基于PLC控制的舞臺藝術(shù)燈光設(shè)計

1、* * *學(xué)院畢業(yè)論文（201* 屆）基于PLC控制的舞臺藝術(shù)燈光設(shè)計學(xué)生姓名 * * * *學(xué) 號*指導(dǎo)教師*完成日期*基于PLC控制的舞臺藝術(shù)燈光設(shè)計摘 要在現(xiàn)代文化藝術(shù)領(lǐng)域中，晩會的舞臺藝術(shù)燈光各式各樣色彩 繽紛，用以吸引觀眾的注意力。舞臺藝術(shù)燈光成了整體藝術(shù)中不可缺少的 重要組成部分，更是融藝術(shù)和技術(shù)為一體的，隨著科技的不斷發(fā)展，舞臺藝 術(shù)燈光正逐漸向自動化控制方向發(fā)展，單片機、P LC的應(yīng)用正在不斷地走 向深入，對于這些燈飾的控制均可以采用PLC控制，如燈光的閃耀、移位 及時序的變化等。本設(shè)計就是利用PLC 作為核心部件進行邏輯控制及信 號的產(chǎn)生，PLC的性能優(yōu)勢必定會使得舞臺燈的設(shè)

2、計變得更方便，更可 靠。關(guān)鍵詞 舞臺藝術(shù)燈 PLC 編程設(shè)計第一章緒論1.1本課題設(shè)計背景1.2本課程的設(shè)計內(nèi)容。1. 3 本課程的設(shè)計目的和意義。第二章系統(tǒng)控制方案的選擇和確立2.1。舞臺燈光設(shè)計的傳統(tǒng)控制。錯誤!未定義書簽。2. 2PLC控制與繼電器控制兩者區(qū)別錯誤!未定義;錯誤!未定義-錯誤!未定義-錯誤!未定義;錯誤!未定義書簽。 錯誤!未定義書簽。 錯誤!未定義書簽。 錯誤!未定義書簽。 錯誤!未定義書簽。錯誤!未定義書簽。2.3 控制繼電器存在的缺點2.4。PLC相對于繼電器線路的優(yōu)勢錯誤!未定義書簽。2.5。PLC的選型原則錯誤!未定義書簽。2. 6。機型的選擇錯誤!未定義書簽。

3、2. 7 舞臺燈的發(fā)展2. 8 舞臺燈的選擇。錯誤!未定義書簽。第三章PLC控制舞臺藝術(shù)燈系統(tǒng)的設(shè)計。錯誤!未定義書簽。3. 1PLC控制舞臺燈系統(tǒng)的設(shè)計要求3.2舞臺燈系統(tǒng)設(shè)計的控制要求錯誤!未定義書簽。3.3。PLC控制舞臺燈系統(tǒng)控制方式的要求錯誤!未定義書簽。3. 4PLC控制舞臺燈系統(tǒng)的I/O分配表錯誤!未定義書簽。3. 5 控制系統(tǒng)接線圖3.6。程序設(shè)計錯誤!未定義書簽。3. 6. 1梯形圖錯誤!未定義書簽。3.6.2指令表 錯誤!未定義書簽。第四章PLC控制舞臺燈系統(tǒng)的設(shè)計效果。錯誤!未定義書簽。結(jié)論錯誤!未定義書簽。致謝。錯誤!未定義書簽。參考文獻。錯誤!未定義書簽。引言可編程控

4、制器（PLC）是以計算機技術(shù)為核心的通用工業(yè)自動化 裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計算機技術(shù)結(jié)合在一起，具有高可 靠性、靈活通用、易于編程和使用方便等特點，近年來在工業(yè)自動控制、 機電一體化以及改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，被譽為現(xiàn)代 工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱之首。本論文針對典型舞臺藝術(shù)燈的實際控制要求，運用三菱PLC基 本指令和功能指令兩種編程方法，在I/O分配的基礎(chǔ)上，將整個舞臺 藝術(shù)燈實際控制系統(tǒng)分解為拱形和梯形兩個部分,進行PLC梯形圖 程序設(shè)計和程序功能分析。第一章緒論Ll 本課題設(shè)計背景隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，在現(xiàn)代生活中，彩 燈作為一種裝飾，既可以增強人

