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一、概述
隨著中國國力不斷的增強(qiáng)，人民生活水平的不斷提高，現(xiàn)在在中國許多城市的廣場上都能看到音樂噴泉。音樂噴泉，顧名思義，就是指噴泉的水形根據(jù)播放音樂的旋律有規(guī)律的進(jìn)行變化，在人的視覺和聽覺上形成和諧的統(tǒng)一，使人在精神上有愉悅的感受。
音樂噴泉涉及到的專業(yè)非常的廣泛，包括音樂分析、給排水、電氣、通訊、和計(jì)算機(jī)自動控制。所以說，音樂噴泉這個行業(yè)是一個綜合性非常強(qiáng)的行業(yè)。一個音樂噴泉工程的成功實(shí)施需要以上方面的專業(yè)人員緊密的配合才能完成。
二、系統(tǒng)流程與原理
現(xiàn)就電氣和計(jì)算機(jī)自動控制在音樂噴泉中所完成的功能和組成結(jié)構(gòu)作以簡單的敘述，希望能給您帶來一定的幫助。
音樂噴泉控制的流程圖：
音樂噴泉的控制有一下幾個部分組成。
1．音樂信號的采集和處理：
在這個過程中，音樂信號的采集由流程圖中的音樂采集分析器來完成，在完成采集的同時，音樂采集分析器將采集進(jìn)來的信號按照按照分析音樂的算法將采集的信號轉(zhuǎn)化成由特定規(guī)律的數(shù)字信號來進(jìn)行輸出。（該音樂采集分析器是我根據(jù)該裝置完成的功能而定義的名稱，在實(shí)際上該裝置可能并不是這個名稱，而是別的名稱。在上面的流程圖中，完成音樂信號的部分是一個硬件裝置，但在實(shí)際過程中，如果音樂的播放還受流程圖中的工控機(jī)控制的情況下，完成音樂信號的采集和分析的部分可以通過組態(tài)王專用驅(qū)動程序。）
2．音樂噴泉中的水形與音樂采集分析器發(fā)送過來的數(shù)字信號和諧對應(yīng)的處理過程。
在這個處理過程中，操作員要根據(jù)播放音樂的旋律為該音樂配置相應(yīng)的水形，所作的配置可以存儲在組態(tài)王的工程中，同時也可以根據(jù)需要進(jìn)行參數(shù)修改。
在這個過程中，還可以根據(jù)用戶的需要，定義為以下這幾種模式。
（1）有音樂自動模式：在這種模式下，隨著音樂在播放過程中旋律的變化，
組態(tài)王將實(shí)時的、嚴(yán)格的按照操作人員設(shè)定的水形配置來向控制動作機(jī)構(gòu)的可編程控制器發(fā)送數(shù)據(jù)，以動態(tài)地該變當(dāng)前水形配合音樂的播放。
（2）有音樂隨機(jī)模式：在這種模式下，隨著音樂在播放過程中旋律的變化，組態(tài)王將實(shí)時的、隨機(jī)的選擇水形，向向控制動作機(jī)構(gòu)的可編程控制器發(fā)送數(shù)據(jù)，以動態(tài)地該變當(dāng)前水形配合音樂的播放。
（3）有音樂手動模式：在這種模式下，隨著音樂在播放過程中旋律的變化，組態(tài)王將操作員實(shí)時確定的水形發(fā)送給控制動作機(jī)構(gòu)的可編程控制器發(fā)送數(shù)據(jù)，以動態(tài)地該變當(dāng)前水形配合音樂的播放。
（4）無音樂隨機(jī)模式：在這種模式下，組態(tài)王將實(shí)時的、隨機(jī)的選擇水形，向控制動作機(jī)構(gòu)的可編程控制器，以動態(tài)地該變當(dāng)前水形。
（5）無音樂手動模式：在這種模式下，組態(tài)王將操作員實(shí)時確定的水形發(fā)送給控制動作機(jī)構(gòu)的可編程控制器發(fā)，以動態(tài)地該變當(dāng)前水形。
在上述的5種模式下，都可以在組態(tài)王的畫面中通過視頻控件觀察到現(xiàn)場安裝的攝像頭發(fā)送來的視頻畫面，還可以根據(jù)工程中確定的水形來制作相應(yīng)的動畫來反映音樂噴泉的當(dāng)前水形。在組態(tài)王中還可以進(jìn)行事件的顯示和存儲。
3．控制動作機(jī)構(gòu)的可編程控制器接到組態(tài)王發(fā)送下來的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算控制相應(yīng)的水泵的開啟和關(guān)閉，閥門的開和關(guān)，顯現(xiàn)當(dāng)前需要的水形。
