多功能舞臺(tái)電氣控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)概要

1、機(jī)電工程MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING MAGAZINE1999多功能舞臺(tái)電氣控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)周銘楊惠中【摘要】介紹一種用觸摸屏作為人機(jī)界面,PLC實(shí)現(xiàn)繼電邏輯控制,交流變頻調(diào)速的多功能舞臺(tái)電氣控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞: 觸摸屏;PLC;變頻調(diào)速Research and Design on the Electric Controlling System of the Multi-function-dancing PlatformZhou Ming Yang HuizhongAbstrcat:A electric controlling system of t

2、he multi-function dancing platform is proposed in this paper, using touch screen for dialogue window, PLC for electric logical controller and frequency converter for speed adjustment.Key words:touch screen; PLC; frequency converter1引 言近年來(lái),人們對(duì)舞臺(tái)效果要求越來(lái)越高,各地電視臺(tái)、劇院紛紛進(jìn)展多功能舞臺(tái)改造。新形式的多功能舞臺(tái)根本具有以下一些或其中一種功能:整個(gè)

3、舞臺(tái)由假設(shè)干個(gè)平臺(tái)組成,各個(gè)平臺(tái)能夠獨(dú)立升降,組合出各種效果;有一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái);有一個(gè)或多個(gè)能夠自動(dòng)平移的機(jī)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)諸多功能需要復(fù)雜的機(jī)械構(gòu)造,各局部之間的相互制約關(guān)系較多,要求電氣控制系統(tǒng)工作可靠、使用方便、具有一定的控制精度形成較好效果。2電氣控制系統(tǒng)組成電氣控制系統(tǒng)組成,如圖1示。 圖1電氣控制系統(tǒng)框圖2.1觸摸屏人機(jī)界面電氣控制系統(tǒng)有許多控制信號(hào)、控制量需要輸入,為了反映實(shí)時(shí)狀態(tài)還要具有信號(hào)顯示功能。系統(tǒng)選用Digital GP-570觸摸屏作為人機(jī)界面。用于控制系統(tǒng)的觸摸屏采用五線電阻式,觸摸時(shí)需加適當(dāng)?shù)膲毫?觸摸屏才會(huì)承受信號(hào),而且這種觸摸屏僅為人機(jī)界面單元,它不需要計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

4、,通過(guò)一根串行通訊線與PLC相連,工作可靠、抗干擾能力強(qiáng)。Digital GP-570 觸摸屏為液晶彩色顯示,單24V供電,可與幾乎所有類型PLC相連。它將PLC的X、Y、M、T、D、C軟元件內(nèi)容映射至內(nèi)存。采用圖形界面,很方便的完成人機(jī)對(duì)話功能。每屏可以設(shè)假設(shè)干觸摸鍵,觸摸鍵與某個(gè)軟元件內(nèi)容相關(guān)聯(lián),當(dāng)按下觸摸鍵時(shí),即可改變相關(guān)聯(lián)的PLC軟元件內(nèi)容,到達(dá)控制信號(hào)輸入目的;為了實(shí)現(xiàn)控制量輸入,可以設(shè)置數(shù)據(jù)框、數(shù)字小鍵盤;設(shè)置信號(hào)指示燈圖形,將需要輸出的開關(guān)信號(hào)顯示出來(lái);利用數(shù)據(jù)框和棒圖、儀表指針的圖形框顯示被控制量。除此之外,還可以設(shè)置密碼,以及對(duì)重要操作確實(shí)認(rèn)。觸摸屏單元內(nèi)可以存儲(chǔ)上千屏的內(nèi)容

5、,屏與屏之間可以相互切換,每屏可以安排一個(gè)獨(dú)立控制單元,如圖2所示。 圖2觸摸屏各界面轉(zhuǎn)換關(guān)系觸摸屏編程方便,Digital開發(fā)了GP-PR0/PB3 for Windows95軟件,在PC機(jī)進(jìn)展屏幕制作完后,經(jīng)過(guò)通訊線傳送至觸摸屏。當(dāng)控制功能改變時(shí),人機(jī)界面僅需通過(guò)軟件修改來(lái)實(shí)現(xiàn),可見(jiàn),它能滿足舞臺(tái)控制功能的要求。2.2PLC網(wǎng)絡(luò)組成的邏輯控制因?yàn)楸豢刂茖?duì)象較多,到達(dá)控制要求需要使用較多的高速計(jì)數(shù)器,本系統(tǒng)采用主從PLC網(wǎng)絡(luò)。主控PLC與觸摸屏相連。每個(gè)從PLC對(duì)一個(gè)獨(dú)立單元進(jìn)展控制,由主控PLC獲得控制命令,將需要顯示的信息由主控PLC反響給觸摸屏。異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置,PLC選用三菱

