毕业设计-基于plc的舞台灯光控制系统及组态监控设计.doc

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1、基于PLC的舞台灯光控制系统及组态监控设计基于PLC的舞台灯光控制系统及组态监控设计 摘 要: 随着人们文化生活水平的提高，对舞台演出节目的质量要求越来越高,因此，舞台的现代化、智能化是必然的发展趋势。然而，我国的灯光控制系统品种繁多，主要可分为调光控制系统、开关控制系统和特殊灯具的专用控制器，其中大多数调光控制系统是由舞台调光系统改造而成，该系统多以控制继电器或单片机为控制系统的核心部件，虽然运行可靠但没有克服原中央集中式控制系统的弊病，不能广泛用于各种环境灯光系统，且它们的系统结构大相径庭，通信协议和制式标准也不同，无法兼容和互联；有的系统还无法与保安、火灾报警、中央空调等系统集成控制 。

2、因此，采用先进的控制技术、计算机技术和通讯技术构建能够广泛适用于各种环境的舞台灯光控制系统很重要。经过翻越大量资料和文献著作，我认为以可编程控制器（PLC）作为舞台灯光控制系统技术核心部件及组态监控设计的舞台灯光控制系统是舞台控制领域的未来发展方向。关键词： 舞台灯光 控制系统 可编程控制器 MCGS组态文献【1】详细讨论舞台灯光的基本知识及发展和基于s7-200PLC的控制技术，介绍了舞台灯光的PLC控制系统的设计方案及其控制原理，用多种指令实现对舞台灯光中24只灯的控制，通过对时间继电器时间控制的改变可实现不同的灯光效果。舞台灯光也叫“舞台照明”，简称“灯光”，舞台美术造型手段之一。PLC

3、简单易学,可靠性高。其不仅具有开关量和模拟量的控制功能，还具有更强的数字计算能力，它的通信功能和模拟量处理能力更强大。它比小型机的指令更丰富，适用于复杂的逻辑控制系统以及连续生产过程控制场合。文献【2】介绍了组态软件MCGS的功能组成及适应领域。同时讲述组态软件MCGS与PLC连接通讯的具体步骤，并通过具体例子加以验证实现，解决了MCGS如何与PLC的连接问题，PLC的数据如何进行读写问题和怎样把从PLC中读出来的数据与监控界面中的动画建立起连接的问题 文献【3】主要讲述了舞台灯光的国内外的发展状况及之间的现状对比来阐述对舞台灯光的研究目的，根据传统的舞台吊杆控制系统多采用继电器、接触器控制方

4、式。由于剧场中的吊杆数量很多，所需要的继电器、接触器数目庞大，接线复杂，造成控制系统的可靠性很差。可编程控制器是传统的继电器接触器控制方式与计算机技术的完美结合，具有可靠性高，编程直观容易的特点，己在工业控制中获得广泛应用来研究PLC组成的集散式控制系统在现代舞台吊杆控制技术中的应用文献【4】介绍了可编程控制器的历史来历及对在实际中的可编程控制器做一个概括性的定义。即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。 同时介绍了MCGS通用监控系统的工作

5、原理及组态的几种形式，向用户提供解决实际工程问题的方案。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。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。 文献【5】主要介绍了随着当今经济与科技的发展，PLC在我们工业控制，自动化控制等领域的应用越发广泛。本文主要利用三菱FX2N系列的可编程控制器实现本人所设计的舞台灯光控制系统。文献【6】舞台灯光在现代舞台演出中的作用:照明演出,使

6、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。及组台监控的作用 文献【7】主要介绍了单片机的特点即具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。 本文研究针对舞台视景的控制方法，尤其是舞台灯光的智能控制方面的发展现状，分析了舞台灯光智能控制的原理和实现方法，提出了基于单片机的舞台灯光智能控制系统的设计思路，并在此基础上开发了智能控制系统的硬件装置和相应软件。文献【8】详细介绍

7、了MCGS组态软件，并结合计算机组态技术，针对某舞台灯光控制系统提出了基于MCGS与PLC的解决方案。该系统采用了MCGS作为上位机监控软件，下位机采用西门子S7-200PLC，应用计算机构建动画模拟系统运行，可直观，准确地反映系统的实际运行状态。文献【9】介绍了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。本文的舞台灯电路采用PLC为控制核心，具备开启和全部停止功能，这是一种PLC控制的自动灯光音响控制系统。应用此控制系统能显著提

