基于PLC舞臺(tái)彩燈控制設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1225

1、 XINYU UNIVERSITY 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2021 屆題 目 基于PLC的舞臺(tái)藝術(shù)彩燈控制 二級(jí)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) 機(jī)電1班 學(xué) 號(hào) 1001040113 學(xué)生姓名 徐 琪 指導(dǎo)教師 謝富珍 新余學(xué)院教務(wù)處制目 錄摘要.1ABSTRACT.2第一章 緒 論. 3.4舞臺(tái)彩燈研究?jī)?nèi)容.5.6.7第二章 可編程控制器的概論 .82.1 PLC 的定義.92.2 PLC的構(gòu)成 .102.3 PLC的特點(diǎn) . 112.4 PLC 的輸入與輸出 . 122.5 PLC的開(kāi)展趨勢(shì) .13 PLC 控制與繼電器控制兩者區(qū)別及優(yōu)勢(shì) . 14 PLC PLC和單片機(jī)兩者的

2、區(qū)別及優(yōu)勢(shì) .16第三章 舞臺(tái)燈光的PLC 設(shè)計(jì) . 173.1 舞臺(tái)燈光的設(shè)計(jì)原那么 .183.2 舞臺(tái)燈光系統(tǒng)的工藝要求 .193.3 舞臺(tái)燈光工藝流程圖 . 203.4 舞臺(tái)燈光控制要求 .213.5 舞臺(tái)燈光的PLC設(shè)計(jì).22.23第四章 總結(jié) .24致謝.25參考文獻(xiàn). 26摘 要 可編程控制器(Programmable Logical Controller)簡(jiǎn)稱為PC 或PLC 是60 年代末創(chuàng)造的工業(yè)控制器件。日本電氣控制學(xué)會(huì)曾對(duì)可編程控制器作了一個(gè)定義 可編程控制器是將邏輯運(yùn)算，順序控制，時(shí)序和計(jì)數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算等控制程序 用一串指令的形式存放到存儲(chǔ)器中，然后根據(jù)存儲(chǔ)的控制內(nèi)容，

3、經(jīng)過(guò)模擬，數(shù)字等輸入輸出部件，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的裝置。 PLC 是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論開(kāi)展而來(lái)的.它既不同于普通的計(jì)算機(jī)，又不同于一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，作為一種特殊形式的計(jì)算機(jī)控制裝置，它在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件組成軟件結(jié)構(gòu)以及I/O 通道，用戶界面諸多方面都有其特殊性。 舞臺(tái)燈光在現(xiàn)代舞臺(tái)演出中的作用：照明演出，使觀眾看清演員表演和景物形象;導(dǎo)引觀眾視線;塑造人物形象，襯托情感和展現(xiàn)舞臺(tái)幻覺(jué);創(chuàng)造劇中需要的空間環(huán)境;渲染劇中氣氛;顯示時(shí)、空轉(zhuǎn)換，突出戲劇矛盾沖突和加強(qiáng)舞臺(tái)節(jié)奏，豐富藝術(shù)感染力。有時(shí)也配合舞臺(tái)特技。 在現(xiàn)代演出中，燈光的強(qiáng)度、色彩、照明區(qū)的分布，燈光的運(yùn)動(dòng)等都具有較

4、大的可塑性與可控性。舞臺(tái)燈光的藝術(shù)效果是隨著演出的進(jìn)展、舞臺(tái)氣氛的不斷變換而展現(xiàn)的。舞臺(tái)燈光是空間藝術(shù)與時(shí)間藝術(shù)的結(jié)合體，舞臺(tái)燈光的歷史開(kāi)展是同戲劇的演變以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步密切相聯(lián)的。根據(jù)舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的具體要求，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先進(jìn)行了硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選用的是S7-200的CPU226，它的24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出可以滿足本次設(shè)計(jì)的需求，彩燈選擇好24只流水燈。在軟件方面，根據(jù)設(shè)計(jì)思想進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的梯形圖設(shè)計(jì)，指令采用的是移位位移存放器指令，并利用S7-200的STEP7-Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行編程。按照變化的要求進(jìn)行硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件程序的設(shè)計(jì)。由于本次畢業(yè)時(shí)間倉(cāng)促