5、們的感觀,起到廣告宣傳的作用，又可 以增添節(jié)日氣氛，為人們的生活增添亮麗,用在舞臺上增強晩會燈光效 果。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用系統(tǒng)向著小型化、快速化、大容量、 重量輕的方向發(fā)展PLC技術(shù)的應(yīng)用引起電子產(chǎn)品及系統(tǒng)開發(fā)的革命 性變革。語言作為可編程邏輯器件的標(biāo)準(zhǔn)語言描述能力強，覆蓋面廣, 抽象能力強,在實際應(yīng)用中越來越廣泛。這個階段，人們開始追求貫徹 整個系統(tǒng)設(shè)計的自動化，可以從繁重的設(shè)計工作中徹底解脫出來，把精 力集中在創(chuàng)造性的方案與概念構(gòu)思上,從而提高設(shè)計效率，縮短產(chǎn)品的 研制周期。1.2 本課程的設(shè)計內(nèi)容基于PLC控制的舞臺藝術(shù)燈光設(shè)計系統(tǒng)可以通過修改程序方便 地調(diào)整燈光的閃爍次序與閃爍速

6、度，再加上改變燈光的顏色和燈光的 排列，可以設(shè)計出五彩繽紛的造型。如果對外部電路稍加修改，或者在 系統(tǒng)程序中加入分支，可以把舞臺藝術(shù)燈光系統(tǒng)改為霓虹燈、廣告燈等藝術(shù)燈飾，能夠用在娛樂場所、賓館、餐廳以及大型商場的門面等多種 地方，可以滿足各種要求，收到良好的視覺效果。本論文針對典型舞臺藝術(shù)燈的實際控制要求,運用PLC基本指 令和功能指令兩種編程方法，在I/O分配的基礎(chǔ)上，將整個舞臺藝術(shù) 燈實際控制系統(tǒng)分解為拱形和梯形兩個部分,進行PLC梯形圖程序設(shè) 計和程序功能分析。1.3 本課程的設(shè)計目的和意義在現(xiàn)代生活中，最初的燈光設(shè)計只是局限在簡單的燈光切換上， 燈光顏色單調(diào)，燈位布置單一，更不用說燈光

7、特技了。而如今的舞臺變 得無比絢麗，光線色彩可以實現(xiàn)細微轉(zhuǎn)變，舞臺燈光變得更加靈活夢幻; 投影技術(shù)可以生成各種造型，使舞臺形象生動；電腦燈可以使光線根據(jù) 音樂的旋律搖擺，使舞臺更富動感，霓虹廣告燈及晚會的舞臺燈光各 式各樣,色彩繽紛，用以吸引觀眾的注意力。舞臺燈光設(shè)計作為舞臺表 演的一部分，近年來得到了越來越多的關(guān)注和重視。燈光設(shè)備技術(shù)的高速發(fā)展，大大豐富了舞臺燈光藝術(shù)表現(xiàn)手段， 甚至給舞臺燈光帶來革命性的變化。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，我國 的燈光技術(shù)也發(fā)生了翻天覆地的變化。燈具設(shè)備從最原始的自然光、 燭光，發(fā)展到氣燈、乙烘燈、電燈、氣體放電燈、LED （發(fā)光二極管）， 繼而到今天的電腦燈。

