【正文】 制系統(tǒng)要求的不斷提高，單片機(jī)控制的舞臺(tái)燈光系統(tǒng)現(xiàn)在已不能滿足人們對(duì)控制系統(tǒng)可靠性的要求，同時(shí)由于單片機(jī)編程語(yǔ)言的復(fù)雜性，讓一般的客戶無(wú)法容易學(xué)習(xí)，因此，人們更渴望能夠研究出一個(gè)更容易接受的且系統(tǒng)可靠性高的的舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)參考大量的文獻(xiàn)著作及翻閱了大量的書籍資料，結(jié)合現(xiàn)代化的科技手段，我認(rèn)為用可編程控制器（PLC）控制的舞臺(tái)燈光系統(tǒng)能更好的滿足人們對(duì)現(xiàn)代舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)要求高可靠性的問(wèn)題，同時(shí)由于可編程控制器的編程語(yǔ)言更容易編寫和接受。因此，選擇了基于PLC的舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)及組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。本設(shè)計(jì)課題主要是針對(duì)舞臺(tái)總體工藝設(shè)計(jì)方案，通過(guò)應(yīng)用PLC技術(shù)、組態(tài)王監(jiān)控軟件系統(tǒng)及電力電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)的燈光控制。完成本次課題設(shè)計(jì)后要熟練運(yùn)用組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，且在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的組態(tài)運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論知識(shí)向具體工程項(xiàng)目開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的過(guò)度；同時(shí)PLC編程和理論聯(lián)系實(shí)際、分析和解決PLC控制與監(jiān)控的實(shí)際問(wèn)題的能力，達(dá)到培養(yǎng)實(shí)踐應(yīng)用能力之目的。 課題主要技術(shù)要求為了研究這個(gè)畢業(yè)課題我翻閱了大量的參考文獻(xiàn)（科技周刊）和參閱了大量的前幾任學(xué)長(zhǎng)們的關(guān)于本課題的設(shè)計(jì)思路和經(jīng)驗(yàn)，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，給出通用舞臺(tái)燈光系統(tǒng)在設(shè)計(jì)及安裝時(shí)的主要要求：本課題以PLC控制技術(shù)，組態(tài)軟件技術(shù)，電力電子技術(shù)等為主要技術(shù)參考。首先以PLC作為控制中心，完成控制系統(tǒng)主要元器件的選型及硬件設(shè)計(jì)，然后設(shè)計(jì)出控制程序（要求有故障判斷功能），在組態(tài)軟件環(huán)境下與PLC程序進(jìn)行模擬連接并在上位機(jī)上監(jiān)控顯示舞臺(tái)燈光的實(shí)時(shí)運(yùn)行畫面。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀長(zhǎng)期以來(lái)，隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的不斷加深，舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的核心部件經(jīng)歷了從控制繼電器到單片機(jī)再到可編程控制器的技術(shù)的三個(gè)發(fā)展階段，其核心技術(shù)逐漸向著高度的可靠性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軟件易于學(xué)習(xí)、深受電氣工程技術(shù)人員歡迎等方向的發(fā)展。第一階段：以繼電器為核心設(shè)備的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，維修困難，線路眾多，功耗大等缺點(diǎn)，且程序編程不易用戶接受。第二階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)。隨著時(shí)代的進(jìn)步及工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品普遍要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維修和攜帶、可靠性高，為了解決這些方面的問(wèn)題，科研人員成功開(kāi)發(fā)了以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。其控制系統(tǒng)主要是由單片機(jī)組成的，其能夠完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，且具有高度的穩(wěn)定性，減少了企業(yè)對(duì)該控制系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本；但單片機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)行程序比較復(fù)雜，不容易修改，耗費(fèi)人力較大。第三階段：可編程控制系統(tǒng)。其控制系統(tǒng)主要以PLC模塊加外圍設(shè)備組成的控制系統(tǒng)，其解決了以繼電器為控制系統(tǒng)的體積大，功耗大，系統(tǒng)連線多，觸點(diǎn)數(shù)量有限且可靠性低等的缺點(diǎn)問(wèn)題，同時(shí)也解決了單片機(jī)控制系統(tǒng)下的運(yùn)行程序復(fù)雜，不容易修改且普通用戶人員不易明白等問(wèn)題。