基于PLC控制的舞臺(tái)藝術(shù)燈光設(shè)計(jì)

1、-. z.- . -可修編- .*學(xué)院畢業(yè)論文201*屆基于PLC控制的舞臺(tái)藝術(shù)燈光設(shè)計(jì)學(xué)生 *學(xué) 號(hào) *分 院 *專 業(yè) *指導(dǎo)教師 *完成日期 *基于PLC控制的舞臺(tái)藝術(shù)燈光設(shè)計(jì)摘 要在現(xiàn)代文化藝術(shù)領(lǐng)域中，晚會(huì)的舞臺(tái)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(tái)藝術(shù)燈光成了整體藝術(shù)中不可缺少的重要組成局部，更是融藝術(shù)和技術(shù)為一體的，隨著科技的不斷開展，舞臺(tái)藝術(shù)燈光正逐漸向自動(dòng)化控制方向開展，單片機(jī)、PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入，對(duì)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(shí)序的變化等。本設(shè)計(jì)就是利用PLC 作為核心部件進(jìn)展邏輯控制及信號(hào)的產(chǎn)生，PLC 的性能優(yōu)勢(shì)必

2、定會(huì)使得舞臺(tái)燈的設(shè)計(jì)變得更方便，更可靠。關(guān)鍵詞舞臺(tái)藝術(shù)燈 PLC 編程設(shè)計(jì)目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc323192830第一章 緒論 PAGEREF _Toc323192830 h 1HYPERLINK l _Toc3231928311.1本課題設(shè)計(jì)背景 PAGEREF _Toc323192831 h 1HYPERLINK l _Toc3231928321.2本課程的設(shè)計(jì)容 PAGEREF _Toc323192832 h 1HYPERLINK l _Toc3231928331.3本課程的設(shè)計(jì)目的和意義 PAGEREF _Toc323192833 h 2

3、HYPERLINK l _Toc323192834第二章 系統(tǒng)控制方案的選擇和確立 PAGEREF _Toc323192834 h 4HYPERLINK l _Toc3231928362.1舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)控制 PAGEREF _Toc323192836 h 4HYPERLINK l _Toc3231928372.2PLC控制與繼電器控制兩者區(qū)別 PAGEREF _Toc323192837 h 4HYPERLINK l _Toc3231928382.3控制繼電器存在的缺點(diǎn) PAGEREF _Toc323192838 h 6HYPERLINK l _Toc3231928392.4PLC相對(duì)于繼

4、電器線路的優(yōu)勢(shì) PAGEREF _Toc323192839 h 6HYPERLINK l _Toc3231928402.5PLC的選型原則 PAGEREF _Toc323192840 h 9HYPERLINK l _Toc3231928412.6機(jī)型的選擇 PAGEREF _Toc323192841 h 13HYPERLINK l _Toc3231928422.7舞臺(tái)燈的開展 PAGEREF _Toc323192842 h 17HYPERLINK l _Toc3231928432.8舞臺(tái)燈的選擇 PAGEREF _Toc323192843 h 17HYPERLINK l _Toc3231928

5、44第三章 PLC控制舞臺(tái)藝術(shù)燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc323192844 h 19HYPERLINK l _Toc3231928463.1PLC控制舞臺(tái)燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc323192846 h 19HYPERLINK l _Toc3231928473.2舞臺(tái)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制要求 PAGEREF _Toc323192847 h 20HYPERLINK l _Toc3231928483.3PLC控制舞臺(tái)燈系統(tǒng)控制方式的要求 PAGEREF _Toc323192848 h 21HYPERLINK l _Toc3231928493.4PLC控制舞臺(tái)燈系統(tǒng)的I/O分

6、配表 PAGEREF _Toc323192849 h 22HYPERLINK l _Toc3231928503.5控制系統(tǒng)接線圖PAGEREF _Toc323192850 h 22HYPERLINK l _Toc3231928513.6程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc323192851 h 24 HYPERLINK l _Toc323192865 3.6.1梯形圖 PAGEREF _Toc323192865 h 24 HYPERLINK l _Toc323192866 3.6.2指令表 PAGEREF _Toc323192866 h 26HYPERLINK l _Toc323192867第四