5、，后續(xù)還可以開(kāi)展舞臺(tái)燈控制系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以在電腦上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。關(guān)鍵詞: 可編程控制器；自動(dòng)控制；舞臺(tái)燈光 Abstract   Programmable controller (Programmable Logical Controller) is referred to as a PC or PLC industrial control devices invented in the late 1960s. Nippon Electric Control Society had made a programmable controller define the prog

6、rammable controller is the logical， sequential control， timing and counting， and arithmetic control procedures the form of a string of commands stored to memory， and then according the stored contents of control， through the analog， digital， and other input and output member， and means for controlli

7、ng the production equipment and production processes.   PLC is based on the development of computer technology and automatic control theory from both different from the ordinary computer is different from the general computer control system， as a special form of computer-controlled device，

8、 software architecture of the system architecture， hardware as well as I / O channels， and many other aspects of the user interface has its own peculiarities.   On MCGS (Monitor and Control Generated System universal monitoring system) is a set of configuration software used to quickl

9、y construct and generate computer monitoring system， able to run on the Windows platform. Through on-site data collection and processing. An animated display， alarm handling， process control， real-time curve， historical curve and report output in a variety of ways. To provide users with a solution t

10、o solve practical engineering problems. Fully complete windows graphics capabilities， interface consistency， easy to learn and use. Industrial control systems more versatile than ever to use a dedicated machine development， has a wider range of applications in the field of automation. In this paper，

11、 MCGS configuration software testing stage lighting control system operation.   Stage lighting in modern theatrical role: lighting performance， the audience to see the performers and the scene image; guiding vision of the audience; portrayed heighten emotions and show stage illusion; creat

12、e a play space environment ; rendering of the play atmosphere; display space conversion， highlighting the dramatic conflicts and the strengthening of the stage rhythm and rich artistic appeal. Sometimes with the stage stunt.  The distribution of the intensity of the light， colors， lighting

13、， area lighting movement in modern performances， and so has a greater plasticity and controllability. The art of stage lighting effects show progress， constantly changing the atmosphere of the stage show. The stage lighting is a combination of the space of art and the art of time， the historical dev

14、elopment of stage lighting is closely linked to the evolution of the same drama as well as scientific and technological progress. Keywords: PLC automatic control stage lighting 第一章 緒 論 隨著科技日新月異的開(kāi)展，在現(xiàn)代生活中，彩燈作為一種景觀，安裝在建筑物的適當(dāng)?shù)胤?，一是作為裝飾增添節(jié)日氣氛，二是有一種廣告宣傳的作用；用在舞臺(tái)上增強(qiáng)晚會(huì)燈光效果。對(duì)動(dòng)態(tài)燈光實(shí)時(shí)控制的裝置很多。這些控制裝置均運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、

15、電子技術(shù)和聲光技術(shù)，對(duì)被控?zé)艄庀到y(tǒng)按設(shè)定的變化方案進(jìn)行亮、滅燈控制，形成各種燈光圖案，有時(shí)還配以和諧的音樂(lè)，使光、聲、色的綜合藝術(shù)效果。目前市場(chǎng)上各式樣的LED彩燈控制器大多數(shù)用全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，這樣一旦制作成品只能按照固定的模式閃亮，不能根據(jù)不同場(chǎng)合、不同時(shí)間段的需要來(lái)調(diào)節(jié)亮燈時(shí)間、模式、閃爍頻率等動(dòng)態(tài)參數(shù)。這種彩燈控制器結(jié)構(gòu)往往有芯片過(guò)多、電路復(fù)雜、功率損耗大等缺點(diǎn)。此外，功能效果上看，亮燈模式少而且樣式單調(diào)，缺乏用戶可操作性，影響亮燈效果。因此有必要對(duì)現(xiàn)有的彩燈控制器進(jìn)行改良。 本文提出了一種基于PLC的彩燈控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED彩燈的控制。本方案以西門(mén)子PLC作為

