基于PLC 的舞臺燈光控制畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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1、基于PLC 的舞臺燈光控制 摘要 可編程控制器(Programmable Logical Controller)簡稱為PC 或PLC 是60 年代末發(fā)明的工業(yè)控制器件。日本電氣控制學(xué)會(huì)曾對可編程控制器作了一個(gè)定義. 可編程控制器是將邏輯運(yùn)算,順序控制，時(shí)序和計(jì)數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算等控制程序。用一串指令的形式存放到存儲(chǔ)器中，然后根據(jù)存儲(chǔ)的控制內(nèi)容，經(jīng)過模擬，數(shù)字等輸入輸出部件,對生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的裝置. PLC 是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論發(fā)展而來的.它既不同于普通的計(jì)算機(jī)，又不同于一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，作為一種特殊形式的計(jì)算機(jī)控制裝置,它在系統(tǒng)結(jié)構(gòu),硬件組成軟件結(jié)構(gòu)以及I

2、/O 通道，用戶界面諸多方面都有其特殊性. MCGS(Monitor and Control Generated System􀎰通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件,能夠在Windows 平臺上運(yùn)行。通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理。以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線和報(bào)表輸出等多種方式.向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案。充分利用windows 圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點(diǎn)。比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更具通用性,在自動(dòng)化領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。本文利用MCGS 組態(tài)軟件檢驗(yàn)舞臺燈光控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況. 舞臺燈光

3、在現(xiàn)代舞臺演出中的作用：①照明演出，使觀眾看清演員表演和景物形象；②導(dǎo)引觀眾視線；③塑造人物形象，烘托情感和展現(xiàn)舞臺幻覺；④創(chuàng)造劇中需要的空間環(huán)境;⑤渲染劇中氣氛；⑥顯示時(shí)、空轉(zhuǎn)換，突出戲劇矛盾沖突和加強(qiáng)舞臺節(jié)奏,豐富藝術(shù)感染力。有時(shí)也配合舞臺特技。 在現(xiàn)代演出中，燈光的強(qiáng)度、色彩、照明區(qū)的分布,燈光的運(yùn)動(dòng)等都具有較大的可塑性與可控性。舞臺燈光的藝術(shù)效果是隨著演出的進(jìn)展、舞臺氣氛的不斷變換而展現(xiàn)的。舞臺燈光是空間藝術(shù)與時(shí)間藝術(shù)的結(jié)合體，舞臺燈光的歷史發(fā)展是同戲劇的演變以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步密切相聯(lián)的. 關(guān)鍵詞： 可編程控制器 自動(dòng)控制 舞臺燈光 MCGS 組態(tài)

4、 目錄 摘要 。。.。。。..。。.。。..。。....。.。。。.。..。。.。.。。.。。。.。.。。........。.。.......。..。。。.。.。。。。。。。 1 可編程控制器的概論 。。...。...。。。..。。。..。..。。..。.......。。.。..。。..。..。。。。。..。.。....。。 1.1PLC的定義。。。。.。。。。..。.。....。....。..。。。。。...。......。。.。。.。。。。。。..。。.。。。.。 1.2 PLC的構(gòu)成 ....。。。.

5、。。。..。....。...。。。.。。。.。..。。。.。。。。.。。.。。..。....。.。。..。。。 1。3 PLC的特點(diǎn) .。。。.。.。....。.。..。。...。.。..。.。。。.。.。。...。。。。。.。。.。。。。。。。。。.。。... 1.4 PLC 的輸入與輸出 。。..。..。....。。..。。....。..。..。。.。.。....。...。。..。...。。.。..。。 1.5 PLC的發(fā)展趨勢 ..。。.。.。。。...。.。。。.....。。..。.。.。..。.。。。。。。。.。。。。..。.。.。。。。.. 2 PLC 控

6、制與繼電器控制的比較 。。。...。..。。。.。。。....。。。。。。...。。。.。.。...。。..。......。.。。 2。1 PLC 控制與繼電器控制兩者區(qū)別 ....。.。。。....。.。。.。......。.。。.。...。..。。.。。..。。。 2.2 控制繼電器存在的缺點(diǎn) .。.。。。。。。。.。.。。。....。。。.。.。.。。。..。。。.。。.。.。.。。....。.。。。 2.3 PLC 相對于繼電器線路的優(yōu)勢 .。.。..。.。。....。...。。.。.。。.。..。。.。。。。。。.。。.。..。。.。。。 3 舞臺燈光的PLC