7、章 PLC控制舞臺(tái)燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效果 PAGEREF _Toc323192867 h 28HYPERLINK l _Toc323192868結(jié) 論 PAGEREF _Toc323192868 h 31HYPERLINK l _Toc323192869致 PAGEREF _Toc323192869 h 32HYPERLINK l _Toc323192870參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc323192870 h 33引 言可編程控制器(PLC) 是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用工業(yè)自動(dòng)化裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)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(diǎn)，近年來在工業(yè)自

8、動(dòng)控制、機(jī)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(yù)為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱之首。本論文針對(duì)典型舞臺(tái)藝術(shù)燈的實(shí)際控制要求，運(yùn)用三菱PLC 根本指令和功能指令兩種編程方法，在I/O 分配的根底上，將整個(gè)舞臺(tái)藝術(shù)燈實(shí)際控制系統(tǒng)分解為拱形和梯形兩個(gè)局部，進(jìn)展PLC 梯形圖程序設(shè)計(jì)和程序功能分析。-. z.- . -可修編- .緒論本課題設(shè)計(jì)背景隨著科學(xué)技術(shù)的開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(qiáng)人們的感觀，起到廣告宣傳的作用，又可以增添節(jié)日氣氛，為人們的生活增添亮麗，用在舞臺(tái)上增強(qiáng)晚會(huì)燈光效果。隨著電子技術(shù)的開展，應(yīng)用系統(tǒng)向著小型化、快速化、大容量、重

9、量輕的方向開展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(qiáng)，覆蓋面廣，抽象能力強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中越來越廣泛。這個(gè)階段，人們開場(chǎng)追求貫徹整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，可以從繁重的設(shè)計(jì)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(jì)效率，縮短產(chǎn)品的研制周期。本課程的設(shè)計(jì)容基于PLC 控制的舞臺(tái)藝術(shù)燈光設(shè)計(jì)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度， 再加上改變燈光的顏色和燈光的排列，可以設(shè)計(jì)出五彩繽紛的造型。如果對(duì)外部電路稍加修改，或者在系統(tǒng)程序中參加分支，可以把舞臺(tái)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(chǎng)所

10、、賓館、餐廳以及大型商場(chǎng)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(duì)典型舞臺(tái)藝術(shù)燈的實(shí)際控制要求，運(yùn)用PLC 根本指令和功能指令兩種編程方法，在I/O 分配的根底上，將整個(gè)舞臺(tái)藝術(shù)燈實(shí)際控制系統(tǒng)分解為拱形和梯形兩個(gè)局部，進(jìn)展PLC 梯形圖程序設(shè)計(jì)和程序功能分析。本課程的設(shè)計(jì)目的和意義在現(xiàn)代生活中，最初的燈光設(shè)計(jì)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，更不用說燈光特技了。而如今的舞臺(tái)變得無比絢麗，光線色彩可以實(shí)現(xiàn)細(xì)微轉(zhuǎn)變，舞臺(tái)燈光變得更加靈活夢(mèng)幻;投影技術(shù)可以生成各種造型，使舞臺(tái)形象生動(dòng);電腦燈可以使光線根據(jù)音樂的旋律搖擺，使舞臺(tái)更富動(dòng)感，霓虹廣告燈及晚會(huì)的

11、舞臺(tái)燈光各式各樣，色彩繽紛，用以吸引觀眾的注意力。舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)作為舞臺(tái)表演的一局部，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)的高速開展，大大豐富了舞臺(tái)燈光藝術(shù)表現(xiàn)手段，甚至給舞臺(tái)燈光帶來革命性的變化。近年來隨著科技的飛速開展，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，開展到氣燈、乙炔燈、電燈、氣體放電燈、LED(發(fā)光二極管)，繼而到今天的電腦燈。舞臺(tái)燈光的信號(hào)傳輸形式也由簡單的線路傳輸開展為無線、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(tái)演出所需要的藝術(shù)表現(xiàn)與再現(xiàn)單片機(jī)、PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入，對(duì)于這些燈飾的控制均可以

