基于PLC舞台彩灯控制设计毕业论文12.25.pdf
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1、 XINYU UNIVERSITY 毕业设计(论文)(2013 届)题 目 基于 PLC 的舞台艺术彩灯控制 二级学院 机械工程学院 专 业 机电一体化技术 班 级 机电(1)班 学 号 *学生姓名 徐 琪 指导教师 谢富珍 新余学院教务处制 目 录 摘要.1 ABSTRACT.2 第一章 绪 论.3 1.1 选题的意义.4 1.2 舞台彩灯研究内容.5 1.3 论文拟解决的问题及难点.6 1.4 舞台彩灯研究的方法.7 第二章 可编程控制器的概论 .8 2.1 PLC 的定义.9 2.2 PLC 的构成.10 2.3 PLC 的特点.11 2.4 PLC 的输入与输出.12 2.5 PLC
2、的发展趋势.13 2.6 PLC 控制与继电器控制两者区别及优势.14 2.7 PLC PLC 和单片机两者的区别及优势.16 第三章 舞台灯光的 PLC 设计.1 7 3.1 舞台灯光的设计原则.18 3.2 舞台灯光系统的工艺要求.19 3.3 舞台灯光工艺流程图.20 3.4 舞台灯光控制要求.21 3.5 舞台灯光的 PLC 设计.22 3.6 舞台灯光的梯形图.23 第四章 总结.24 致谢.25 参考文献.26 摘 要 可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称为PC 或PLC 是60 年代末发明的工业控制器件。日本电气控制学会曾对可编程控制
3、器作了一个定义 可编程控制器是将逻辑运算,顺序控制,时序和计数以及算术运算等控制程序 用一串指令的形式存放到存储器中,然后根据存储的控制内容,经过模拟,数字等输入输出部件,对生产设备和生产过程进行控制的装置。PLC 是基于计算机技术和自动控制理论发展而来的.它既不同于普通的计算机,又不同于一般的计算机控制系统,作为一种特殊形式的计算机控制装置,它在系统结构,硬件组成软件结构以及 I/O 通道,用户界面诸多方面都有其特殊性。舞台灯光在现代舞台演出中的作用:照明演出,使观众看清演员表演和景物形象;导引观众视线;塑造人物形象,烘托情感和展现舞台幻觉;创造剧中需要的空间环境;渲染剧中气氛;显示时、空转
4、换,突出戏剧矛盾冲突和加强舞台节奏,丰富艺术感染力。有时也配合舞台特技。在现代演出中,灯光的强度、色彩、照明区的分布,灯光的运动等都具有较大的可塑性与可控性。舞台灯光的艺术效果是随着演出的进展、舞台气氛的不断变换而展现的。舞台灯光是空间艺术与时间艺术的结合体,舞台灯光的历史发展是同戏剧的演变以及科学技术的进步密切相联的。根据舞台灯光控制系统的具体要求,对控制系统进行设计。首先进行了硬件系统的设计,选用的是 S7-200 的 CPU226,它的 24 点输入/16 点输出可以满足本次设计的需求,彩灯选择好 24 只流水灯。在软件方面,根据设计思想进行了实现系统功能的梯形图设计,指令采用的是移位位
5、移寄存器指令,并利用 S7-200的 STEP7-Micro/WIN32 编程软件进行编程。按照变化的要求进行硬件系统设计和软件程序的设计。由于本次毕业时间仓促,后续还可以开展舞台灯控制系统监控系统的设计,可以在电脑上对系统进行控制。关键词:可编程控制器;自动控制;舞台灯光 Abstract Programmable controller(Programmable Logical Controller)is referred to as a PC or PLC industrial control devices invented in the late 1960s.Nippon Electr
6、ic Control Society had made a programmable controller define the programmable 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,digi
7、tal,and other input and output member,and means for controlling 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,a
8、s a special form of computer-controlled device,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 s
9、oftware used to quickly 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 wit
10、h a solution to 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 thi
11、s paper,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;create a play sp
12、ace 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,area lighting movement in mod
13、ern 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 development of stage lighting is closel