然而，改革開(kāi)放以來(lái)，由于我國(guó)的技術(shù)水平不高及技術(shù)人員儲(chǔ)備過(guò)少，因此，很長(zhǎng)一段時(shí)間國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)一直都在使用繼電器控制的舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)，占用了大量的人力資源和物力資源，并且舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)效果單一及運(yùn)行不穩(wěn)定，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，由于我國(guó)提出企業(yè)走出去和請(qǐng)進(jìn)來(lái)的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)才從歐美發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)單片機(jī)控制的舞臺(tái)燈光系統(tǒng)，進(jìn)入了舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的第二階段。經(jīng)過(guò)改革進(jìn)程的加快，在國(guó)內(nèi)對(duì)知識(shí)人才的越加重視及對(duì)技術(shù)人才儲(chǔ)備體系的不斷完善，現(xiàn)階段在國(guó)內(nèi)已成功開(kāi)發(fā)出以可編程控制器作為控制系統(tǒng)的舞臺(tái)燈光系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了舞臺(tái)燈光豐富的照明效果，同時(shí)大大的滿足了國(guó)內(nèi)人們對(duì)現(xiàn)代舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)可靠性高的要求。未來(lái)隨著組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，我認(rèn)為可編程控制系統(tǒng)將會(huì)轉(zhuǎn)化為以組態(tài)王為控制中心的舞臺(tái)燈光系統(tǒng)。 課題主要的工作安排本論文主要工作安排如下：第 12 周，熟悉課題，搜集資料，總體分析調(diào)研，完成文獻(xiàn)綜述及外文文獻(xiàn)翻譯。第 3 周，向指導(dǎo)老師提交“開(kāi)題報(bào)告表”、“文獻(xiàn)綜述”和“文獻(xiàn)翻譯”各一份，并進(jìn)行開(kāi)題答辯。第 48 周，PLC程序設(shè)計(jì)，組態(tài)調(diào)試、文檔、資料整理。第911周，根據(jù)以上準(zhǔn)備，完成論文的編輯并定稿。第1215周，制作論文PPT及答辯資料，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 課題主要章節(jié)安排在充分閱讀大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本設(shè)計(jì)課題以PLC作為舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的核心設(shè)備，以組態(tài)軟件作為上位機(jī)對(duì)舞臺(tái)燈光控制進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控為主要技術(shù)手段進(jìn)行設(shè)計(jì)。在組態(tài)監(jiān)控環(huán)境下通過(guò)OPC服務(wù)軟件的數(shù)據(jù)通道與PLC程序進(jìn)行模擬連接來(lái)實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)燈光的人機(jī)界面動(dòng)畫運(yùn)行效果圖。論文主要分以下五章來(lái)進(jìn)行全文布局：第一章：課題緒論，從四個(gè)方面介紹了本設(shè)計(jì)課題，第一方面說(shuō)明了本課題的背景來(lái)源、研究本課題的目的是解決什么問(wèn)題及本課題在現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際意義。第二方面主要介紹了本課程設(shè)計(jì)主要應(yīng)用的技術(shù)手段。第三方面主要講述舞臺(tái)燈光在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)及現(xiàn)階段的研究現(xiàn)狀。第四方面說(shuō)明了本課題在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要安排的工作階段及主要內(nèi)容章節(jié)的設(shè)計(jì)。第二章：控制系統(tǒng)的硬件配置：本章主要從四個(gè)方面來(lái)安排控制系統(tǒng)的硬件配置。第一方面詳細(xì)敘述了舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，以使更好的為控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的順利設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。第二方面主要詳細(xì)介紹了PLC控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖及控制系統(tǒng)的輸入輸出端口地址。第三方面主要講述了PLC的選型及硬件配置，通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求及舞臺(tái)燈光的性能選擇出合適的PLC型號(hào)。第四方面主要說(shuō)明了舞臺(tái)設(shè)計(jì)所需要的輸入輸出元器件及燈光布局，并在此基礎(chǔ)上繪制出電氣接線圖。第三章：舞臺(tái)燈光PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)：首先根據(jù)該課題設(shè)計(jì)的任務(wù)要求來(lái)研究舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)進(jìn)而說(shuō)明舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的控制要求。其次根據(jù)舞臺(tái)燈光所設(shè)計(jì)的各種演出情景，編寫控制系統(tǒng)梯形圖程序并進(jìn)行仿真。第四章：舞臺(tái)燈光的組態(tài)設(shè)計(jì)：。