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淺談變頻器在音樂(lè)噴泉中的應(yīng)用

2017-6-13 9:49:07??????點(diǎn)擊:
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 1  引言
    隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,人們?cè)絹?lái)越注重居住環(huán)境的改善和美化,在城市建設(shè)與規(guī)劃中,人們對(duì)休閑場(chǎng)所的建設(shè)提出更高的要求,各種休閑廣場(chǎng)、公園的建設(shè)也越來(lái)越美化,其中音樂(lè)噴泉系統(tǒng)以聲、光、水、色結(jié)合的獨(dú)特效果成為城市景觀建設(shè)的重要組成部分,國(guó)內(nèi)大、中城市已爭(zhēng)相建設(shè)音樂(lè)噴泉,并向小城市發(fā)展。目前很多廣場(chǎng)或公園等也采用音樂(lè)噴泉美觀設(shè)計(jì),各類花樣的噴泉、彩色的燈光和優(yōu)美的音樂(lè)形成一幅怡人的夜景而吸引著人們,使得音樂(lè)噴泉系統(tǒng)日漸被推廣應(yīng)用。本文主要介紹音樂(lè)噴泉系統(tǒng)的構(gòu)成及變頻調(diào)速技術(shù)在音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,并以 海大音樂(lè)噴泉專用變頻器為例,闡述了音樂(lè)噴泉對(duì)變頻器應(yīng)用一些特殊要求。
 
2  音樂(lè)噴泉系統(tǒng)的組成
    一般音樂(lè)噴泉系統(tǒng)主要由音頻控制系統(tǒng)、噴泉控制系統(tǒng)和燈光控制系統(tǒng)構(gòu)成。音頻控制系統(tǒng)主要由音樂(lè)播放器、前置放大器、功率放大器、監(jiān)聽音箱及音柱組成,大多系統(tǒng)采用多媒體PC通過(guò)上位機(jī)程序播放音樂(lè)。
    噴泉系統(tǒng)主要由噴泉控制器、變頻器、水泵、多功能閥、萬(wàn)向噴頭及供水管網(wǎng)組成,其中噴泉水泵目前已采用變頻調(diào)速技術(shù),實(shí)現(xiàn)水泵無(wú)級(jí)調(diào)速,能根據(jù)音頻信號(hào)的強(qiáng)弱隨時(shí)調(diào)節(jié)水泵速度,多功能閥及萬(wàn)向噴頭由噴泉專用控制器控制,可根據(jù)設(shè)定程序?qū)崿F(xiàn)各種圖案和形狀。
    音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)集音頻控制技術(shù)、程序控制技術(shù)和智能控制技術(shù)于一體的控制系統(tǒng),屬于一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng),其上位機(jī)大多采用多媒體工業(yè)PC機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn)全程實(shí)時(shí)音控,能根據(jù)樂(lè)曲旋律、節(jié)奏和音頻的強(qiáng)弱程度控制噴泉系統(tǒng),其電氣控制系統(tǒng)主要有以下三種形式:
(1) 集中式控制
    集中式控制系統(tǒng)采用放射型結(jié)構(gòu),能滿足控制室離水池較近,規(guī)模較小,花型變化較少的音樂(lè)噴泉。
(2) 現(xiàn)場(chǎng)總線式控制
    現(xiàn)場(chǎng)總線是一種串行數(shù)據(jù)通信鏈路,實(shí)現(xiàn)噴泉現(xiàn)場(chǎng)基本控制設(shè)備與上級(jí)控制設(shè)備之間的聯(lián)系,例如RS-485總線和CAN總線,現(xiàn)場(chǎng)總線式優(yōu)點(diǎn)有:一條傳輸線可控制多臺(tái)設(shè)備,控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單,安裝和維護(hù)容易;采用數(shù)字通信技術(shù),抗干擾性強(qiáng),精度高;控制功能分散到噴泉現(xiàn)場(chǎng),提高了電控系統(tǒng)的可靠性和靈活性。
(3) 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線式控制