12、采用PLC控制，如燈光的閃耀、移位及時(shí)序的變化等。PLC 控制的彩燈控制設(shè)計(jì)具有可編程性、線路簡單、可靠性高等特點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的靈活性及可擴(kuò)展性。系統(tǒng)控制方案的選擇和確立舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)控制傳統(tǒng)舞臺(tái)燈光的控制是采用空氣開關(guān)人工機(jī)械式控制，由于舞臺(tái)燈光所控制的聚光燈數(shù)量較多，用人工機(jī)械式地?fù)軇?dòng)空氣開關(guān)來實(shí)現(xiàn)變幻的舞臺(tái)燈光效果，控制者常常手忙腳亂，感到十分疲倦，而且所控制的舞臺(tái)燈光也難以到達(dá)預(yù)期的效果。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(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

13、。另外，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，所以電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性受到很大性質(zhì)。而PLC采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲(chǔ)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(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)，所以軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量是無限的，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)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(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*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

14、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T作方式稱為串聯(lián)工作方式。3、觸點(diǎn)數(shù)日不同，硬繼電器的觸點(diǎn)敬量有限，用于控制的繼電器觸點(diǎn)一般為4-8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，而軟繼電器則無磨損現(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)圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定時(shí)值，修改

15、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)性不同，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大量的開關(guān)動(dòng)作有無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其壽命長，可靠性高，PLC還具有自診斷功能，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?？刂评^電器存在的缺點(diǎn)今天繼電器已應(yīng)用到家庭及工業(yè)控制的各個(gè)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(jìn)展的，容易損壞。

16、而且繼電器的觸點(diǎn)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(duì)一個(gè)具體使用的裝有上百個(gè)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(shí)也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。PLC相對(duì)于繼電器線路的優(yōu)勢(shì) l、功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高一臺(tái)小型PLC有成百上千可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與一樣功能的繼電器相比，具有很高的性能價(jià)格比?？删幊绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。2、硬件配套齊全，用戶使

17、用方便，適應(yīng)性強(qiáng)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(jìn)展系統(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。PLC有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器。3、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)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(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)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(shí)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1/10-I/100，因觸點(diǎn)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

18、干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間到達(dá)數(shù)萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC已被廣闊用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)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。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)竄模擬調(diào)試，輸入信號(hào)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(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)

19、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(shí)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(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，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(shí)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(shí)際上是一種而向用戶的一種高級(jí)語言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺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(jī)構(gòu)發(fā)坐故障時(shí)，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

20、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(duì)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(shí)間繼電器，小型PLC的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來確實(shí)1/2-1/10。PLC的選型原則 在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要設(shè)計(jì)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(gè)整體易于擴(kuò)大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(yùn)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

21、圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)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(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。輸入輸出( I/O)點(diǎn)數(shù)的估算1、I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)展圓整。2、存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中

22、用戶應(yīng)用工程使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)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(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。存儲(chǔ)器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(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為存的總字?jǐn)?shù)(16位為一個(gè)字)，另外再按此數(shù)的25%考慮余量?？刂乒δ艿倪x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(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC

23、的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比擬等運(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)算和其他高級(jí)運(yùn)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(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)展數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比擬，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí)，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(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。4、控制功能控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算

24、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(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)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PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。5、通信功能大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議(TCP/IP)，需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)( TCP/IP)相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/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/422A/423/485)、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；

25、大中型PLC通信總線含接口設(shè)備和電纜廊1：1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(shí)際要求。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于lMbps，通信負(fù)荷不大丁60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有I列幾種形式：1PC為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡(luò)；2l臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；3PLC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(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)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

26、：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式叫，CPU只為編程器提供效勞，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)展控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)展控制，不能進(jìn)展編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)本錢，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(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期與編程器進(jìn)展數(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(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式本錢較高，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( IL)、構(gòu)造文本(S

27、T)兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)( IEC6113123)，同時(shí)，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如CBasic等，以滿足特殊控制場(chǎng)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，軟件診斷分診斷和外診斷。通過軟件對(duì)PLC部的性能和功能進(jìn)展診斷是診斷，通過軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)展診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。8、處理速度PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該

28、信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的喪失。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(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0 20. 4Ls，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(shí)間不大于0 5ms/K;大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0 2ms/K。機(jī)型的選擇1、PLC的類型PLC按構(gòu)造分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控

29、制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O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(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)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(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)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(jià)格低、使用電壓圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長等特點(diǎn)；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(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和