6、FX2N系列,與變頻調(diào)速器直接相連構(gòu)成速度控制環(huán)節(jié)。變頻調(diào)速器選用三菱 FR-A044系列。利用光電編碼器作為位置信號(hào)檢測(cè)傳感器,構(gòu)成閉環(huán)控制。3升降單元控制整個(gè)舞臺(tái)由假設(shè)干個(gè)升降單元組成。對(duì)升降單元的設(shè)計(jì)要求為4m行程,允許偏差為2mm,升降速度多檔可調(diào)。為了到達(dá)這樣的控制精度,對(duì)于上升或下降過(guò)程需要一個(gè)爬行階段。對(duì)于三菱 FR-A044系列變頻調(diào)速器,可以利用PLC的輸出節(jié)點(diǎn)與變頻器的4個(gè)速度選擇輸入端直接相連,最多產(chǎn)生16個(gè)可預(yù)設(shè)的速度值。利用變頻調(diào)速器,對(duì)異步電動(dòng)機(jī)可以到達(dá)較好的調(diào)速效果,啟動(dòng)和減速時(shí)間可以通過(guò)參數(shù)設(shè)置。對(duì)于不同速度檔設(shè)置不同爬行距離,使得升降過(guò)程中均可較好的到達(dá)指定位

7、置,PLC程序設(shè)計(jì)可以很方便的實(shí)現(xiàn)這樣效果。圖3所示的上升過(guò)程中l(wèi)2l1,l1、l2分別為不同速度檔時(shí)的爬行距離。 圖3上升過(guò)程通過(guò)機(jī)械裝置將上下的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),光電編碼器同軸旋轉(zhuǎn)作為位置檢測(cè)。光電編碼器選用SUNX 600線,有A、B、Z相輸出,可直接與FX2N PLC指定輸入端相聯(lián),利用高速可逆計(jì)數(shù)器獲得位置信號(hào)。C251為32位高速計(jì)數(shù)器,使用DHSZ指令時(shí)最高計(jì)數(shù)頻率f max為1.2kHz。允許偏差為2mm,設(shè)計(jì)每個(gè)脈沖代表高度系數(shù)c=0.4mm/脈沖。對(duì)于PLC,最大升降速度v max=c.f max=0.41.2=0.48(m/s,滿足應(yīng)用要求。PLC連接圖,如圖4示。

8、 圖4PLC連接圖C251的計(jì)數(shù)值對(duì)應(yīng)于平臺(tái)的高度。C251為掉電保持型軟元件,一直儲(chǔ)存高度信息。將預(yù)定高度存入D1,由設(shè)定的上升速度確定爬行距離,存入D2。上升或下降命令發(fā)出,立即計(jì)算開場(chǎng)爬行點(diǎn)的位置,利用DHSZ指令進(jìn)展比擬,判斷出所處區(qū)域。如圖5示, 中間繼電器M21置位表示上升, 中間繼電器M31置位表示下降。對(duì)于上升過(guò)程D1減去D2為爬行起始點(diǎn)D3,高度低于D3,那么M50置位,高度位于D3、D1之間M51置位,高度到達(dá)D1后M52置位;對(duì)于下降過(guò)程D1加D2為爬行起始點(diǎn)D3,高度下降到D1后,M60置位,高度位于D1、D3之間,M61置位,高于D3那么M62置位。M50或M62置位

9、分別對(duì)應(yīng)勻速升降,M51或M61置位對(duì)應(yīng)于爬行過(guò)程,M52或M60置位那么需立即停頓。為了到達(dá)要求的精度,M52或M60置位后采取機(jī)械制動(dòng)。 圖5升降區(qū)域判斷梯形圖其他單元控制方法根本相似。主控PLC協(xié)調(diào)各專用PLC的運(yùn)行,對(duì)全場(chǎng)設(shè)定效果與當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)展分析,確定改變步驟,使各單元位置改變順序或同時(shí)進(jìn)展。主控PLC程序中還確定了一些自動(dòng)模式,通過(guò)模式選擇可以馬上得到預(yù)設(shè)的效果,不需要對(duì)每個(gè)單元分別設(shè)定,方便使用。4結(jié)論選用觸摸屏作為人機(jī)界面,使得控制面板簡(jiǎn)潔,使用也很方便。用PLC構(gòu)成的多功能舞臺(tái)控制系統(tǒng),構(gòu)造簡(jiǎn)單,工作可靠。觸摸屏與PLC結(jié)合起來(lái),應(yīng)用前景極為廣泛,對(duì)于功能要求相差很多的舞臺(tái)控