8、高劳动效率，减少劳动强度。文献【10】主要开展了对舞台灯光控制系统现状的研究，即在演艺设备行业的发展过程中，舞台灯光控制技术占据了极为重要的地位。对舞台灯光控制技术进行简单的研究，有利于我们对灯光控制技术有个更为深刻的认识。本文从控制系统、控制台以及调光器这三个方面的内容，简要对舞台灯光控制技术发展现状进行概述。文献【11】本文介绍了PLC在工业控制中的重要作用及广泛的应用领域，以PLC技术作为舞台灯光控制系统的核心部件，以MCGS组态软件作为上位机来监控舞台灯光的模拟运行画面。通过PLC的控制流程图，梯形图，步进图及组态图来完整的实现舞台灯光的模拟运行。文献【12】本文设计利用M3内核控制R

9、GB彩灯阵列，借鉴点阵的控制方法定位矩阵列中的彩灯，每三路DAC分别控制一行彩灯的R、G、B配色比，总共通过8组DAC来控制整个舞台的RGB彩灯阵列发出任意我们想要颜色的光，同时通过控制不同行列RGB彩灯变换的速度来调节彩灯闪烁的频率和变换的规律，从而达到舞台灯光控制的效果。主要讲述了系统设计的背景，目的，和所要解决的问题即一方面提高了控制的准确度；另一方面也减少灯光控制师工作量，设定效果，灯光就按我们预定的效果运行，让舞台灯光操作起来更加简便、快捷。文献【13】介绍了从单机自动化到整条生产线的自动化，乃至整个工厂的生产自动化；从柔性制造系统、工业机器人到分散式网络化控制系统，PLC都承担着及

10、其重要的角色。从应用的角度来说，学习PLC技术不仅要靠掌握系统配置和编制程序的方法，更需要通过具体的编程操作实践训练，系统集成（PLC外部接线、输入信号处理、输出控制对象、功能模块组装）实训，系统的调试、纠错和运行等实践环节，才能不断加深对PLC指令功能及特点的理解和认识，掌握编程方法，提高编程技巧，真正具备PLC技术的综合应用和设计能力。结束语：通过以上文献的分析，在充分阅读大量文献著作的基础上的基础上，根据通用舞台灯光系统在设计及安装时的主要要求，以采用西门子S7-200 PLC作为控制中心的控制系统能够完全克服原中央集中式控制系统的弊病，而且能广泛应用于各种环境灯光系统同时也解决了多数开

11、关控制系统的适应性不强的问题，且该系统结构简单易学，编程方便，现场可修改程序，维修方便，采用模块化结构，可靠性高于继电器控制装置，体积小于继电器控制装置，数据可直接送入管理计算机，成本可与继电器控制装置竞争，输入可以是交流115V，输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等，在扩展时，原系统只要很小变更，用户程序存储器容量至少能扩展到4KB通信协议和制式标准也不同，无法兼容和互联等优点。同时该系统还能很好的与保安、火灾报警、中央空调等系统集成控制 。参考文献1 毕业生.基于PLC的舞台灯光设计M.西安：西安航空职业技术学院.2011.512 高玉成.MCGS与PLC设备的连接控制

12、J.科技周刊，2011(2):27.3 刘红.基于PLC的舞台机械控制系统的研究与设计J.科技周刊，2012(2)10.4 毕业生.基于MCGS的舞台灯光控制及组态设计M.毕业设计论文，2009.12.30.5 梁莹丽.基于PLC的舞台灯光系统设计M. 机械电气工程学院制,2011.6:20.6 颜伟.基于MCGS的舞台灯光控制与组态设计M.湖南: 长沙航空职业技术学院毕业设计,2011.6:46.7 毕业生.单片机控制的舞台视景的设计M. 专科毕业论文（设计）2012.6.8 高成月.基于MCGS的舞台灯光控制系统设计与实现J.甘肃科技报，2009.12.3.9 王浩.舞台灯光的PLC控制J

13、.科技文献，2011.1.10 高悦城.舞台灯光控制系统现状的研究J.中国科技周刊，2010.12.11 毕业生.基于PLC的舞台灯光控制系统及组态监控设计M.南通：南通职业学院毕业设计，2012.6.12 彭泽宇.模拟舞台灯光控制系统M.德州：德州仪器C2000及MCU创新设计大赛.2011-2012.13 徐天生. 舞台灯光的模拟设计M. 云南： 机械电子工程学院,2011.6:13.14 Maria G. Ioannides, Senior Member, IEEE Design and Implementation of PLC-Based Monitoring Control System for Induction Motor ,1974.11:19.15 Harry M, vantassell ,Arlington Heights. PLCtechnique discussion and future developmentP.US:3 849 508,1974.11:19.16 王阿根.电气可编程控制原理与应用（第2版）M.北京:清华大学出版社,2010.17 吴剑波.武汉琴台大剧院灯光系统综述.艺术科技，2009.4：16-27.18 柳得安等.舞台灯光系统工艺设计导则.2010.1：37-4.7.4