16、主控核心，與起停、復(fù)位和限流等模塊組成核心主控制模塊。在主控模塊上設(shè)有3個(gè)按鍵和多種不同顏色的LED彩燈，根據(jù)用戶需要可以編寫(xiě)假設(shè)干種亮燈模式，利用其內(nèi)部定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，根據(jù)各種亮燈時(shí)間的不同需要，在不同時(shí)刻輸出燈亮或燈滅的控制信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)各種顏色的燈亮或滅。選題的意義 隨著科技的飛速開(kāi)展，無(wú)論在日常生活中，還是在工農(nóng)業(yè)開(kāi)展中，PLC具有廣泛的應(yīng)用。PLC的一般特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)、可靠性極高、編程簡(jiǎn)單方便、使用方便、維護(hù)方便、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC總的開(kāi)展趨勢(shì)是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低本錢(qián)、通信組網(wǎng)能力強(qiáng)。S7-200系列PLC擁有無(wú)以匹及的

17、速度，高級(jí)的功能邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)；S7-200系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于S7-200系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16-25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個(gè)根本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。在現(xiàn)代生活中，用PLC控制的霓虹廣告燈及晚會(huì)的舞臺(tái)燈光各式各樣，色彩繽紛，用以吸引觀眾的注意力。 我想利用自己所學(xué)的知識(shí)，通過(guò)PLC來(lái)設(shè)計(jì)一種舞臺(tái)彩燈控制，首先我將采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7-200系列PLC為條件設(shè)計(jì)舞臺(tái)彩燈控制電路接線圖，結(jié)合STEP7-Micro/WIN編程軟件在計(jì)算機(jī)上畫(huà)出舞臺(tái)彩燈程序梯形圖

18、，然后配齊相應(yīng)電源器件進(jìn)行舞臺(tái)彩燈的控制設(shè)計(jì)。課題研究的主要內(nèi)容1、選取參考舞臺(tái)藝術(shù)彩燈也可選其它形狀排列的彩燈為控制對(duì)象，完成PLC硬件配置和控制系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)；2、分析控制要求進(jìn)行輸入/輸出點(diǎn)分配，并具體列舉出系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)；3、完成系統(tǒng)軟件局部的程序的編寫(xiě)；4、撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；論文擬解決的問(wèn)題及難點(diǎn)一電氣設(shè)備及元器件二PLC外部接線圖三STEP7-Micro/WIN32梯形圖程序 (四)控制系統(tǒng)測(cè)試與分析1.4研究的方法一實(shí)驗(yàn)法通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，利用所學(xué)的知識(shí)，來(lái)完成基于PLC舞臺(tái)彩燈控制，首先我將采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7-200系列PLC為條件設(shè)計(jì)舞臺(tái)彩燈控制電路接線圖，結(jié)合

19、STEP7-Micro/WIN編程軟件在計(jì)算機(jī)上畫(huà)出舞臺(tái)彩燈程序梯形圖，然后配齊相應(yīng)電源器件進(jìn)行舞臺(tái)彩燈的控制設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中采用移位位移存放器指令編程，而不采用順序控制設(shè)計(jì)法，大大減少試驗(yàn)程序，減少程序所占內(nèi)存最后到達(dá)彩燈循環(huán)的效果。二文獻(xiàn)研究法通過(guò)網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫(kù)以及書(shū)籍，從中學(xué)習(xí)研究完成基于PLC舞臺(tái)彩燈控制。三經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法通過(guò)學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)以及老師的指導(dǎo)，從中吸取經(jīng)驗(yàn)，解決出現(xiàn)的問(wèn)題，從經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)，摸索出快而正確的設(shè)計(jì)方法。第二章 可編程控制器的概論 2.1 PLC 的定義 PLC是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順