10、制尤為適宜,通過(guò)程序修改既能實(shí)現(xiàn)不同的功能,縮短開發(fā)周期。變頻調(diào)速器的應(yīng)用改善了控制效果。作者簡(jiǎn)介:周銘,1965年出生,1985年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力系,1991年于浙江大學(xué)電機(jī)系研究生畢業(yè),碩士?，F(xiàn)工作于中國(guó)計(jì)量學(xué)院機(jī)械電子教研室,講師。研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量。作者單位:中國(guó)計(jì)量學(xué)院(杭州310034參考文獻(xiàn)1朱善軍等.可編程控制系統(tǒng).北京:清華大學(xué)出版社,1992.2GP-PRO/PB3 for Windows95使用手冊(cè),1997.多功能舞臺(tái)電氣控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) 作者單位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期： 被引用次數(shù)： 周銘， 楊惠中， Zhou Ming， Ya

11、ng Huizhong 中國(guó)計(jì)量學(xué)院,杭州,310034 機(jī)電工程 MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING MAGAZINE 1999，16(4 0次 參考文獻(xiàn)(2條 1.朱善軍 可編程控制系統(tǒng) 1992 2.GP-PRO/PB3 for Windows95使用手冊(cè) 1997 相似文獻(xiàn)(10條 1.期刊論文 羅敏.LUO Min 基于PLC和觸摸屏的紙廠污水控制系統(tǒng) -機(jī)電工程技術(shù)2021,38(11 著重研究如何使用PLC和觸摸屏對(duì)紙廠污水處理進(jìn)展控制.PLC采用S7-300系列(CPU314.針對(duì)污水處理中構(gòu)筑物(格柵、調(diào)節(jié)沉淀池、提升泵、加藥裝置和SBR反

12、響池等的作用和運(yùn)行特 點(diǎn),確定需要檢測(cè)的水質(zhì)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),提出系統(tǒng)控制的方案.根據(jù)方案用流程圖介紹自動(dòng)控制的工藝流程,分析系統(tǒng)如何使用PIC進(jìn)展控制污水處理的控制.觸摸屏采用EasyBuilder500.應(yīng)用觸摸屏集中顯示分散在現(xiàn)場(chǎng)的PLC點(diǎn)和儀表所采集的各種工藝數(shù)據(jù).根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況及工藝要求,使用觸摸屏發(fā)出主控指令傳到達(dá)現(xiàn)場(chǎng). 2.期刊論文 吳霆.陸平.李芳.凌大鵬.陳寧.WU Ting.LU Ping.LI Fang.LING Da-peng.CHEN Ning PLC和觸摸屏相結(jié)合的控制系統(tǒng)在檢測(cè)儀器 中的應(yīng)用 -艦船科學(xué)技術(shù)2021,30(z2 介紹了如何利用PLC(可編程

13、控制器和觸摸屏相結(jié)合,對(duì)自動(dòng)采集系統(tǒng)進(jìn)展控制.簡(jiǎn)單介紹了PLC和觸摸屏,闡述了系統(tǒng)組成以及PLC和觸摸屏的軟件、算法設(shè)計(jì).本文基于CODcr(水質(zhì)化學(xué) 耗氧量在線檢測(cè)儀器的設(shè)計(jì),選用艾默生EC10系列PLC和Eview觸摸屏,實(shí)現(xiàn)了儀器的自動(dòng)采集、手動(dòng)設(shè)定、故障報(bào)警、紀(jì)錄、上傳歷史數(shù)據(jù)及通訊等功能,并具有友好的人機(jī)交互界面. 3.期刊論文 謝英 基于觸摸屏和PLC的發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng) -信息化研究2021,35(11 PLC(可編程邏輯控制器與觸摸屏的組合應(yīng)用為發(fā)射機(jī)控制提供了一個(gè)全新、方便可靠、功能完善的軟硬件平臺(tái).文中介紹了GE公司新推出的Proficy ME 5.80軟件的使用和開發(fā),描述

14、了該軟件的集成開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具,在此根底上分別介紹了該發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì),給出了PLC模塊配置圖和控制程序流程圖,闡述了觸摸屏IC754VSL12CTD的程序和顯示界面 設(shè)計(jì),以及該發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)的通信特點(diǎn). 4.期刊論文 褚淵博.唐云龍.Chu Yuanbo.Tang Yunlong PLC、觸摸屏仿真軟件在交通信號(hào)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 -石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào) 2021,23(1 以交通道口信號(hào)燈控制系統(tǒng)的開發(fā)為例,論述了PLC、觸摸屏仿真軟件在控制系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用.采用三菱公司的GX Developer軟件編寫PLC控制程序、GX Simulator仿真軟件測(cè)試PLC控 制程序、