    網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場(chǎng)總線相似,性能更優(yōu)越于后者,網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線屬于分布式控制系統(tǒng),電控系統(tǒng)運(yùn)行速度更快,達(dá)到音樂(lè)噴泉實(shí)時(shí)控制的要求,穩(wěn)定性也更好;網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)種類很多,能同時(shí)支持總線型和放射型,可采用混合結(jié)構(gòu);網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線與現(xiàn)場(chǎng)總線主要差別是前者采用專用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)設(shè)備之間的相互操作。
    此外音樂(lè)噴泉系統(tǒng)包括燈光控制系統(tǒng),在此不再詳細(xì)敘述,由上可見音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)是集聲、光、電于一體的復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)。
3  變頻技術(shù)在音樂(lè)噴泉系統(tǒng)的應(yīng)用
    隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷推廣,風(fēng)機(jī)水泵專用變頻器已被廣泛用于水泵及風(fēng)機(jī)負(fù)載,音樂(lè)噴泉系統(tǒng)中需要采用大量的水泵來(lái)控制噴泉循環(huán)水,根據(jù)水泵工作特性知道泵的流量與泵轉(zhuǎn)速成比例關(guān)系,通過(guò)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速可直接控制水泵的流量,在音樂(lè)噴泉系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)噴泉水量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),因而變頻調(diào)速技術(shù)更適合在音樂(lè)噴泉系統(tǒng)使用,此外根據(jù)水泵特性知道,采用變頻調(diào)速技術(shù)具有一定的節(jié)能效果,這也是變頻器在音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)得推廣應(yīng)用的原因。
    以某廣場(chǎng)音樂(lè)噴泉系統(tǒng)為例,其電氣控制系統(tǒng)主要由上位機(jī)、音頻放大系統(tǒng)、噴泉跑泉電腦控制器、變頻器及各種電磁閥構(gòu)成.
    隨著音樂(lè)噴泉應(yīng)用不斷推廣,各種噴泉專用控制器也不斷完善,噴泉控制器或跑泉控制器具有多功能開關(guān)量輸出、標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸出及內(nèi)置通訊接口電路,可通過(guò)RS-485或總線方式與上位機(jī)進(jìn)行通訊,其輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號(hào)可作為變頻器調(diào)速給定信號(hào),結(jié)合音樂(lè)噴泉專用變頻器的特有功能可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制。
4  海大音樂(lè)噴泉專用變頻器的應(yīng)用
(1) 海大音樂(lè)噴泉專用變頻器功能介紹
    海大音樂(lè)噴泉專用變頻器是根據(jù)音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)要求而設(shè)計(jì)的,它主要是在風(fēng)機(jī)水泵專用變頻器HD510系列產(chǎn)品基礎(chǔ)上增加以下功能:可通過(guò)外部端子實(shí)現(xiàn)變頻器不同運(yùn)行方式間的切換,如可編程自動(dòng)運(yùn)行方式與外部模擬輸入方式間的切換;外部多段速運(yùn)行方式與可編程自動(dòng)運(yùn)行方式間的切換;外部多段速運(yùn)行方式與外部模擬輸入方式間的切換等,這種豐富的頻率設(shè)定方式可方便地與噴泉控制器或PLC控制器連接,以實(shí)現(xiàn)各種不同控制方式。