8、舞臺燈光的信號傳輸形式也由簡單的線路傳輸 發(fā)展為無線、光纖、網(wǎng)絡(luò)化等多種形式。這使得操作控制管理直觀化、 簡易化，并能精準(zhǔn)地完成舞臺演出所需要的藝術(shù)表現(xiàn)與再現(xiàn)單片機、 PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入，對于這些燈飾的控制均可以采用PL C控制，如燈光的閃耀、移位及時序的變化等。PLC控制的彩燈控制設(shè)計具有可編程性、線路簡單、可靠性髙等 特點，提高了系統(tǒng)的靈活性及可擴展性。第二章系統(tǒng)控制方案的選擇和確立2.1 舞臺燈光設(shè)計的傳統(tǒng)控制傳統(tǒng)舞臺燈光的控制是采用空氣開關(guān)人工機械式控制，由于舞臺 燈光所控制的聚光燈數(shù)量較多，用人工機械式地撥動空氣開關(guān)來實現(xiàn) 變幻的舞臺燈光效果，控制者常常手忙腳亂，感到十分

9、疲倦，而且所 控制的舞臺燈光也難以達到預(yù)期的效果。2. 2 PLC控制與繼電器控制兩者區(qū)別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 械觸點的串聯(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。另外,繼電器的觸點 數(shù)量有限,所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性受到很大性質(zhì)。而 PLC采用了計算機技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需政變程序，因而很容易改變或增加 系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線少，體積小，功耗小，而且PLC所謂“軟繼電器”實 質(zhì)上是存儲器單元的狀態(tài)，所以“軟繼電器”的觸點數(shù)量是無限的,P LC系統(tǒng)的

10、靈活性和可擴展性好。2、工作方式不同，在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時，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繼電器的動作次序決定于 程序掃描順序，這種T作方式稱為串聯(lián)工作方式。3、觸點數(shù)日不同，硬繼電器的觸點敬量有限,用于控制的繼電器觸 點一般為4-8對，而梯形圖中每只“軟繼電器”供編程使用的觸點數(shù)是 無限對的。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

11、繼電器”組成的。硬繼電器易磨損，而“軟 繼電器”則無磨損現(xiàn)象。5、定時和計數(shù)控制不同，電器控制系統(tǒng)采用時間繼電器的延時時 間控制，時間繼電器的延時時間易受環(huán)境溫度和溫度變化影響，定時 精度不高。而PLC釆用半導(dǎo)體集成電路做定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩 器產(chǎn)生,精度高，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定時值,修 改方便，不受環(huán)境的影響，且PLC具有計數(shù)功能，而電器控制一般不 具備計數(shù)功能。6、可靠性和可維護性不同，由于電器控制系統(tǒng)使用了大量的機械 觸點，其存在機械磨損，電弧燒傷等，壽命短，系統(tǒng)的連線多，所以可靠 性和可維護性差。而PLC大量的開關(guān)動作有無觸點的半導(dǎo)體電路來完 成，其壽命長，可靠

12、性髙，PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障, 隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào) 試和維護提供方便。2.3 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。他們比以往的 產(chǎn)品具有更高的可靠性。但是，這也是隨之帶來的一些問題。如絕大 多數(shù)控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞。而 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。在全負荷運載的情況下，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。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工

13、接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去 改制、安裝和調(diào)試。2.4 PLC相對于繼電器線路的優(yōu)勢1、功能強，性能價格比高一臺小型PLC內(nèi)有成百上千可供用戶使用的編程元件，有很強 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， 具有很髙的性能價格比。可編程序控制器可以通過通信聯(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)性強可編程序控制器產(chǎn)品已經(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行系統(tǒng)配置，組 成不同的功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)?？删幊绦蚩刂破鞯陌惭b接線也很方便，一般用接線端子連接外部 接線。P

14、LC有很強的帶負載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流 接觸器。3、可靠性髙，抗干擾能力強傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。 由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電 器和時間繼電器,僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互 繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100,因觸點接觸不良造成的故障大為減 少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能 力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工 業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場,PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業(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用軟件功能取代了繼電器控