7、設(shè)計(jì) 。。。.。。.....。.....。。。..。。.。.。.....。。..。..。.。。.。。.。.。.。....。..。。 3。1 舞臺燈光的設(shè)計(jì)原則 .。.....。。。..。..。.。。。.。。。.。。.。.。.。.。.。。.。.。。。。...。。.。.。。. 3.2 舞臺燈光系統(tǒng)的工藝要求 。。.。.。...。。。.。。.....。.。。。..。。..。..。。...。...。.......。。。 3。3 舞臺燈光工藝流程圖 。。.。....。。。。...。.。.。。。..。。........。。。。。.。.。。..。..。。.。....。 3。4 舞臺燈

8、光控制要求 ....。。.。。..。。。。。..。。。。......。。。。。。......。。.。。。。。..。。。.。。..。. 總結(jié) ........。..。。。...。.。。。。。.。..。。。。..。.。。..。.。..。..。。.。。。。....。。。....。.。......。..。 參考文獻(xiàn) 。。.。.。。。..。....。..。。。。。.。。。。。...。..。。。.。....。..。。.。.。。.。..。。。..。。。........ 致謝 ..。.。.......。。.。。。...。..。。。.。。。..。。。。.。。。..。。。.。.。。..。。..。。...。

9、..。。..。。...。。。.。 附錄 。。。。...。。。..。.。。..。。...。..。。。..。.。。.。.。.。.。。。。。...。。...。。.。.。。。.。...。。。。.... 引言 目前,PLC 始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場,為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動(dòng)化的需要。在全球工業(yè)計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域,圍繞開放式過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放式數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革. 1 可編程控制器的概論 1。1 PLC 的定義 PLC

10、英文全稱Programmable Logic Controller。， 中文全稱為可編程邏輯控制器， 定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng), 專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可 編程的存儲(chǔ)器, 用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序, 執(zhí)行邏輯運(yùn)算， 順序控制, 定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操 作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 可編程控制系統(tǒng)是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng).它采 用一種可編程的存儲(chǔ)器,在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn) 算等操作的指令,通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過 程。

11、可編程控制器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的 新型通用自動(dòng)控制裝置,是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的.隨著微電子技術(shù)和計(jì) 算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展?？删幊炭刂破鞲嗟鼐哂辛擞?jì)算機(jī)的功能：不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制, 還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能.由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有 體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn).已廣泛應(yīng)用于工 業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域， 大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程?？删幊炭刂破?PLC)，􀎰是集自動(dòng)控 制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、和通訊技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。具有可靠性高，功能齊全， 使 用靈活方便等優(yōu)

12、點(diǎn)。由此可見，用PLC 控制的智能型舞臺藝術(shù)燈比傳統(tǒng)的舞臺藝術(shù)燈控 制優(yōu)越的多. 1。2 PLC 的構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分,PLC 分為固定式和組合式(模塊式)兩種.固定式PLC 包括CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等,這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC 包括CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則 組合配置. 1。3 PLC 的特點(diǎn) (1) 可靠性高.,抗干擾能力強(qiáng) 工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠性要求： ① 平均故障間隔時(shí)間長 ② 故障修復(fù)時(shí)間(平均修復(fù)時(shí)間)短 任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障,通常為兩種:

13、① 偶發(fā)性故障. 由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障. 這類故障,只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常.，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。 但對PLC 而言,受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。 ② 永久性故障。 由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能 使PLC 在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍,使PLC 在惡劣條件消 失后自動(dòng)恢復(fù)正常,這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在PLC 上增加一些診斷措 施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn),并將故障限制在

14、局部,就能降低PLC 的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各PLC 的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取 了多種措施,使PLC 除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力,能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行 等待修復(fù)外,還使PLC 具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。 ·硬件措施： 主要模塊均采用大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路, 大量開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ) 器完成, I/O 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號調(diào)理電路。 ① 屏蔽-—對電源變壓器、CPU、編程器等主要部件,采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行 屏蔽,以防外界干擾。 ② 濾波-—對供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC 或π 型濾波網(wǎng)絡(luò),以 消除或抑制高頻干擾

15、,也削弱了各種模塊之間的相互影響. ③ 電源調(diào)整與保護(hù)—-對微處理器這個(gè)核心部件所需的+5V 電源，采用多級濾波,并 用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過電壓、欠電壓的影響. ④ 隔離——在微處理器與I/O 電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O 接口與 CPU 之間電的聯(lián)系,減少故障和誤動(dòng)作;各I/O 口之間亦彼此隔離。 ⑤ 采用模塊式結(jié)構(gòu)——這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。一旦查出某一模塊出 現(xiàn)故障，能迅速更換,使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作：同時(shí)也有助于加快查找故障原因。 ·軟件措施: 有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。 ① 故障檢測—-軟件定期地檢測外界環(huán)境，如掉電