三、系統(tǒng)功能
下面討論一下組態(tài)王在音樂噴泉工程中所完成的功能
(1)組態(tài)王以強(qiáng)大畫面制作能力搭建良好的人機(jī)交互界面。
“組態(tài)王”軟件以優(yōu)秀的性能、純中文界面、編程風(fēng)格簡單、實(shí)時性能好，且與其他應(yīng)用程序交換方便，易調(diào)試在工控領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可。在音樂噴泉這個特殊領(lǐng)域依然可以使用組態(tài)王以強(qiáng)大畫面制作能力，制作出畫面美觀適合于操作員的畫面。
(2)在組態(tài)王的畫面上播放視頻信號監(jiān)視音樂噴泉現(xiàn)場
組態(tài)王提供的視頻控件可以播放符合WVF標(biāo)準(zhǔn)的視頻采集卡采集到的視頻信號。豐富了對生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控方式，在音樂噴泉工程中實(shí)現(xiàn)了對音樂噴泉的多視角的監(jiān)視。
(3)在組態(tài)王的驅(qū)動程序中完成對音樂的分析
可以將音樂的分析功能用組態(tài)王的驅(qū)動程序來完成，該驅(qū)動程序?qū)⒁シ诺囊魳肺募环N特定的算法進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生一個純文本文件。該文件中包含有該音樂文件的分段數(shù)、分段時刻、段持續(xù)的時間和對應(yīng)的水形組合碼。水形組合碼包含有該水形組合碼對應(yīng)那些基本水形的信息。
(4)在組態(tài)王運(yùn)行環(huán)境下進(jìn)行動態(tài)的控制
在上述的音樂噴泉工程概述的幾種工作模式下進(jìn)行相互切換。
(5)對生成的音樂文件進(jìn)行在線修改
可以在組態(tài)王中直接啟動Excel對音樂驅(qū)動程序分析生成的純文本文件進(jìn)行修改，修改的內(nèi)容包括：分段時刻、段持續(xù)的時間和對應(yīng)的水形組合碼。以此來控制音樂和噴泉的配合。
(6)用戶的權(quán)限分配和安全管理
為不同的操作員分配不同的操作權(quán)限，保障了操作員對音樂噴泉控制的安全性。
(7)支持在組態(tài)王的畫面中播放動畫，以動態(tài)的動畫完成對工業(yè)現(xiàn)場的模擬，
增強(qiáng)美觀效果。組態(tài)王現(xiàn)在支持的動畫格式分別為gif、avi等
(8)控制音樂的播放。
組態(tài)王可以直接播放WAV格式的歌曲或音樂CD上的歌曲。實(shí)現(xiàn)了真正意義上的多媒體在組態(tài)軟件上的使用。
四、軟件配置
軟件配置為：Windowns NT 4.0+Severs Pack 6補(bǔ)丁程序+組態(tài)王6.01+KingAct+Step 7 5.1版（S7-300PLC的編程軟件）+西門子公司的soft.net網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件。
注：在音樂噴泉的概述中，沒有提及到流程圖中的KingAct軟邏輯軟件。它在工程中的作用是讀取音樂驅(qū)動的程序生成的純文本文件，進(jìn)行一定的邏輯運(yùn)算后，將運(yùn)算結(jié)果經(jīng)Profibus-DP總線發(fā)送給西門子S7-300PLC。實(shí)質(zhì)上KingAct可以做為一個軟plc被廣泛的用在工業(yè)控制領(lǐng)域中。
五、硬件配置
硬件配置為：研華PCL726或其它公司的模擬量板卡+西門子的S7-300PLC(用戶可以根據(jù)工程的具體需要配置其它公司的可編程控制器)+ 西門子公司的CP 5611通訊卡。
注：由于音樂噴泉的格各控制機(jī)構(gòu)的安置地比較分散，用戶對控制的實(shí)時性要求也比嚴(yán)格，所以在該工程中KingAct與西門子的S7-300采用的是Profibus-DP通訊協(xié)議來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
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