基于S7200PLC舞臺燈光控制系統(tǒng)實訓(xùn)

1、青島理工大 學(xué)plc實訓(xùn)（ 2011 級本科） 題 目： 基于s7-200plc舞臺燈光控制系統(tǒng)實訓(xùn)院 系： 自動化工程學(xué)院 專 業(yè)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 年 月 日 plc實訓(xùn)設(shè)計任務(wù)書論文題目基于s7-200plc舞臺燈光控制系統(tǒng)實訓(xùn)作 者 姓 名 專業(yè)、年級 指導(dǎo)教師 任務(wù)下達(dá)日期2014.7/1一.實訓(xùn)的主要內(nèi)容 根據(jù)實際要求，以s7-200型plc為核心，設(shè)計出舞臺燈光控制系統(tǒng)。設(shè)計控制系統(tǒng)硬件電路，編寫軟件控制系統(tǒng)程序，實現(xiàn)舞臺燈光的控制。二.實訓(xùn)報告任務(wù)（1）當(dāng)按下啟動按鈕，燈光控制裝置開始工作，按下停止按鈕，燈光控制裝置停止工作。（2）燈光的工作方式由花樣選擇開關(guān)

2、和單步/連續(xù)開關(guān)決定。（3）當(dāng)單步/連續(xù)開關(guān)在單步位置時，燈光只能按照花樣選擇開關(guān)設(shè)定的方式，運(yùn)行一個循環(huán)。（4）花樣選擇開關(guān)用于選擇燈光的花樣，設(shè)有三種燈光花樣。用一個led顯示1、2、3如果為單步工作方式，30s后停下來，如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)。三. 實訓(xùn)報告要求（1）寫完整實訓(xùn)報告說明書（不超過5000字）。（2）完成系統(tǒng)硬件配置，合理進(jìn)行地址分配，列出i/o表，畫出接線圖。（3）設(shè)計梯形圖控制程序，并在仿真軟件上調(diào)試。（4）軟件仿真調(diào)試成功后，到實驗室接線調(diào)試。四、實訓(xùn)報告要求進(jìn)度安排日期時間內(nèi)容備注2014.7.28:00-14:00查資料2014.7.38:00-14:00

3、確定i/o數(shù)量和配置2014.7.58:00-14:00畫程序流程圖并軟件仿真20.1.7.98:00-14:00實驗室調(diào)試2.14.7.118:00-14:00實驗室調(diào)試 指導(dǎo)老師簽字： 摘 要本文詳細(xì)討論舞臺燈光的基本知識及發(fā)展和基于s7-200plc的控制技術(shù)，介紹了舞臺燈光的plc控制系統(tǒng)的設(shè)計方案及其控制原理，用多種指令實現(xiàn)對舞臺燈光燈的控制，通過對時間繼電器時間控制的改變可實現(xiàn)不同的燈光效果。舞臺燈光也叫“舞臺照明”，簡稱“燈光”，舞臺美術(shù)造型手段之一。plc簡單易學(xué),可靠性高。其不僅具有開關(guān)量和模擬量的控制功能，還具有更強(qiáng)的數(shù)字計算能力，它的通信功能和模擬量處理能力更強(qiáng)大。它比小

4、型機(jī)的指令更豐富，適用于復(fù)雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)過程控制場合。關(guān)鍵詞：舞臺燈光；plc；控制功能abstractis discussed in detail in this paper the basic knowledge and development of stage lighting and based on s7-200 plc control technology, this paper introduces the plc control system design scheme of stage lighting and its control principle, us

5、ing a variety of instruction to achieve control of the stage lighting lamp, based on the change of time relay control can realize different lighting effects. stage lighting is also called stage lighting, hereinafter referred to as light, the stage fine arts modelling is one of the means. plc is easy

6、 to learn and high reliability. it not only has the switch and analog control function, but also has stronger digital computing power, its communication function and analog processing power is more powerful. it is more abundant than minicomputers instructions, suitable for complicated logic control

7、system and the continuous production process control. key words: stage lighting; plc; control function 目 錄一 可編程控制器的概論11.1 plc的定義11.2 plc的工作原理11.3 plc的選型原則1二 plc控制與繼電器控制的比較22.2 plc相對于繼電器線路的優(yōu)勢32.3 系統(tǒng)i/o分配4三 舞臺燈光的plc設(shè)計43.1 舞臺燈光設(shè)計要求43.2 舞臺燈光的設(shè)計原則43.3 舞臺燈光設(shè)計思路（自寫）53.4 舞臺燈光設(shè)計梯形圖12四 總結(jié)14參 考 文 獻(xiàn)15附錄一 電氣原理接線