20、序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程2.2 PLC 的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC 分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC 包括CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC 包括CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)那么組合配置。2.3 PLC 的特點(diǎn)(1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性要求。 平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng)； 故障修復(fù)時(shí)間(平均修復(fù)時(shí)間)短 任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障；由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。如果

21、能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能 使PLC 在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使PLC 在惡劣條件消 失后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間;如果能在PLC 上增加一些診斷措 施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在 局部，就能降低PLC 的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各PLC 的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取 了多種措施，使PLC 除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行 等待修復(fù)外，還使PLC 具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。(2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。PLC 開(kāi)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以

22、用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外， 現(xiàn)代PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能 力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)， 使PLC 滲透到了位 置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技 術(shù)的開(kāi)展，使用PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。(3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡送。PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易， 編程 語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng) 接近，只用PLC 的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為 不熟悉電子電路

23、、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制翻開(kāi)了方便 之門(mén)。(4)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造。PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程 序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。(5)體積小 ，重量輕 57264 .能耗低。以超小型PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm 重量小于150g， 功耗 僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。2.4 PLC 的輸入與輸出PLC 與電氣回路的接口，是通過(guò)輸

24、入輸出局部(I/O) 完成的。I/O 模塊集成了PLC 的I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊 將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O 分為開(kāi)關(guān)量輸入 (DI) 開(kāi)關(guān)量輸出|DO |模擬量輸入 ( AI) 模擬量輸出 AO 等模塊。開(kāi)關(guān)量是指只有開(kāi)和關(guān) (或1 和0) 兩種狀態(tài)的信號(hào)，模擬量是指連續(xù)變化的量。 常用的I/O 分類如下:開(kāi)關(guān)量:按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC 按隔離方式分，有繼電 器隔離和晶體管隔離。模擬量:按信號(hào)類型分，有電流型 (4-20mA，0-20mA) 、電壓型 (0-10V，0-5

25、V，-10-10V)等，按精度分，有12bit，14bit，16bit 等。除了上述通用IO 外，還有特殊IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU 所能管理 的根本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。電源模塊:PLC 電源用于為PLC 各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還 為輸入電路提供24V 的工作電源。電源輸入類型有:交流電源(220VAC 或110VAC )， 直流電源(常用的為24VAC)。底板或機(jī)架:大多數(shù)模塊式PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是:電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU 能訪問(wèn)底板上的

26、所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各 模塊構(gòu)成一個(gè)整體。2.6 PLC 的開(kāi)展趨勢(shì)1向高速度、大容量方向開(kāi)展為了提高PLC的處理能力，要求PLC具有更好的響應(yīng)速度和更大的存儲(chǔ)容量。目前，有的PLC的掃描速度可達(dá)0.1ms/k步左右。PLC的掃描速度已成為很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。在存儲(chǔ)容量方面，有的PLC最高可達(dá)幾十兆字節(jié)。為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，有的公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤(pán)。 2向超大型、超小型兩個(gè)方向開(kāi)展當(dāng)前中小型PLC比擬多，為了適應(yīng)市場(chǎng)的多種需要，今后PLC要向多品種方向開(kāi)展，特別是向超大型和超小型兩個(gè)方向開(kāi)展?，F(xiàn)已有I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)的超大型PLC，其使用32位微處理器，多CP

27、U并行工作和大容量存儲(chǔ)器，功能強(qiáng)。PLC由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)開(kāi)展，使配置更加靈活，為了市場(chǎng)需要已開(kāi)發(fā)了各種簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)的超小型微型PLC，最小配置的I/O點(diǎn)數(shù)為816點(diǎn)，以適應(yīng)單機(jī)及小型自動(dòng)控制的需要，如三菱公司系列PLC。3PLC大力開(kāi)發(fā)智能模塊，加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力為滿足各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求，近年來(lái)不斷開(kāi)發(fā)出許多功能模塊，如高速計(jì)數(shù)模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、通信和人機(jī)接口模塊等。這些帶CPU和存儲(chǔ)器的智能I/O模塊，既擴(kuò)展了PLC功能，又使用靈活方便，擴(kuò)大了PLC應(yīng)用范圍。加強(qiáng)PLC聯(lián)網(wǎng)通信的能力，是PLC技術(shù)進(jìn)步的潮流。PLC的聯(lián)網(wǎng)通信有兩類：一類是PLC之間聯(lián)網(wǎng)通信，各P