30、降低應(yīng)用本錢。3、電源的選擇PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不連續(xù)電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。4、存儲(chǔ)器的選擇由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的開展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)日的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制

31、功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)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(chǔ)器及電源均應(yīng)181冗余。2)在需要時(shí)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(cuò)系統(tǒng)等。2I/O接口單元的冗余1)控制回路的多點(diǎn)I/O卡應(yīng)冗余配置。2)重點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)的多點(diǎn)I/O卡可冗余配置。3)根據(jù)需要對(duì)章要的I/O信號(hào)，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。6、經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)展比擬和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件

32、就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到*一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)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(jìn)的PLC產(chǎn)品及國廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品已有幾十個(gè)系列、上百種型號(hào)。PLC的品種繁多，其構(gòu)造型式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等各不一樣，適用場(chǎng)合也各有側(cè)重。本設(shè)計(jì)的彩燈系統(tǒng)控制需要設(shè)置總啟動(dòng)、停頓按鈕各1 個(gè)，輸出負(fù)載為8 組發(fā)光二極管， 可選用工作電壓為12V，

33、工作電流為1020mA 的發(fā)光二極管。因?yàn)檩斎胄盘?hào)較少，而輸出負(fù)載較多，時(shí)間響應(yīng)較快，所以選擇PLC 根本單元F*2N32MT，可提供16 輸入/16 輸出，輸出電壓DC530V， 輸出電流08A/4 點(diǎn)，響應(yīng)時(shí)間小于0.2ms。舞臺(tái)燈的開展隨著科學(xué)技術(shù)的開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(qiáng)人們的感觀，起到廣告宣傳的作用，又可以增添節(jié)日氣氛，為人們的生活增添亮麗，用在舞臺(tái)上增強(qiáng)晚會(huì)燈光效果。隨著電子技術(shù)的開展，應(yīng)用系統(tǒng)向著小型化、快速化、大容量、重量輕的方向開展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(qiáng)，覆蓋

34、面廣，抽象能力強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用中越來越廣泛。這個(gè)階段，人們開場(chǎng)追求貫徹整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，可以從繁重的設(shè)計(jì)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，從而提高設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品的研制周期。舞臺(tái)燈的選擇舞臺(tái)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?，一般型的舞臺(tái)因地?zé)舭仓迷谖枧_(tái)的前面對(duì)演出有一定的影響而取消，取而代之的是提高面燈的功率(3KW)，以增強(qiáng)舞臺(tái)光源的強(qiáng)度。而小型舞臺(tái)一般采用1 KW 左右的聚光燈，這種舞臺(tái)面燈功率小，光源弱，需要設(shè)置地?zé)暨M(jìn)展補(bǔ)償。本設(shè)計(jì)采用八組工作電壓為12V， 工作電流為1020mA 的發(fā)光二極管。PLC控制舞臺(tái)藝術(shù)燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)PLC控制舞

35、臺(tái)燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求1、如下列圖所示，共有8 道燈，其中5 道燈呈拱形，3 道燈圖 3 SEQ 圖 * ARABIC s 1 1 舞臺(tái)藝術(shù)燈的構(gòu)造圖呈梯形；2、7 號(hào)燈一亮一滅交替進(jìn)展；3、6至3 號(hào)燈由到外依次點(diǎn)亮，全亮后再全滅；4、2至0 號(hào)燈由上到下依次點(diǎn)亮，全亮后再全滅。舞臺(tái)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制要求舞臺(tái)燈光的照明系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)的主要要求如下1、舞臺(tái)照明每一回路的可載容量( 額定電流) 20 A, 使用容量(功率) 一般按2-4 kW 考慮。2、在舞臺(tái)照明設(shè)備的供電系統(tǒng)中, 演出過程中可能頻繁啟動(dòng)交流電動(dòng)機(jī), 當(dāng)其啟動(dòng)沖擊電流引起電源電壓波動(dòng)超過3%時(shí), 宜采用與舞臺(tái)照明負(fù)荷分開的變壓器供