15、制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時 間繼電器、計數(shù)器等器件,使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減 少。PLe的梯形圖程序一般釆用順序控制設(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)，梯形陶的設(shè)計時間比設(shè)計 繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。PLC的用戶程序可以在實驗竄模擬調(diào)試,輸入信號用小開關(guān)來模 擬,通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安 裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可 以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)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，其電路符號 和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語

16、言形象直觀，易學(xué)易懂, 熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖 語言，并用來編制用戶程序。梯形圖語言實際上是一種而向用戶的一種高級語言，可編程序控 制器在執(zhí)行梯形圖的程序時，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語言后 再去執(zhí)行。6、維修工作量少，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的白診斷和顯示功能。PLC或外部的 輸入裝置和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)坐故障時，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 地排除故障。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，

17、因此可將開關(guān) 柜的體積縮小到原來的確1/2- 1 /10。2.5 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)。 PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一 個整體易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域 有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng) 與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有 關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng) 詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需 的操作和動作，

18、然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容 量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比 的P LC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算1、I /0點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸 出點數(shù)，再增加10% 2 0%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(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)進行圓整。2、存儲器容量的估算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

19、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替代。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了 不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的1015倍，加上模擬I / O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再 按此數(shù)的2 5%考慮余量?？刂乒δ艿倪x擇;該選擇包括運算功能、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、運算功能簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通P LC的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復(fù)雜運算功能有 代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有

20、模擬量的PID運算和其他高 級運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能, 有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通 信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計選型 時應(yīng)從實際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數(shù)應(yīng)用 場合，只需要邏輯運算和計時計數(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)運算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID 運算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。4、控制功能控制功能包括PlD控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算 等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此,大多數(shù) 場合常釆用單回

21、路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專 用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高P LC的處理速度 和節(jié)省存儲器容量。例如采用Pl D控制單元、高速計數(shù)器、帶速度 補償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。5、通信功能大中型PLe系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議(TCP/ I P),需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)(TCP/IP)相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合I SO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口 （RS2232C/4 22 A/423 / 4 8 5）、Rlo通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中 型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）廊1:

22、1冗余配置，通信總線應(yīng) 符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實際要求。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于IMbPs, 通信負荷不大丁 60%o PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有I?列幾種形 式：1） PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡(luò);2） 1 臺PLC為主站，其他同型號P LC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；3）P LC網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4）專 用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕CPU通信任務(wù),根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實際需要，應(yīng)選擇具有不 同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。6、編程功能離線編程方式

23、：PLC和編程器公用一個CPU,編程器在編程模式 叫，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進行控制。完成編程后, 編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進行控制，不能進行編程。 離線編程方式可降低系統(tǒng)成本,但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式:CPU和編程器有各自的CPU,主機CPU負責(zé)現(xiàn)場 控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編 制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序 運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中 常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖(SFC).梯形圖(LD)、功能模 塊圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(I L

24、)、結(jié)構(gòu)文本(ST)兩種文 本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)(IEC 6 113 1 2 3),同時，還 應(yīng)支持多種語言編程形式，如C. BaS i C等，以滿足特殊控制場合的 控制要求。7、診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬什的邏 輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件 對PLC內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PLC的CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的 要求，并影響平均維修時間。8、處理速度PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應(yīng)越快越

25、好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則PLC將掃描不到該信號，造成 信號數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。 目前,PLC接點的響應(yīng)快、速度高，每條二進制指令執(zhí)行時間約O 2 -o. 4L S ,因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描 周期(處理器掃描周期)應(yīng)滿足：小型PLC的掃描時間不大于0 5msK;大中型P LC的掃描時間不大于0 2msK2.6 機型的選擇1、PLC的類型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝 和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、3 2位、 6 4位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ?/p>