28、LC生產(chǎn)廠家都有自己的專有聯(lián)網(wǎng)手段；另一類是PLC與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)通信，一般PLC都有專用通信模塊與計(jì)算機(jī)通信。為了加強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)通信能力，PLC生產(chǎn)廠家之間也在協(xié)商制訂通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，PLC已成為集散控制系統(tǒng)DCS不可缺少的重要組成局部。 4增強(qiáng)外部故障的檢測(cè)與處理能力根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料說(shuō)明：在PLC控制系統(tǒng)的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，輸入設(shè)備占45%，輸出設(shè)備占30%，線路占5%。前二項(xiàng)共20%故障屬于PLC的內(nèi)部故障，它可通過(guò)PLC本身的軟、硬件實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、處理；而其余80%的故障屬于PLC的外部故障。因此，PLC生產(chǎn)廠家都致力于研制、開(kāi)展用于檢測(cè)外部故障的專用

29、智能模塊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。5編程語(yǔ)言多樣化在PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷開(kāi)展的同時(shí)，PLC的編程語(yǔ)言也越來(lái)越豐富，功能也不斷提高。除了大多數(shù)PLC使用的梯形圖語(yǔ)言外，為了適應(yīng)各種控制要求，出現(xiàn)了面向順序控制的步進(jìn)編程語(yǔ)言、面向過(guò)程控制的流程圖語(yǔ)言、與計(jì)算機(jī)兼容的高級(jí)語(yǔ)言BASIC、C語(yǔ)言等等。多種編程語(yǔ)言的并存、互補(bǔ)與開(kāi)展是PLC進(jìn)步的一種趨勢(shì)。 PLC 控制與繼電器控制的區(qū)別及優(yōu)勢(shì)1、控制方法不同 ，電器控制系統(tǒng)邏輯采用硬件接線 ，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián) 或并聯(lián)等組合成邏輯控制 ，其連線多且復(fù)雜，體積大，功耗大，系統(tǒng)構(gòu)成后 ，想再改變 或增加功率較為困難。2、工作方式不同 ， 在繼電器控制電

30、路中 ，當(dāng)電源接通時(shí) ，電路中所有繼電器都處 于制約狀態(tài) ，即該吸合的繼電器同時(shí)吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸 合 ，這種工作方式稱為并行工作方式。而PLC 的用戶程序按一定順序循環(huán)執(zhí)行 ，所以 各軟繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通中，受同一條件制約的各個(gè)繼電器的動(dòng)作次序決 定于程序掃描順序 ，這種工作方式稱為串聯(lián)工作方式。 3、 觸點(diǎn)數(shù)目不同 ，硬繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限 ，用于控制的繼電器觸點(diǎn)一般為48 對(duì) ，而梯形圖中每只“軟繼電器供編程使用的觸點(diǎn)數(shù)是無(wú)限對(duì)的。 4、組成器件不同 ，繼電器控制線路是許多真正的硬繼電器組成的 ，而梯形圖是由 許多所謂“軟繼電器組成的。硬繼電器易磨損

31、 ，而“軟繼電器那么無(wú)磨損現(xiàn)象。 5、定時(shí)和計(jì)數(shù)控制不同 電器控制系統(tǒng)采用時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間控制 時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間易受環(huán)境溫度和溫度變化影響 定時(shí)精度不高。而 PLC 采用半導(dǎo)體集 成電路做定時(shí)器 時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生 精度高 定時(shí)范圍寬 用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值 修改方便 不受環(huán)境的影響 且 PLC 具有計(jì)數(shù)功能 而電器控 制一般不具備計(jì)數(shù)功能。 6、可靠性和可維護(hù)不同 由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn) 其存在機(jī)械磨損 電弧燒傷等 壽命短 系統(tǒng)的連線多 所以可靠性和可維護(hù)性差。而 PLC 大量 的開(kāi)關(guān)動(dòng)作有無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成 其壽命長(zhǎng) 可靠性高 PLC 還具有自診