其次進(jìn)行舞臺(tái)燈的設(shè)計(jì)，分別從創(chuàng)建新工程→繪制舞臺(tái)組態(tài)界面→動(dòng)畫連接→繪制開(kāi)始、結(jié)束界面→調(diào)試切換窗口→PLC、組態(tài)設(shè)備的OPC服務(wù)軟件連接等幾方面來(lái)完成舞臺(tái)燈光的設(shè)計(jì)。第五章：舞臺(tái)燈光控制的組態(tài)運(yùn)行界面圖來(lái)驗(yàn)證本課題研究方案的正確性。第六章總結(jié)與展望：對(duì)設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的問(wèn)題加以總結(jié)。在充分理解PLC工作原理的基礎(chǔ)上和查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，完成外文翻譯、文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告。按照課題技術(shù)要求，完成舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)軟件程序設(shè)計(jì)。同時(shí)利用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)組態(tài)效果運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)監(jiān)控及與上位機(jī)通信，并撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書。2 控制系統(tǒng)的硬件配置目前，因?yàn)榧夹g(shù)的發(fā)展，PLC（可編程控制器）所具有的各個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)在每個(gè)工業(yè)控制設(shè)備領(lǐng)域得以體現(xiàn)，因此，學(xué)習(xí)掌握以PLC為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)電氣技術(shù)員來(lái)說(shuō)顯得尤為重要。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及步驟 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則控制系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代工業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)起到關(guān)鍵性作用，因此，具有高度穩(wěn)定性的控制系統(tǒng)是現(xiàn)代企業(yè)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)可靠智能運(yùn)行的先決條件。所以為了能設(shè)計(jì)出高可靠性的控制系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注意以下幾方面：（1） 盡可能的滿足被控制對(duì)象所要求的控制要求。（2） 盡可能做到控制系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用及維護(hù)方便。（3） 確保控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定的工作性能。（4） 必須具有操作簡(jiǎn)便，且兼有防止誤操作的安全有效的措施。（5） 實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的各種控制任務(wù)。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常按照以下幾方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）分析工藝流程和控制要求。在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，首先要詳細(xì)了解其該項(xiàng)目工程的具體的任務(wù)要求，明確各個(gè)的控制環(huán)節(jié)；然后弄清整個(gè)工藝過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的相互關(guān)系，確定控制系統(tǒng)的基本控制方式、功能目標(biāo)、保護(hù)措施及故障處理等階段。（2） 根據(jù)項(xiàng)目工程的各項(xiàng)要求及對(duì)其的技術(shù)分析，選擇適合本系統(tǒng)的PLC型號(hào)。（3） 根據(jù)選定的PLC的型號(hào)，分配合適的I/O端口及制作I/O端口分配表。（4） 依據(jù)控制系統(tǒng)的輸入/輸出端口，繪制控制系統(tǒng)的電氣線路圖。（5） 根據(jù)控制要求和輸入/輸出接線圖繪制控制系統(tǒng)流程圖及設(shè)計(jì)梯形圖程序。（6） 模擬安裝調(diào)試。將繪制好的梯形圖程序?qū)懭隤LC編程軟件中進(jìn)行調(diào)試，觀察控制程序是否達(dá)到了控制要求。常用的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)流程如圖21所示。圖21 控制系統(tǒng)流程圖 控制系統(tǒng)原理圖舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)示意圖，如下圖2 2所示。圖22 舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)框圖 可編程控制器I/O點(diǎn)分配地址分析舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)，可以看出本控制系統(tǒng)共需要3個(gè)I/O離散量輸入端口，需要20個(gè)I/O離散量輸出端口，結(jié)合本控制系統(tǒng)的的PLC接線圖可以繪制出PLC的I/O端口分配地址。如表21所示。表21 I/O口輸入(X)/輸出(Y)地址分配表排序元件名稱輸入/輸出端口0STARTX0001STOPX0010L1Y0001L2Y0012L3Y0023L4Y0034L5Y0045L6Y0056L7Y0067L8Y0078L9Y0109L10Y01110L11Y01211 L12Y01312 L13Y01413 L14Y01514 L15Y01615 L16Y01716