26、或輸入輸出點數(shù)選型。整體型PLC的I /0點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小 型控制系統(tǒng);模塊型PLe提供多種1/()卡件或插卡，因此用戶可較合理 地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中 型控制系統(tǒng)。2、輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊, 應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要 求。對輸出模塊,應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具 有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點；可控硅 輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合,但價格較貴, 過載能力較差。輸岀模塊還有直流輸出

27、、交流輸出和模擬量輸出等， 與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提髙控制水 平和降低應(yīng)用成本。3、電源的選擇PLC的供電電源，除了引進設(shè)備時同時引進PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明 書要求設(shè)計和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計選用22 OVAC 電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或 穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時,應(yīng)核對提供的電流是否滿足應(yīng) 用要求，否則應(yīng)設(shè)計外接供電電源。為防止外部髙壓電源因誤操作而引 入PLC,對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二 極管或熔絲管隔離。4、存儲器的選擇由于計算機集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器

28、的價格已下降，因此， 為保證應(yīng)用項日的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256 個I /0點至少選8K存儲器選擇。需要復(fù)雜控制功能時,應(yīng)選擇容量更 大，檔次更高的存儲器。5、冗余功能的選擇（1）控制單元的冗余1）重要的過程單元:CPU（包括存儲器）及電源均應(yīng)181冗余。2）在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、 2重化或3重化冗余容錯系統(tǒng)等。（2） I / O接口單元的冗余1）控制回路的多點I/O卡應(yīng)冗余配置。2 ）重點檢測點的多點I/O卡可冗余配置。3）根據(jù)需要對章要的I/O信號，可選用2重化或3重化的1/（）接口 單元。6、經(jīng)濟性的考慮選擇PLC時,應(yīng)考慮性能價格比

29、?？紤]經(jīng)濟性時，應(yīng)同時考慮應(yīng) 用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終 選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需 增加一定的費用。當(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機架、母板等也要 相應(yīng)增加，因此，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍 等選擇都有影響。在估算和選用時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較 合理的性能價格比。隨著PLC的推廣普及，PLC產(chǎn)品的種類和數(shù)量越來越多，而且功 能也日趨完善。近年來，從美國、日本、德國等國引進的PLC產(chǎn)品及 國內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個系列、上百種型號。PLC 的品種繁多，其結(jié)構(gòu)

30、型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價格等 各不相同，適用場合也各有側(cè)重。本設(shè)計的彩燈系統(tǒng)控制需要設(shè)置總啟動、停止按鈕各1個，輸出 負載為8組發(fā)光二極管，可選用工作電壓為1 2 V,工作電流為10 2 OmA的發(fā)光二極管。因為輸入信號較少，而輸出負載較多，時間響 應(yīng)較快，所以選擇PLC基本單元FX2N-32MT,可提供16輸入/16 輸出，輸出電壓D C530V,輸出電流08A/4 點，響應(yīng)時間小于 0. 2m s o2.7 舞臺燈的發(fā)展隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人民生活水平的提髙，在現(xiàn)代生活中， 彩燈作為一種裝飾，既可以增強人們的感觀，起到廣告宣傳的作用，又 可以增添節(jié)日氣氛,為人們的生活增添

31、亮麗，用在舞臺上增強晩會燈光 效果。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用系統(tǒng)向著小型化、快速化、大容量、 重量輕的方向發(fā)展PLC技術(shù)的應(yīng)用引起電子產(chǎn)品及系統(tǒng)開發(fā)的革命 性變革。語言作為可編程邏輯器件的標(biāo)準(zhǔn)語言描述能力強，覆蓋面廣, 抽象能力強，在實際應(yīng)用中越來越廣泛。這個階段，人們開始追求貫徹 整個系統(tǒng)設(shè)計的自動化，可以從繁重的設(shè)計工作中徹底解脫出來，把精 力集中子啊創(chuàng)造性的方案與概念構(gòu)思上,從而提髙設(shè)計效率，縮短產(chǎn)品 的研制周期。2.8 舞臺燈的選擇舞臺燈光按燈光的不同位置可分為面燈、側(cè)燈、天幕燈和地?zé)舻? 一般中大型的舞臺因地?zé)舭仓迷谖枧_的前面對演出有一定的影響而取 消，取而代之的是提高面燈的功率（3