32、斷功 能 能查出自身的故障 隨時(shí)顯示給操作人員 并能動(dòng)態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)提供方便。7、PLC 相對(duì)于繼電器線路的優(yōu)勢(shì)： 功能強(qiáng) 性能價(jià)格比高 硬件配套 齊全 可靠性高 抗干擾能力強(qiáng) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 LC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù) 器等器件 使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。編程方法簡(jiǎn)單 維修工作量少 維修方便體積小 能耗低 PLC和單片機(jī) 的區(qū)別及優(yōu)勢(shì)目前在很多行業(yè)中，尤其在低端OEM行業(yè)中，繼電器或單片機(jī)的應(yīng)用還非常普遍。單片機(jī)一般用于工控產(chǎn)品或民用產(chǎn)品大批量的開(kāi)發(fā)，但是單片機(jī)必須從底層硬件做開(kāi)發(fā)，對(duì)普

33、通用戶難度大，周期長(zhǎng)，無(wú)法在使用過(guò)程中修改功能，難以到達(dá)工業(yè)環(huán)境應(yīng)用，所以在一些應(yīng)用環(huán)境相對(duì)較好的場(chǎng)合有大量應(yīng)用。PLC相對(duì)單片機(jī)自行開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)而言，首先在軟件上多了一套可編程邏輯語(yǔ)言，方便將梯形圖轉(zhuǎn)換為控制指令，其次在硬件上集成了電源電路，加強(qiáng)了抗干擾措施，更適合工業(yè)環(huán)境使用。 PLC和單片機(jī)相比的優(yōu)勢(shì) ：使用簡(jiǎn)單，運(yùn)用開(kāi)發(fā)周期短； 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的系統(tǒng)驗(yàn)證具有高可靠性；功能更改方便。 運(yùn)動(dòng)控制功能 用戶對(duì)PLC提出更高的運(yùn)動(dòng)控制功能要求，主要是控制性能和功能方面。這種需求在機(jī)床工具，電子制造和包行業(yè)更加突出。綜上2所述的內(nèi)容我采用PLC控制來(lái)設(shè)計(jì)舞臺(tái)彩燈控制。第三章 基于PLC的舞臺(tái)燈光的控制設(shè)

34、計(jì)3.1 舞臺(tái)燈光的設(shè)計(jì)原那么舞臺(tái)燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)是遵循舞臺(tái)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(guò)程所需的燈光工藝設(shè)備，按系統(tǒng)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)配置，使舞臺(tái)燈光系統(tǒng)準(zhǔn)確、圓滿地為藝術(shù)展示效勞。其具體設(shè)計(jì)原那么如下：1、創(chuàng)造完全的舞臺(tái)布光自由空間 適應(yīng)一切布光要求；2、為使該系統(tǒng)能夠持續(xù)運(yùn)行 適當(dāng)加大儲(chǔ)藏和擴(kuò)展空間；3、系統(tǒng)的抗干擾能力和平安性作為重要設(shè)計(jì)指標(biāo)；4、高效節(jié)能冷光新型燈具被引入系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。3.2 舞臺(tái)燈光系統(tǒng)的工藝要求1、該系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備配置具有綜合劇場(chǎng)的使用功能在短時(shí)間內(nèi)可輪換多種不同劇種的燈光操作方案。2、該系統(tǒng)允許使用全部配置的各種類型燈具和其它補(bǔ)充