15、觸摸屏軟件GT Designer2設(shè)計(jì)人機(jī)對(duì)話窗口、觸摸屏仿真軟件GT Simulator2檢驗(yàn)人機(jī)對(duì)話窗口,并將其與PLC程序連接,對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)展聯(lián)機(jī)通訊仿真.經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,該虛擬仿 真方法開發(fā)控制系統(tǒng)方便靈活、危險(xiǎn)性低、可重復(fù)操作性強(qiáng),不但能夠大大地縮短系統(tǒng)研發(fā)周期,還可以有效降低系統(tǒng)研發(fā)本錢.可應(yīng)用于高等院校實(shí)踐教學(xué)、現(xiàn)代化企業(yè)的人員培訓(xùn). 5.期刊論文 劉廣萍.翟潤(rùn)平.LIU Guangping.ZHAI Runping 交通信號(hào)PLC控制觸摸屏動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng) -世界科技研究與開展2021,30(6 本文基于可編程邏輯控制器(PIC和觸摸屏,設(shè)計(jì)了一個(gè)城市道路交通信號(hào)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng).該系

16、統(tǒng)的特點(diǎn)是組合應(yīng)用了PLC和觸摸屏,采用PLC對(duì)交通信號(hào)進(jìn)展控制,同時(shí)將交通信號(hào)的實(shí)時(shí) 狀態(tài)顯示在觸摸屏上,并具有在線修改信號(hào)配時(shí)參數(shù)的功能.該系統(tǒng)能對(duì)不同相位的信號(hào)穿插口的信號(hào)進(jìn)展控制,同時(shí)具有信號(hào)的協(xié)調(diào)控制功能.文章介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程,論述了交通信號(hào) PIE控制程序的設(shè)計(jì)步驟以及相應(yīng)的觸摸屏界面的制作方法,并給出了典型的PLC控制子程序. 6.期刊論文 張曉杰.王君艷.ZHANG Xiao-jie.WANG Jun-yan 基于觸摸屏、PLC及伺服驅(qū)動(dòng)器的伺服系統(tǒng) -微特電機(jī)2021,38(3 介紹了一種由觸摸屏、PLC及伺服驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成的伺服電機(jī)控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)采用空間矢量脈寬調(diào)制和

17、CANopen總線通信,保證了系統(tǒng)的高速、高準(zhǔn)確性. 7.期刊論文 杜韋辰.張世俊.DU Wei-chen.ZHANG Shi-jun 基于PLC與觸摸屏的恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) -蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2021,10(2 給出了一種由觸摸屏與PLC、變頻器組成的恒壓供水系統(tǒng).論述了設(shè)計(jì)思想、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)功能、工作原理和平安措施,以及PLC的主要程序設(shè)計(jì),變頻器的設(shè)置,通過(guò)觸摸屏為系統(tǒng)提 供良好的人機(jī)界面,使得操作更加簡(jiǎn)潔. 8.期刊論文 張還.張后國(guó).唐菊蘭.Zhang Huan.Zhang Houguo.Tang Julan PLC和觸摸屏技術(shù)在真空玻璃生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 -玻璃 20

18、21,36(7 通過(guò)對(duì)真空玻璃生產(chǎn)線工作機(jī)理和工藝流程的分析,設(shè)計(jì)了基于三菱FX系列PLC和上海步科EVIEW觸摸屏的真空玻璃線電氣控制系統(tǒng).該控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)料、清洗枯燥、檢查、 定位、待料、板壓、翻轉(zhuǎn)等全過(guò)程的自動(dòng)化生產(chǎn),大大地提高了真空玻璃生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率. 9.期刊論文 韓滿林.HAN Manlin 用觸摸屏和PLC實(shí)現(xiàn)四人搶答器的控制設(shè)計(jì) -電子工程師2007,33(12 用觸摸屏和PLC(可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)控制是現(xiàn)代工業(yè)控制中的一種新方法.文中基于三菱F940GOT-LWD-C型觸摸屏和FXOS-30MR型PLC,提出了4路搶答器控制系統(tǒng).描述了觸摸屏的工 作原理及特點(diǎn),闡述了控制系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)了對(duì)四路搶答器的監(jiān)控.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括觸摸屏端的畫面運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和基于順序功能圖的控制程序設(shè)計(jì).實(shí)際應(yīng)用說(shuō)明,該系 統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn). 10.期刊論文 王飛.侯力.舒暢.雷唐.WANG Fei.HOU Li.SHU Chang.LEI Tang PLC和觸摸屏在爆炸