32、KW）,以增強舞臺光源的強度。而 小型舞臺一般釆用IKW左右的聚光燈，這種舞臺面燈功率小,光源弱, 需要設(shè)置地?zé)暨M行補償。本設(shè)計采用八組工作電壓為12V,工作電流 為1 020mA的發(fā)光二極管。第三章PLC控制舞臺藝術(shù)燈系統(tǒng)的設(shè)計3.1 PLC控制舞臺燈系統(tǒng)的設(shè)計要求1、如下圖所示，共有8道燈,其中5道燈呈拱形,3道燈0 9 0O 0 ： GL2Ll 0-3M- LO0-_圖3-錯謀!未定義書簽。 舞臺藝術(shù)燈的結(jié)構(gòu)圖呈梯形；2、7號燈一亮一滅交替進行；3、6至3號燈由內(nèi)到外依次點亮，全亮后再全滅;4、2至0號燈由上到下依次點亮，全亮后再全滅。3.2 舞臺燈系統(tǒng)設(shè)計的控制要求舞臺燈光的照明系統(tǒng)在

33、設(shè)計和安裝時的主要要求如下使用容量1、舞臺照明每一回路的可載容量（額定電流）20 A,（功率）一般按2-4 kW考慮。2、在舞臺照明設(shè)備的供電系統(tǒng)中，演出過程中可能頻繁啟動交流 電動機，當(dāng)其啟動沖擊電流引起電源電壓波動超過3%時，宜采用與 舞臺照明負荷分開的變壓器供電。3、燈光控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備運行中的安全設(shè)置合理配置輸出： 每個調(diào)光、直通輸出一般有1只32 A的插座, 每個插座的3根導(dǎo)線長度應(yīng)一致，通過絞合而輸出；良好的接地： 為消除可控硅干擾，使音、視頻設(shè)備達到使用要求，在燈光系統(tǒng)設(shè)計 中選擇較合理、實用的接地系統(tǒng)。擴聲系統(tǒng)和燈光系統(tǒng)都設(shè)有獨立接 地干線，采用共用地極，接地電阻Wl歐姆；觸

34、電保護：應(yīng)釆取 PE線與相關(guān)回路相線一起配線的方式。以減小零序阻抗，保證在發(fā) 生單相接地故障時保護裝置可靠動作，保障人身安全；雷電防護：在 變電所低壓母線裝設(shè)避雷器，調(diào)光燈光配電柜裝設(shè)電涌保護器，防 止舞臺或附近建筑物遭受雷擊時由于電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)產(chǎn)生的過電 流、過電壓損壞調(diào)光柜及燈光控制計算機系統(tǒng)，保證調(diào)光柜及燈光 控制計算系統(tǒng)安全。4、燈光系統(tǒng)電氣線纜及線路敷設(shè)設(shè)置燈線和音樂、視頻等信號線相互遠離，相遇時須做90。交叉且 留有0 5m距離， 平行時間距設(shè)置大于Im;所有信號連接線纜 均選用五芯屏蔽線，以防止干擾；電纜敷設(shè)時應(yīng)將電磁干擾降低到最 低程度，當(dāng)釆用接線圖電纜軟管時，其長度不能超