16、、欠電壓、鋰電池電壓過低及強(qiáng)干 擾信號等。以便及時(shí)進(jìn)行處理。 ② 信息保護(hù)與恢復(fù)—-當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞PLC 內(nèi)部的信息.一旦故障 條件消失，可恢復(fù)正常,繼續(xù)原來的程序工作。所以,PLC 在檢測到故障條件時(shí)， 立 即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器,軟件配合對存儲(chǔ)器進(jìn)行封閉,禁止對存儲(chǔ)器的任何操作,以防 存儲(chǔ)信息被沖掉。 ③ 設(shè)置警戒時(shí)鐘WDT（􀎮看門狗）-—如果程序每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過了WDT 規(guī)定的時(shí)間, 預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。 ④ 加強(qiáng)對程序的檢查和校驗(yàn)——一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警,并停止執(zhí)行。 ⑤ 對程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備——停電后，利用后

17、備電池供電,有關(guān)狀態(tài)及信息 就不會(huì)丟失。 PLC 的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目中，有一項(xiàng)就是抗干擾試驗(yàn).它要求能承受幅值為1000V,上 升時(shí)間1nS􀎰脈沖寬度為1μ S 的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬~上 千萬小時(shí);制成系統(tǒng)亦可達(dá)4～。5 萬小時(shí)甚至更長時(shí)間。 (2）配套齊全,功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N 規(guī)模的工業(yè)控制場合.除了邏輯處理功能以外, 現(xiàn)代PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能 力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)， 使PLC 滲

18、透到了位 置控制、溫度控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技 術(shù)的發(fā)展，使用PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 (3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備.它接口容易, 編程 語言易于為工程技術(shù)人員接受.梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng) 接近，只用PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為 不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便 之門。 (4)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便,容

19、易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程 序改變生產(chǎn)過程成為可能.這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 （5)體積小。，重量輕。57264 .能耗低 以超小型PLC 為例,新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm􀎰重量小于150g，􀎰功耗 僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部,是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 1。4 PLC 的輸入與輸出 PLC 與電氣回路的接口,是通過輸入輸出部分（I/

20、O）􀎯完成的。I/O 模塊集成了PLC 的I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài),輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài).輸入模塊 將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC 系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O 分為開關(guān)量輸入。（DI) 。􀎰開關(guān)量輸出。DO 􀎯􀎰模擬量輸入.（ AI)􀎯􀎰模擬量輸出。AO􀎯等模塊。 開關(guān)量是指只有開和關(guān).(或1 和0）􀎯兩種狀態(tài)的信號,模擬量是指連續(xù)變化的量。 常用的I/O 分類如下： 開關(guān)量:按電壓水平分，有220VAC、110VA

21、C、24VDC􀎰按隔離方式分，有繼電 器隔離和晶體管隔離。 模擬量:按信號類型分，有電流型。(4—20mA,0-20mA）􀎯、電壓型。（0—10V，0-5V，-10—10V）等,按精度分,有12bit,14bit，16bit 等。 除了上述通用IO 外，還有特殊IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 按I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量,I/O 模塊可多可少,但其最大數(shù)受CPU 所能管理 的基本配置的能力,即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制. 電源模塊:PLC 電源用于為PLC 各模塊的集成電路提供工作電源.同時(shí)，有的還 為輸入電路提供24V 的工作

22、電源。電源輸入類型有:交流電源（220VAC 或110VAC。), .直流電源(常用的為24VAC)。。。 底板或機(jī)架：大多數(shù)模塊式PLC 使用底板或機(jī)架，其作用是:電氣上,實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,使CPU 能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上,實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各 模塊構(gòu)成一個(gè)整體。 1。5 PLC 的發(fā)展趨勢 長期以來，PLC 始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動(dòng) 化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用.其主要原因,在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案,適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動(dòng)化的需要.另一方面，PLC 還必須

23、依靠其他新技術(shù)來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊,尤其是工業(yè)PC 所帶來的沖擊。PLC 需要解決的問題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開放性和價(jià)格。 PLC 技術(shù)展的最終趨勢仍然是人們所爭論的焦點(diǎn)之一。大多數(shù)人認(rèn)為，PLC 將會(huì) 繼續(xù)失去市場份額,更有甚者認(rèn)為，在工業(yè)PC 面前,PLC 將會(huì)一步一步走向死亡； 但 也有一部分人相信,一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域仍將為PLC 提供一定的市場份額。 在全球工業(yè)計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域,圍繞開放與再開放過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟 件、開放性數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有PLC，􀎰但這種趨勢也許不 會(huì)繼續(xù)發(fā)展下去.隨著軟PLC?