35、設(shè)備。3、 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有足夠的平安性和存儲(chǔ)容量 整個(gè)系統(tǒng)在不中斷主電力供給的前提下 對(duì)主控臺(tái)進(jìn)行持續(xù)的診斷檢查。舞臺(tái)彩燈具體控制要求本設(shè)計(jì)中舞臺(tái)燈光的外觀圖如下圖。圖3-1舞臺(tái)燈光外觀圖1舞臺(tái)燈光呈拱形狀，有8根彩燈管。從下到上排列，編號(hào)1到8號(hào)。系統(tǒng)啟動(dòng)后，燈管依次點(diǎn)亮又熄滅的順序?yàn)椋?號(hào)到2號(hào)到3號(hào).8號(hào)時(shí)間間隔2s，然后按照1、2號(hào)到1、2、3、4號(hào)到1、2、3、4、5、6號(hào)到1、2、3、4、5、6、7、8號(hào)依次點(diǎn)亮又依次熄滅，時(shí)間間隔2s,全部點(diǎn)亮后持續(xù)10s后，再開(kāi)始按照上述過(guò)程的循環(huán)；2舞臺(tái)彩燈安裝的24只流水燈3只一組，共分成8組1-8系統(tǒng)啟動(dòng)后按照1-8的順序，依次閃亮又依次熄

36、滅時(shí)間間隔2s，然后按照1-8成倍組合閃亮又熄滅的順序，時(shí)間間隔為2S，全亮后持續(xù)10S,再按照上述過(guò)程的循環(huán)往復(fù)，直至系統(tǒng)停止工作；3系統(tǒng)用啟動(dòng)按鈕和停止按鈕，并有單步連續(xù)控制；4各個(gè)彩燈的工作電壓均為220V AC。本系統(tǒng)PLC和擴(kuò)展模塊的選擇 表3-1 CPU22XCPU226主要技術(shù)指標(biāo)表根據(jù)本設(shè)計(jì)舞臺(tái)的控制的需要，PLC控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)又2個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)，輸出信號(hào)有24個(gè)彩燈。根據(jù)表3-1所示的CPU22X I/O點(diǎn)數(shù)表，可知CPU226有24個(gè)輸入口和擴(kuò)展模板為EM2238I/8Q，最后選擇的PLC是西門(mén)子SIEMENSS7-200系列CPU226可編程控制器，所用的擴(kuò)展模板為EM2

37、238I/8Q。1本系統(tǒng)需要的器件如表3-2所示1輸入I2輸出Q3.5.1軟件設(shè)計(jì)的流程圖采用S7-200的移位指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，“移位存放器位指令將數(shù)值移入“移位存放器。此指令提供用于排序和控制產(chǎn)品或數(shù)據(jù)得容易方法。使用此指令位移整個(gè)存放器一位，每個(gè)掃描一次?！耙莆淮娣牌魑恢噶顚?shù)據(jù)的數(shù)值移入“移位存放器。S_BIT指定移位存放器的最低為。N指定移位存放器的長(zhǎng)度和移位的方向移位加=N，移位減=-N。編程思路：按下按鈕I0.0，那么狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M10.0，使Q0.0得電，1組彩燈閃亮2S，電路又使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移到M10.1，使Q0.1得電，2組彩燈閃亮2S，由此不斷往下步工作。直到狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M10.7

38、，使Q0.7得電，8組彩燈閃亮2s,然后電路又使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移到M11.0，使得Q0.0、Q0.1得電，1、2組彩燈同時(shí)閃亮2s，接著狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M11.1，使得Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3得電，1、2、3、4組彩燈同時(shí)閃亮2s，緊接著狀態(tài)又轉(zhuǎn)移到M11.2，使得Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5得電，1、2、3、4、5、6組彩燈同時(shí)閃亮2s，最后狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M11.3，使得Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7得電，1、2、3、4、5、6、7、8組彩燈同時(shí)閃亮，時(shí)間間隔10s，然后重復(fù)上述過(guò)程，循環(huán)往復(fù)。通過(guò)分析M0.1與M10.0開(kāi)始的12位位存放器之間的邏輯關(guān)系，將其編程如下：舞臺(tái)燈光的梯