35、Im;動力或控制線路所用的多芯和屏蔽電纜的芯線易于按編號識別，少于25芯的 電纜使用顏色代碼。3. 3 PLC控制舞臺燈系統(tǒng)控制方式的要求1、本程序分控制和輸出兩大部分,控制部分運用PLC功能指令編 寫，輸出部分則運用PLC基本指令編寫。2、將舞臺藝術(shù)燈的控制要求劃分為以下兩部分:其一，7號燈一 亮一滅交替閃爍，同時6、5、4、3號燈由外到內(nèi)依次點亮，全亮后 再全滅；其二，2、1、O號燈由上到下依次點亮，全亮后再全滅。3、7至3號燈運行周期為6 秒,分別用輔助繼電器Mo、M5表示，啟動XO和停止Xl分別運用PLC置位和復(fù)位指令（操作 對象是M2 0）實現(xiàn)。指令LDl TO和OUT TO KIO

36、實現(xiàn)每間隔1秒 的循環(huán)PLC左位移功能指令傳送Mo在此6秒周期內(nèi)，只有第1秒 為ON（即邏輯為“1 ）,其他5秒都為OFF （即邏輯為“0”）， 故每隔1秒,M0M5依次只有一個線圈得電。當(dāng)?shù)?秒未傳送到 M 6 線圈得電時，啟動區(qū)間復(fù)位指令ZRST,輔助繼電器M6 全部復(fù)位，自動進入下一個周期循環(huán)。4、2至0號燈運行周期為5秒，分別用輔助繼電器MlI M1 5表示PLC左位移功能指令傳送MIl在此5秒周期內(nèi)，只有第 1秒為0N（即邏輯為“1”），其他4秒都為OFF（即邏輯為“ 0”）， 故每隔1秒,M12 Ml 5依次只有一個線圈得電。當(dāng)?shù)?秒未傳送 到M16線圈得電時，啟動區(qū)間復(fù)位指令ZR

37、ST,輔助繼電器MII M15全部復(fù)位，自動進入下周期循環(huán)。5、輸出部分運用PLC基本指令編寫，即用M輔助繼電器來控制 輸出繼電器Y：某一輸出量在某幾步中都為0N(即多對一 ”)，就將 代表各步的輔助繼電器的常開觸點并聯(lián)后，驅(qū)動該輸出繼電器的線圈。 3.4 PLC控制舞臺燈系統(tǒng)的I/O分配表表3- 1 PLC控制舞臺燈系統(tǒng)的I / 0分配表輸入(I)輸出(0)原件功能信號地址元件功能信號地址按鈕SBI程序啟動XO燈L 0“L7組成舞臺藝術(shù)燈 (動感效果)Yo Y7按鈕S B2程序停止Xl3.5 控制系統(tǒng)接線圖根據(jù)1/()端口分配表，系統(tǒng)接線圖如圖3-5所示。圖35?？刂葡到y(tǒng)接線圖3. 6 程序

38、設(shè)計3.6.1 梯形圖XooOKIO02491626323.6.2指令表OLDXOOo1SETM202LDXOOl3RSTM204LDM205ABlTo6OIrrTOB：109LnM20IOMnMl11AiIlM212ABlM313WnM414OIM515OlrrMO16LilTo17SFTLMOMlK5Kl26LDM527ZRSTMlM532LDMZO33MnM1234AlnM1335WM1436OIrrMll37LDTO38SFTLMllM12K4Kl47UlM1548ZRSTM12MlS53LDMO54OEM255ORM456OuTYOoO57LDMO58ORM459OUTYOOl60LDMI61OEM462OIrrY00263LDMZ64ORM465OIrr00466LDMll67ORY01468OUTY00569LDMl 2TOORM14TIOUTY00672LDMl 373ORMl 474OUT00775END第一步：按下SB 1,7號燈一亮一滅交替閃爍，同時6、5、4、3號 燈由外到內(nèi)依次點亮。如圖41所示。) 7號燈一亮一滅交替閃爍.同時6、5. 4、3號燈由外到內(nèi)依次點亮圖4 錯誤!未定義書簽。7號燈一亮一滅交替閃爍，同時6、5、4、3號燈由外到內(nèi)依次點亮第二步：全亮后再全滅。如圖421圖4-3所不。L7 Ij6 L5 l-4 L3圖4錯誤!未定義