24、(SoftPLC）􀎯控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進(jìn)一步完善和發(fā) 展，安裝有SoftPLC 組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC 控制系統(tǒng)的市場份額正在逐步得到增長, 這些事實(shí)使傳統(tǒng)PLC 供應(yīng)商在思想上已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對現(xiàn)實(shí)， 在傳統(tǒng)PLC 的技術(shù)發(fā)展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài).對于控制軟件來講，這是 PLC 控制器的核心，PLC 供應(yīng)商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而 且對于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。此外，開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破，其結(jié)果是 將PLC 融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè)。 隨著微處理器技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和數(shù)字通訊技術(shù)的進(jìn)步

25、和發(fā)展,可編 程序控制器也得到了迅速發(fā)展，其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其定義所指的范圍，其概念也日趨 模糊,現(xiàn)代可編程控制器的發(fā)展趨勢主要有以下幾個(gè)方面： （1） 用高性能器件,盡量縮小與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)之間的差距.例如, 德國FESTO 公司的IPC(Industrial PC)由一系列符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的模塊組成，它與微機(jī)兼容且具有PLC 的功能。 (2) 豐富I/O 模塊,使PLC 在實(shí)時(shí)性、精度、分辨率、人機(jī)對話等性能方面進(jìn)一步 得到改善和提高。 (3) 進(jìn)一步強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)功能,以實(shí)現(xiàn)信息管理自動(dòng)化.例如IPC 型控制器具備多種現(xiàn) 場總線接口。如FESTO 總線、Profibus、AS

26、-I、CAN 等,以及各種網(wǎng)絡(luò)連接模塊, 如 Novell 等，從而使PLC 與PLC、PLC 與PC、PLC 與現(xiàn)場設(shè)備之間建立通訊聯(lián)網(wǎng). (4) 多種編程語言并存,互補(bǔ)不足.IPC 型控制器除了采用梯形圖、指令表編程以外, 還可以用IEC1131 規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語言以及C、Basic 等計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行 編程. (5) 硬件結(jié)構(gòu)集成化、冗余化。隨著專用集成電路(ASIC􀎰Application Specific Integrated Circuits）和表面安裝技術(shù)(SMT，?Surface-Mout Technology)在PLC 硬件設(shè)計(jì)上的運(yùn)

27、用,使得PLC 產(chǎn)品硬件元件數(shù)量更少，集成度更高，體積更小?,其可靠性更高。 同時(shí),為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性，PLC 產(chǎn)品還采用了硬件冗余和容錯(cuò)技術(shù)。用戶可 以選擇CPU 單元、通信單元、電源單元或I/O 單元甚至整個(gè)系統(tǒng)的冗余配置,使得整 個(gè)PLC 系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步加強(qiáng)。 2 PLC 控制與繼電器控制的比較 2.1 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。另外。，繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限,所以

28、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改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。系統(tǒng)連線 少.,“軟繼電器"的觸點(diǎn)數(shù)量是無限的。57264 。PLC 系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性好。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某種條件限制而不能吸

29、 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(gè)繼電器的動(dòng)作次序決 定于程序掃描順序?,這種工作方式稱為串聯(lián)工作方式。 3、 觸點(diǎn)數(shù)目不同。,硬繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限?,用于控制的繼電器觸點(diǎn)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(diǎn)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)

30、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)范圍寬 用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時(shí)值 修改方便 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)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)

31、場調(diào)試和維護(hù)提供方便。 2.2 控制繼電器存在的缺點(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)行的 容易損壞。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。 2.3 PLC 相對

32、于繼電器線路的優(yōu)勢 1、 功能強(qiáng) 性能價(jià)格比高 一臺小型 PLC 內(nèi)有成百上千個(gè)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。與相同功能的繼電器相比 具有很高的性能價(jià)格比.可篇程序 控制器可以通過通信聯(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)行系統(tǒng)配置 組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng). 楞編程序控制器的安裝接線也很方便 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、

33、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-—1/100 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干擾措施 具有很強(qiáng)的抗干擾能力 平均無故障 時(shí)間達(dá)到數(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 PLC 已被廣大用戶 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 LC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)

34、 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。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng) 梯形圖的設(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)室模擬調(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(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

35、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)際上是一種面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(shí) 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 且有完善的自診斷和顯示功能.PLC 或外部的輸入裝置和執(zhí) 行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(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 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(shí)間繼電器 小型 PLC 的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼

