西门子自动化与驱动集团自动化系统部

　　一、概述

　　随着中国国力不断的增强，人民生活水平的不断提高，现在在中国许多城市的广场上都能看到音乐喷泉。音乐喷泉，顾名思义，就是指喷泉的水形根据播放音乐的旋律有规律的进行变化，在人的视觉和听觉上形成和谐的统一，使人在精神上有愉悦的感受。

　　音乐喷泉涉及到的专业非常的广泛，包括音乐分析、给排水、电气、通讯、和计算机自动控制。所以说，音乐喷泉这个行业是一个综合性非常强的行业。一个音乐喷泉工程的成功实施需要以上方面的专业人员紧密的配合才能完成。

　　二、系统流程与原理

　　现就电气和计算机自动控制在音乐喷泉中所完成的功能和组成结构作以简单的叙述，希望能给您带来一定的帮助。

　　音乐喷泉的控制有以下几个部分组成。

　　1．音乐信号的采集和处理：

　　在这个过程中，音乐信号的采集由流程图中的音乐采集分析器来完成，在完成采集的同时，音乐采集分析器将采集进来的信号按照按照分析音乐的算法将采集的信号转化成由特定规律的数字信号来进行输出。（该音乐采集分析器是我根据该装置完成的功能而定义的名称，在实际上该装置可能并不是这个名称，而是别的名称。在上面的流程图中，完成音乐信号的部分是一个硬件装置，但在实际过程中，如果音乐的播放还受流程图中的工控机控制的情况下，完成音乐信号的采集和分析的部分可以通过组态王专用驱动程序。）

　　2．音乐喷泉中的水形与音乐采集分析器发送过来的数字信号和谐对应的处理过程。

　　在这个处理过程中，操作员要根据播放音乐的旋律为该音乐配置相应的水形，所作的配置可以存储在组态王的工程中，同时也可以根据需要进行参数修改。在这个过程中，还可以根据用户的需要，定义为以下这几种模式。

　（1）有音乐自动模式：在这种模式下，随着音乐在播放过程中旋律的变化，组态王将实时的、严格的按照操作人员设定的水形配置来向控制动作机构的可编程控制器发送数据，以动态地该变当前水形配合音乐的播放。

　（2）有音乐随机模式：在这种模式下，随着音乐在播放过程中旋律的变化，组态王将实时的、随机的选择水形，向向控制动作机构的可编程控制器发送数据，以动态地该变当前水形配合音乐的播放。

　（3）有音乐手动模式：在这种模式下，随着音乐在播放过程中旋律的变化，组态王将操作员实时确定的水形发送给控制动作机构的可编程控制器发送数据，以动态地该变当前水形配合音乐的播放。

　（4）无音乐随机模式：在这种模式下，组态王将实时的、随机的选择水形，向控制动作机构的可编程控制器，以动态地该变当前水形。

　（5）无音乐手动模式：在这种模式下，组态王将操作员实时确定的水形发送给控制动作机构的可编程控制器发，以动态地该变当前水形。

　　在上述的5种模式下，都可以在组态王的画面中通过视频控件观察到现场安装的摄像头发送来的视频画面，还可以根据工程中确定的水形来制作相应的动画来反映音乐喷泉的当前水形。在组态王中还可以进行事件的显示和存储。

　　3 控制动作机构的可编程控制器接到组态王发送下来的数据进行逻辑运算控制相应的水泵的开启和关闭，阀门的开和关，显现当前需要的水形。

　　三、系统功能

　　下面讨论一下组态王在音乐喷泉工程中所完成的功能

　　(1)组态王以强大画面制作能力搭建良好的人机交互界面。“组态王”软件以优秀的性能、纯中文界面、编程风格简单、实时性能好，且与其他应用程序交换方便，易调试在工控领域获得了广泛的应用和认可。在音乐喷泉这个特殊领域依然可以使用组态王以强大画面制作能力，制作出画面美观适合于操作员的画面。

　　(2)在组态王的画面上播放视频信号监视音乐喷泉现场组态王提供的视频控件可以播放符合WVF标准的视频采集卡采集到的视频信号。丰富了对生产现场的监控方式，在音乐喷泉工程中实现了对音乐喷泉的多视角的监视。

　　(3)在组态王的驱动程序中完成对音乐的分析可以将音乐的分析功能用组态王的驱动程序来完成，该驱动程序将要播放的音乐文件一种特定的算法进行运算，产生一个纯文本文件。该文件中包含有该音乐文件的分段数、分段时刻、段持续的时间和对应的水形组合码。水形组合码包含有该水形组合码对应那些基本水形的信息。

　　(4)在组态王运行环境下进行动态的控制在上述的音乐喷泉工程概述的几种工作模式下进行相互切换。

　　(5)对生成的音乐文件进行在线修改可以在组态王中直接启动Excel对音乐驱动程序分析生成的纯文本文件进行修改，修改的内容包括：分段时刻、段持续的时间和对应的水形组合码。以此来控制音乐和喷泉的配合。

　　(6)用户的权限分配和安全管理为不同的操作员分配不同的操作权限，保障了操作员对音乐喷泉控制的安全性。

　　(7)支持在组态王的画面中播放动画，以动态的动画完成对工业现场的模拟，增强美观效果。组态王现在支持的动画格式分别为gif、avi等。

　　(8)控制音乐的播放。组态王可以直接播放WAV格式的歌曲或音乐CD上的歌曲。实现了真正意义上的多媒体在组态软件上的使用。

　　四、软件配置

　　软件配置为：Windowns NT 4.0+Severs Pack 6补丁程序+组态王6.01+KingAct+Step 7 5.1版（S7-300PLC的编程软件）+西门子公司的soft.net网络组态软件。

　　注：在音乐喷泉的概述中，没有提及到流程图中的KingAct软逻辑软件。它在工程中的作用是读取音乐驱动的程序生成的纯文本文件，进行一定的逻辑运算后，将运算结果经Profibus-DP总线发送给西门子S7-300PLC。实质上KingAct可以做为一个软plc被广泛的用在工业控制领域中。

　　五、硬件配置

　　硬件配置为：研华PCL726或其它公司的模拟量板卡+西门子的S7-300PLC(用户可以根据工程的具体需要配置其它公司的可编程控制器)+ 西门子公司的CP 5611通讯卡。

　　注：由于音乐喷泉的格各控制机构的安置地比较分散，用户对控制的实时性要求也比严格，所以在该工程中KingAct与西门子的S7-300采用的是Profibus-DP通讯协议来进行数据交换。