14、y linked to the evolution of the same drama as well as scientific and technological progress.Keywords:PLC automatic control stage lighting 第一章 绪 论 随着科技日新月异的发展,在现代生活中,彩灯作为一种景观,安装在建筑物的适当地方,一是作为装饰增添节日气氛,二是有一种广告宣传的作用;用在舞台上增强晚会灯光效果。对动态灯光实时控制的装置很多。这些控制装置均运用计算机技术、电子技术和声光技术,对被控灯光系统按设定的变化方案进行亮、灭灯控制,形成各种灯光图案,
15、有时还配以和谐的音乐,使光、声、色的综合艺术效果。目前市场上各式样的 LED 彩灯控制器大多数用全硬件电路实现,电路结构复杂、功能单一,这样一旦制作成品只能按照固定的模式闪亮,不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外,功能效果上看,亮灯模式少而且样式单调,缺乏用户可操作性,影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。本文提出了一种基于 PLC 的彩灯控制方案,实现对 LED 彩灯的控制。本方案以西门子 PLC 作为主控核心,与起停、复位和限流等模块组成核心主控制模块。在主控模块上设有
16、3 个按键和多种不同颜色的LED 彩灯,根据用户需要可以编写若干种亮灯模式,利用其内部定时器、计数器,根据各种亮灯时间的不同需要,在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号,然后驱动各种颜色的灯亮或灭。1.1 选题的意义 随着科技的飞速发展,无论在日常生活中,还是在工农业发展中,PLC 具有广泛的应用。PLC 的一般特点:抗干扰能力强、可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、(设计、施工、调试)周期短、易于实现机电一体化。PLC总的发展趋势是:高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。S7-200 系列 PLC 拥有无以匹及的速度,高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点;S
17、7-200 系列是小型化,高速度,高性能和所有方便都是相当于 S7-200 系列中最高档次的超小形程序装置。除输入出 16-25 点的独立用途外,还可以适用于在多个基本组件间的连接,模拟控制,定位控制等特殊用途,是一套可以满足多样化广泛需要的 PLC。在现代生活中,用 PLC 控制的霓虹广告灯及晚会的舞台灯光各式各样,色彩缤纷,用以吸引观众的注意力。我想利用自己所学的知识,通过 PLC 来设计一种舞台彩灯控制,首先我将采用西门子公司生产的 S7-200 系列 PLC 为条件设计舞台彩灯控制电路接线图,结合 STEP7-Micro/WIN 编程软件在计算机上画出舞台彩灯程序梯形图,然后配齐相应电
18、源器件进行舞台彩灯的控制设计。1.2 课题研究的主要内容 1、选取参考舞台艺术彩灯(也可选其它形状排列的彩灯)为控制对象,完成PLC 硬件配置和控制系统的软件程序设计;2、分析控制要求进行输入/输出点分配,并具体列举出系统的输入输出点;3、完成系统软件部分的程序的编写;4、撰写毕业设计论文;1.3 论文拟解决的问题及难点(一)电气设备及元器件(二)PLC 外部接线图(三)STEP7-Micro/WIN32 梯形图程序 (四)控制系统测试与分析 1.4 研究的方法(一)实验法 通过在实验室做实验,利用所学的知识,来完成基于 PLC 舞台彩灯控制,首先我将采用西门子公司生产的 S7-200 系列
19、PLC 为条件设计舞台彩灯控制电路接线图,结合STEP7-Micro/WIN 编程软件在计算机上画出舞台彩灯程序梯形图,然后配齐相应电源器件进行舞台彩灯的控制设计。设计中采用移位位移寄存器指令编程,而不采用顺序控制设计法,大大减少试验程序,减少程序所占内存最后达到彩灯循环的效果。(二)文献研究法 通过网上数据库以及书籍,从中学习研究完成基于 PLC 舞台彩灯控制。(三)经验总结法 通过学习过的知识以及老师的指导,从中吸取经验,解决出现的问题,从经验中总结,摸索出快而正确的设计方法。第二章 可编程控制器的概论 2.1 PLC 的定义 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子
20、装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程 2.2 PLC 的构成 从结构上分,PLC 分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。2.3 PLC 的特点(1)可靠性高,抗干扰能力强工业生产对控制设备的可靠性要求。平均故障间隔时间长;故障修复时间(平均修复时间)
21、短 任何电子设备产生的故障;由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。如果能限制偶发性故障的发生条件,如果能 使 PLC 在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在最小范围,使 PLC 在恶劣条件消 失后自动恢复正常,这样就能提高平均故障间隔时间;如果能在 PLC 上增加一些诊断措 施和适当的保护手段,在永久性故障出现时,能很快查出故障发生点,并将故障限制在 局部,就能降低 PLC 的平均修复时间。为此,各 PLC 的生产厂商在硬件和软件方面采取 了多种措施,使 PLC 除了本身具有较强的自诊断能力,能及时给出出错信息,停止运行 等待修复外,还使 PLC 具有了很强的抗干扰能力。(2)配套齐全,功
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