8、圖16附錄二 實驗現(xiàn)象圖17一 可編程控制器的概論1.1 plc的定義plc英文全稱programmablelogiccontroller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂葡到y(tǒng)是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制

9、各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破魇怯嬎銠C(jī)技術(shù)與自動化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計算機(jī)的功能，不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程?？删幊炭刂破?plc)，是集自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、和通訊技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。具有可靠性高，功能齊全，使用靈活方便等優(yōu)點。由此可見，用plc

10、控制的智能型舞臺燈比傳統(tǒng)的舞臺燈控制優(yōu)越的多。1.2 plc的工作原理plc的工作原理：電力線是一個極其不穩(wěn)定的高躁聲、強(qiáng)衰減的傳輸通道，要實現(xiàn)可靠的電力線高速數(shù)據(jù)通信，必須解決低壓配電網(wǎng)上各種因素如：噪聲、阻抗波動、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負(fù)載引起的信號衰減等主要因素對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?.3 plc的選型原則在plc系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是plc工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。（1）輸入輸出（i/o）點數(shù)的估算。i/o點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%-20%的擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算

11、數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商plc的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。（2）存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來代替。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量i/o點數(shù)的10-15倍，加上模擬量i/o點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按次數(shù)的25%考慮余量?？刂乒?/p>

12、能的選擇：該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。（3）運(yùn)算功能。簡單plc的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計時和計數(shù)功能；普通plc的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型plc中還有模擬量的pid運(yùn)算和其他高等級運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運(yùn)算和計時計數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和pid運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要編譯和編碼等運(yùn)算。二 plc控制與繼電器控制的比較2.1 控制繼電器存在的缺點今天繼電器已應(yīng)用到家庭及工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。它們比以往的產(chǎn)品具

13、有更高的可靠性。但是，這也是隨之帶來了一些問題。容易損壞，且繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。再者，對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。2.2 plc相對于繼電器線路的優(yōu)勢（1）功能強(qiáng)，性能價格比高一臺小型plc內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價格比?？善绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。 （2）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)可編程序控制器產(chǎn)品已

14、經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。plc有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器。 （3）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) plc采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時間達(dá)到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，plc已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。 （4）系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少plc的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)

15、，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。（5）編程方法簡單梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言。（6）維修工作量少，維修方便plc的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。plc或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)plc上的發(fā)光二極管或編程器提供的住處迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速排除故障。（7）體積小，能耗低對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用plc后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型plc的體積相當(dāng)于幾個繼電器大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/2-1/10。2.3 系統(tǒng)i/o分配系統(tǒng)的i/o分配如表2-3-1所示。 表2-3-1 系統(tǒng)

16、i/o分配表 輸入輸出名稱編號io編碼名稱io編碼啟動sb1i0.0l1q1.7停止sb2i0.1l2q0.0方式1sb3i0.2l3q0.1方式2sb4i0.3l4q0.2方式3sb5i0.4l5q0.3單步/連續(xù)sb6i0.5l6q0.4位選sb7k2l7q0.5l8q0.6l9q0.7aq1.0bq1.1cq1.2dq1.3eq1.4gq1.5三 舞臺燈光的plc設(shè)計3.1 舞臺燈光設(shè)計要求（1）當(dāng)按下啟動按鈕，燈光控制裝置開始工作，按下停止按鈕，燈光控制裝置停止工作。（2）燈光的工作方式由花樣選擇開關(guān)和單步/連續(xù)開關(guān)決定。（3）當(dāng)單步/連續(xù)開關(guān)在單步位置時，燈光只能按照花樣選擇開關(guān)設(shè)定