36、電。3、燈光控制系統(tǒng)在電氣設(shè)備運(yùn)行中的平安設(shè)置合理配置輸出: 每個(gè)調(diào)光、直通輸出一般有1 只32 A 的插座, 每個(gè)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)備到達(dá)使用要求, 在燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選擇較合理、實(shí)用的接地系統(tǒng)。擴(kuò)聲系統(tǒng)和燈光系統(tǒng)都設(shè)有獨(dú)立接地干線, 采用共用地極, 接地電阻1 歐姆; 觸電保護(hù): 應(yīng)采取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(shí)保護(hù)裝置可靠動(dòng)作, 保障人身平安; 雷電防護(hù): 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(hù)器, 防止舞臺(tái)或附近建筑物遭受雷擊時(shí)由于電磁感應(yīng)、

37、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(jì)算機(jī)系統(tǒng), 保證調(diào)光柜及燈光控制計(jì)算系統(tǒng)平安。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(hào)線相互遠(yuǎn)離, 相遇時(shí)須做90穿插且留有0. 5 m 距離, 平行時(shí)間距設(shè)置大于1m; 所有信號(hào)連接線纜均選用五芯屏蔽線, 以防止干擾; 電纜敷設(shè)時(shí)應(yīng)將電磁干擾降低到最低程度, 當(dāng)采用接線圖電纜軟管時(shí), 其長度不能超1 m; 動(dòng)力或控制線路所用的多芯和屏蔽電纜的芯線易于按編號(hào)識(shí)別, 少于25 芯的電纜使用顏色代碼。PLC控制舞臺(tái)燈系統(tǒng)控制方式的要求1、 本程序分控制和輸出兩大局部，控制局部運(yùn)用PLC功能指令編寫，輸出局部則運(yùn)用PLC 根本指令編寫

38、。2、將舞臺(tái)藝術(shù)燈的控制要求劃分為以下兩局部：其一，7 號(hào)燈一亮一滅交替閃爍，同時(shí)6、5、4、3 號(hào)燈由外到依次點(diǎn)亮，全亮后再全滅；其二，2、1、0 號(hào)燈由上到下依次點(diǎn)亮，全亮后再全滅。3、7至3 號(hào)燈運(yùn)行周期為6 秒，分別用輔助繼電器M0 M5 表示，啟動(dòng)*0 和停頓*1 分別運(yùn)用PLC 置位和復(fù)位指令( 操作對(duì)象是M20) 實(shí)現(xiàn)。指令LDI T0 和OUT T0 K10 實(shí)現(xiàn)每間隔1 秒的循環(huán)。PLC 左位移功能指令傳送M0 在此6秒周期，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，M0 M5 依次只有一個(gè)線圈得電。當(dāng)?shù)? 秒未傳送到M6 線圈得

39、電時(shí)，啟動(dòng)區(qū)間復(fù)位指令ZRST，輔助繼電器M1 M6 全部復(fù)位，自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)周期循環(huán)。4、2至0 號(hào)燈運(yùn)行周期為5 秒，分別用輔助繼電器M11 M15 表示。PLC 左位移功能指令傳送M11 在此5 秒周期，只有第1 秒為ON( 即邏輯為1)，其他4 秒都為OFF( 即邏輯為0)，故每隔1 秒，M12 M15 依次只有一個(gè)線圈得電。當(dāng)?shù)? 秒未傳送到M16 線圈得電時(shí)，啟動(dòng)區(qū)間復(fù)位指令ZRST，輔助繼電器M11 M15 全部復(fù)位，自動(dòng)進(jìn)入下周期循環(huán)。5、輸出局部運(yùn)用PLC 根本指令編寫，即用M 輔助繼電器來控制輸出繼電器Y：*一輸出量在*幾步中都為ON( 即多對(duì)一)，就將代表各步的輔助繼電器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)后，驅(qū)動(dòng)該輸出繼電器的線圈。PLC控制舞臺(tái)燈系統(tǒng)的I/O分配表表3-1PLC控制舞臺(tái)燈系統(tǒng)的I/O分配表輸入I輸出(O)原件功能信號(hào)地址元件功能信號(hào)地址按鈕SB1程序啟動(dòng)*0燈L0L7組成舞臺(tái)藝術(shù)燈動(dòng)感效果Y0Y7按鈕SB2程序停頓*1控制系統(tǒng)接線圖根據(jù)I/O 端口分配表， 系統(tǒng)接線圖如圖3