(2) 海大音樂(lè)噴泉專用變頻器的應(yīng)用
    以某廣場(chǎng)音樂(lè)噴泉系統(tǒng)為例,該音樂(lè)噴泉選用海大HD510音樂(lè)噴泉專用變頻器,其變頻器控制圖如下圖所示。
    噴泉控制器選用MF-32S噴泉專用控制器,其具有32路繼電信號(hào)輸出、1路4~20mA電流輸出,并有RS-485通信電路,根據(jù)音樂(lè)信號(hào)輸出0~20mA信號(hào)控制變頻器,同時(shí)根據(jù)噴泉控制程序控制變頻器是否處于自動(dòng)運(yùn)行(即PLC運(yùn)行),當(dāng)X6閉合時(shí)變頻器按PLC運(yùn)行,斷開時(shí)按外部多段速運(yùn)行,由于變頻器外部端子運(yùn)行具有優(yōu)先級(jí),當(dāng)X1至X3閉合時(shí)按多段速設(shè)定速度運(yùn)行,當(dāng)X7端子閉合,變頻器運(yùn)行頻率由外部電壓信號(hào)0~10V給定,噴泉控制器根據(jù)程序設(shè)定分別輸出相應(yīng)信號(hào)控制變頻器。
(3) 調(diào)試注意事項(xiàng)
    音樂(lè)噴泉系統(tǒng)是個(gè)集音樂(lè)、燈光、噴泉于一體的系統(tǒng),其電氣控制系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜,在調(diào)試時(shí)容易出現(xiàn)以下問(wèn)題:
(1 音頻信號(hào)干擾問(wèn)題
    從變頻器工作原理知道,當(dāng)變頻器運(yùn)行時(shí)其輸入輸出側(cè)會(huì)產(chǎn)生高次諧波,此諧波信號(hào)通過(guò)傳導(dǎo)、輻射、耦合等方式對(duì)其它設(shè)備產(chǎn)生干擾。
    音樂(lè)噴泉系統(tǒng)中諧波干擾信號(hào)會(huì)經(jīng)過(guò)音頻放大系統(tǒng)放大后,形成刺耳的噪音并影響音樂(lè)的播放。調(diào)試時(shí)若遇到這種情況可采取以下措施:降低變頻器載波頻率;變頻器可靠接地,接地線采用線徑較粗的線,并且接地點(diǎn)與變頻器距離要盡量短;變頻器輸入、輸出動(dòng)力線盡量遠(yuǎn)離音頻信號(hào)線和控制線,不要將動(dòng)力線與控制線走在同一線槽中;音頻信號(hào)放大系統(tǒng)的電源盡可能與變頻器供電電源隔離等。
(2 變頻器跳保護(hù)問(wèn)題
    噴泉水泵需隨音頻信號(hào)的強(qiáng)弱隨時(shí)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,這就要求變頻器響應(yīng)速度快,在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)應(yīng)注意變頻器選型及參數(shù)調(diào)節(jié),一般情況一臺(tái)音樂(lè)噴泉變頻器要求控制多臺(tái)水泵,在選用時(shí)首先應(yīng)保證變頻器的功能大于水泵功能總和,并至少預(yù)留10%的余量,在變頻器參數(shù)設(shè)定方面,變頻器的加減速時(shí)間盡量短,但加減時(shí)間過(guò)短容易出現(xiàn)過(guò)電流保護(hù),在調(diào)試時(shí)應(yīng)特別注意,目前大多變頻器具有故障自恢復(fù)功能,在調(diào)試可將此功能打開,以避免誤信號(hào)引起變頻器報(bào)警停機(jī)。
 
5  結(jié)束語(yǔ)
    隨著噴泉系統(tǒng)的不斷推廣,噴泉控制技術(shù)也在不斷完善和提高,已從早期簡(jiǎn)單噴泉控制發(fā)展到現(xiàn)在集音控技術(shù)、程控技術(shù)及上位機(jī)控制技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)控制,其中變頻調(diào)速技術(shù)在噴泉系統(tǒng)應(yīng)用也逐步成熟,并成為其水泵調(diào)速的主要方式,實(shí)踐也證明噴泉系統(tǒng)采用變頻器控制后一方面提高系統(tǒng)控制靈活性,另一方面水泵采用變頻調(diào)速起到節(jié)能效果,因而音樂(lè)噴泉變頻調(diào)速技術(shù)值得進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。


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