17、的方式，運(yùn)行一個循環(huán)。（4）花樣選擇開關(guān)用于選擇燈光的花樣，設(shè)有三種燈光花樣。用一個led顯示1、2、3如果為單步工作方式，30s后停下來，如果為連續(xù)工作方式，則繼續(xù)循環(huán)。3.2 舞臺燈光的設(shè)計原則舞臺燈光系統(tǒng)設(shè)計是遵循舞臺藝術(shù)表演的規(guī)律和特殊使用要求進(jìn)行配置的 其目的在于將各種表演藝術(shù)再現(xiàn)過程所需的燈光工藝設(shè)備按系統(tǒng)工程進(jìn)行設(shè)計配置使舞臺燈光系統(tǒng)準(zhǔn)確、圓滿地為藝術(shù)展示服務(wù)。 （1）功能性原則這一條也就是說大家在對演藝廳舞臺燈光設(shè)計的時候必須符合功能的要求。無論是哪一個角落的燈光設(shè)計都需要根據(jù)不同的空間、不同的場合、不同的對象選擇不同的照明方式和燈具，并保證恰當(dāng)?shù)恼斩群土炼取＃?）美觀性原則美

18、觀性原則設(shè)計是為了能夠讓自己的舞臺燈光設(shè)計更加吸引人，燈光照明是裝飾美化環(huán)境和創(chuàng)造藝術(shù)氣氛的重要手段。一般演藝廳的舞臺燈光設(shè)計都是為了烘托出好的娛樂氣氛。所以在設(shè)計的時候一般非常注意這方面的設(shè)計原則。（3）經(jīng)濟(jì)性原則在舞臺燈光設(shè)計的時候在滿足需求的同時要保證這一點原則，那才是整個舞臺燈光設(shè)計的重點，所以你若是一名燈光設(shè)計師那么在給演藝廳舞臺燈光設(shè)計的時候要注意這一點。在觀眾區(qū)燈光照明設(shè)計是為了滿足人們視覺生理和審美心理的需要，使演藝廳空間最大限度地體現(xiàn)實用價值和欣賞價值，并達(dá)到使用功能和審美功能的統(tǒng)一。這就是我們所說的經(jīng)濟(jì)性原則。（4）安全性原則安全性原則應(yīng)當(dāng)是整個演藝廳舞臺燈光設(shè)計的重點，無

19、論大家想設(shè)計一個什么樣的燈光，在設(shè)計的時候一定要遵循這一設(shè)計的原則，在燈光照明設(shè)計要求絕對的安全可靠。大家在設(shè)計的時候不要只追求美觀而不注意它的安全設(shè)計。其實整個舞臺燈光設(shè)計中它應(yīng)當(dāng)算是設(shè)計的重點。113.3 舞臺燈光設(shè)計思路： 設(shè)計要求燈光要有3中花樣，故需要建立3個子程序，每個子程序?qū)?yīng)一種燈光的花樣。子程序主要完成循環(huán)移位和輸出功能，控制程序和初始化程序在主程序中。主程序中起保停電路控制系統(tǒng)的啟動停止；定時器t37控制燈光改變的時間間隔，計數(shù)器c20控制花樣的正反循環(huán)，計數(shù)器c21、c22只對第3中花樣起作用，用來控制方式一方式二按順序執(zhí)行，以形成第三中花樣。主程序中還要將初始值送到指定

20、寄存器地址位，從而可以在子程序中輸出，并且將其移位控制。將方式控制信號連接到相應(yīng)的子程序，為保證控制不發(fā)生混亂，控制信號采用互鎖的方式，同時并在led中顯示相應(yīng)的數(shù)字。由于需要顯示的數(shù)字只有1、2、3，所以只需要6個輸出口就足夠了，因此可以節(jié)省兩個輸出口留作他用，將q1.7用作彩燈的輸出口。程序化中大量采用mov指令輸出，節(jié)省程序段長度，但是也存在操作不如按位輸出精確地缺點。程序應(yīng)在mov指令輸出與按位輸出相結(jié)合的方式方面改進(jìn)。 3.4 舞臺燈光設(shè)計梯形圖 舞臺燈設(shè)計梯形圖如圖3-4-1圖3-4-1 舞臺燈光設(shè)計梯形圖四 總結(jié)經(jīng)過一個周不懈的努力，終于完成了從舞臺燈光的設(shè)計到論文的編寫。該課題是更具plc及順序控制相關(guān)知識完成的。成功的道路不是一帆風(fēng)順的，有這么一句話說的好“不經(jīng)歷風(fēng)雨怎能見彩虹”，當(dāng)然我設(shè)計該課題時也曾遇到過困難，其中難度最大的就是關(guān)于