36、電器大小 因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的確 1/2—1/10。 3 舞臺燈光的 PLC 設(shè)計(jì) 3。1 舞臺燈光的設(shè)計(jì)原則 舞臺燈光系統(tǒng)設(shè)計(jì)是遵循舞臺藝術(shù)表演的規(guī)律和特殊使用要求進(jìn)行配置的 其目的 在于將各種表演藝術(shù)再現(xiàn)過程所需的燈光工藝設(shè)備 按系統(tǒng)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)配置 使舞臺 燈光系統(tǒng)準(zhǔn)確、圓滿地為藝術(shù)展示服務(wù). 5 % n 1。 創(chuàng)造完全的舞臺布光自由空間 適應(yīng)一切布光要求 2。 為使該系統(tǒng)能夠持續(xù)運(yùn)行 適當(dāng)加大儲(chǔ)備和擴(kuò)展空間 3. 系統(tǒng)的抗干擾能力和安全性作為重要設(shè)計(jì)指標(biāo) 4. 高效節(jié)能冷光新型燈具被引入系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。 3.2 舞臺燈光系統(tǒng)的工藝要求 1 該系統(tǒng)工藝

37、設(shè)計(jì)和設(shè)備配置具有綜合劇場的使用功能 在短時(shí)間內(nèi)可輪換多種不同 劇種的燈光操作方案。 2 該系統(tǒng)允許使用全部配置的各種類型燈具和其它補(bǔ)充設(shè)備 。 3。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)有足夠的安全性和存儲(chǔ)容量 整個(gè)系統(tǒng)在不中斷主電力供應(yīng)的前提下 對主控臺進(jìn)行持續(xù)的診斷檢查 3.3 舞臺燈光圖 3.4 舞臺燈光控制要求 如圖 4.1 為一舞臺藝術(shù)燈飾自動(dòng)控制演示裝置。本系統(tǒng)由 23 組燈組成 分別由 PLC的輸出端口 Y0 Y1 Y2 。。。Y7，Y10 Y11.。。Y17，Y20 Y21 Y23 控制。按下啟動(dòng)按鈕 SB1 后Y0，Y10,Y11,Y12,Y14,Y21，Y22,Y23 同時(shí)亮 2

38、秒 然后 Y0，Y1,Y10，Y11,Y13,Y16，Y17,Y20同時(shí)亮 2 秒 2 秒后 Y0，Y1，Y2，Y12，Y15 同時(shí)亮 2 秒 2 秒后 Y0，Y1，Y2，Y3,Y10,Y11,Y13Y21,Y22，Y23 同時(shí)亮 2 秒 2 秒后 Y4,Y5,Y6,Y7Y12，Y14，Y17 同時(shí)亮 2 秒 2 秒后 Y0,Y1Y2,Y4，Y7，Y10，Y11，Y12，Y14，Y15，Y16，Y17 同時(shí)亮 2 秒 2 秒后 Y5，Y6,Y12,Y14,Y15，Y16，Y20 同時(shí)亮 2 秒 2 秒后 Y0, Y4，Y7，Y10，Y11，Y12, Y13,Y15,Y16，Y20 同時(shí)亮 2

39、秒 2 秒后Y2,Y5,Y6,Y10,Y11，Y12，Y14,Y16，Y17,Y21,Y22,Y23 同時(shí)亮2 秒 2 秒后Y0,Y1， Y3，Y4，Y7，Y10，Y11,Y12,Y14,Y15，Y17,Y20 同時(shí)亮2 秒 2 秒后Y2,Y5,Y6，Y13，Y14，Y15 Y16，Y20，Y21,Y22,Y23 同時(shí)亮 2 秒 2 秒后 Y0,Y4，Y5,Y6,Y7，Y12,Y14,Y15，Y16,Y17,Y21，Y22,Y23同時(shí)亮 2 秒 2 秒后 Y0，Y1,Y3,Y10，Y11,Y12,Y13，Y15，Y16,Y17，Y20 同時(shí)亮 2 秒 2 秒后Y2,Y4,Y5,Y6，Y7,Y10，Y11，Y12,Y14，Y15,Y17，Y21,Y22，Y23 同時(shí)亮 2 秒 2 秒后 Y0,Y1,Y2,Y3Y10，Y11，Y12,Y14,Y17 同時(shí)亮 2 秒 然后從頭開始循環(huán).。。。。。 3.5舞臺燈光的 PLC 設(shè)計(jì) 1、舞臺燈光的輸入 輸出信號 (1) 輸入 X （2) 輸出 （Y） (3) 外部接線圖 3、 舞臺燈光的梯形圖