3.2.1 变频调速原理………………………………………………9 3.2.2 变频器参数设置……………………………………………13 3.3 音乐喷泉控制系统总电路设计及工作原理分析………………………15 3.4 本章小结…………………………………………………………………17 第4章 音乐喷泉控制系统软件设计…………………………………………18

4.1 系统程序流程图……………………………………………………18 4.2 系统I/O端口分配表………………………………………………18 4.3 系统程序设计……………………………………………… ………19 4.3.1 梯形图程序设计……………………………………………19 4.3.2 指令表程序转换……………………………………………21

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4.3.3 控制程序调试………………………………………………24 4.4 系统整体调试………………………………………………………26 4.5 本章小结……………………………………………………………27 第5章 总结与展望……………………………………………………………28

5.1 总结…………………………………………………………………28 5.2 展望…………………………………………………………………28 致谢……………………………………………………………………………30 参考文献………………………………………………………………………31

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第1章 绪论

1.1音乐喷泉的发展现状

音乐喷泉是一种独特的人工景观，具有很大的观赏价值，通常用于大型广场、宽广的湖面、主题公园等。喷泉的形态、声音、色彩形成了一道人工的自然景观，同周围的自然环境、建筑环境交相辉映，给原环境增添了无限生机。给由钢筋混泥土组成的城市增添了自然气息，改善了城市环境的质量，为人们提供良好的聚集、散步、休闲的室外环境。由于人们对生活环境高的要求，已使音乐喷泉发展成为一种产业[1]。

目前，我国生产音乐喷泉的公司有上百家，一些公司有很强的实力，国内比较著名的公司有：上海雨琦喷泉工程有限公司，长沙喜马拉雅音乐喷泉有限公司，南京泉杰景观工程有限公司等。这些公司在全国承接各类大型音乐喷泉等，从工程设计到制作、安装、调试提供一套完善的服务体系。

但从实际使用的情况来看我国音乐喷泉公司生产的音乐喷泉同国外相比，其水平和质量还是有不小的差距。原因是水型和灯光实时跟踪音乐的“四大要素”（水、声、光、电）没有处理好[2]。我国现有的音乐喷泉在音乐节奏、强弱、节奏性、协调性、音乐内涵的表现等方面还存在不足之处。目前，国内外的音乐喷泉都只能演奏几首歌曲，这是因为音乐喷泉表演程序的设计、开发和调试非常繁琐。

音乐喷泉控制系统是当今国际上先进的科技成果，集音乐控制、程序控制、人工智能于一体的工业现场控制系统。它的控制设备是多媒体工业PC、PLC或电脑音乐喷泉控制器，它能实现实时音控，自行识别乐曲旋律、节奏、乐感和音频的强弱。该系统是音乐喷泉在控制设备的指挥下，跟随乐曲旋律不断变化水型，并与音乐同步[15]。

喷泉的控制系统可采用单片机、可编程控制器，甚至可采用工业控制

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机作为控制核心。其电气设备包括水泵、灯光、音响、变频器等。一个音乐喷泉艺术效果的表现力不仅与音乐喷泉的整体造型、喷头的空间造型、水泵的功率等硬件因素有关，还与喷泉的程序控制水平有关。硬件是音乐喷泉的基础，程序控制是音乐喷泉变化的灵魂。

从德国人20世纪发明音乐喷泉到现在已有几十年的历史了，随着科学技术的飞速发展，音乐喷泉系统的控制水平和科技含量也越来越高，控制

方法也越来越多。现将主要的集中控制技术总结如下[1]：

（1）程序控制 程序控制是利用预先编写好的计算机程序来控制喷泉的水形和灯光，使水形和灯光产生不同的变化效果，整个系统通过计算机操作界面控制和显示，可以实现多个程序的随机执行，系统反应快、灵敏度高，能够承受一定的压力和撞击，系统采用模块化结构，便于维护和升级。但是对于音乐特征的识别需要人工完成，即由设计人员对乐曲进行特征提取，编辑处理。这使得系统曲目受到限制，如有新的乐曲加入就需要操作员重新编程处理，

会带来很大的工作量。

（2）实时声控 实时声控控制方式是目前国内绝大多数音乐喷泉设备公司采用的控制手段，它可以自动识别和响应任何音频信号，与程控方式相比，它省去了预先的编程过程，节约了成本，但这种控制方式也存在一些问题，首先，水型动作要比音乐滞后，喷泉动作与音乐不协调，其次，水型的出现组合与出现时间的长短是固定的，不论任何曲目，都会出现表演水型与音乐所表达的情感不一制。使人听觉感受和视觉感受不协调。第三，乐曲的情感段落与水型变化的时间不符，而且千篇一律。

（3）预编程控制

预编程控制是根据某一首乐曲的情感和意境，人工编制各种水型、动作、灯光、水泵的开启和关闭，使喷泉的表演与音乐的情感和意境相吻合。此功能在控制技术、计算机技术、通信技术方面有一定的综合难度。

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