【正文】 后 L 1 9 ， L 2 0 亮 起0 . 5 秒 后 L 2 3 ， L 2 4 ， L 9 ， L 1 0 亮起0 . 5 秒 后 ， L 9 L 1 2 亮 起0 . 5 秒 后 ， L 2 3 ， L 2 4 亮 起是 否 結(jié) 束結(jié) 束是否 圖 閃爍燈工藝流程圖 程序設(shè)計(jì) （ 1）主程序設(shè)計(jì) 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 圖 主程序 圖 所示為主程序部分，分別初始化調(diào)用升降舞臺(tái)和的光控制部分的子程序。 符號(hào)編輯器管理著控制系統(tǒng)中的文字符號(hào)，存儲(chǔ)器等的模塊符號(hào)就是它給標(biāo)注并識(shí)別的。輸出點(diǎn) 接閃爍燈 L17L20， 接閃爍燈 L21L24. 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 旋轉(zhuǎn)彩燈電機(jī)部分原理圖 圖 升降舞臺(tái)、煙霧機(jī)、風(fēng)扇泡泡機(jī)部分原理圖 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 輸入輸出部分原理圖 圖 也是擴(kuò)展模塊，其中輸出點(diǎn) 接旋轉(zhuǎn)彩燈 L25L28。該變頻器具有安全系數(shù)高。而且還可連接可編程控制終端。所以綜合考慮后，我選擇了西門子品牌的 PLC。輸入單元由輸入按鈕，輸出按鈕組成。傳統(tǒng) PID 控制算法簡(jiǎn)單，可靠性較高，應(yīng)用設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，對(duì)于確定數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)可以獲得最好的控制效果。這里的電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)彩燈所用到的電機(jī)啟動(dòng)方式均為變頻啟動(dòng)，這樣可以節(jié)約能源，減少大電流對(duì)繞組的沖擊，延長(zhǎng)電機(jī)的壽命。 在變頻調(diào)速領(lǐng)域，異步電機(jī)在調(diào)速時(shí)保持恒定的轉(zhuǎn)差功率，其效率高、動(dòng)態(tài)性能好的優(yōu)點(diǎn)使其占有不可替代的地位，更有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)。 PLC 控制具備以下優(yōu)點(diǎn) 功能強(qiáng)大，實(shí)用性高。這里電機(jī)選擇Y180M2 型三相異步電機(jī)，該型號(hào)電機(jī)效率高、節(jié)能好、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。 需求 本研究方案 一共控制 24 盞閃爍燈， 24 盞燈均勻分布在三個(gè)橢圓形光道上。第 3 章是系統(tǒng)整體的硬件設(shè)計(jì)，對(duì) PLC 的型 號(hào)選擇、 CPU 的型號(hào)的選擇、舞臺(tái)燈的選型進(jìn)行了一定的概述。我首先選擇了 PLC 的型號(hào)，我選取了西門子 S7200 系列的CPU226 可編程控制器。從最初的白熾燈到現(xiàn)在的各式各樣的節(jié)能燈，無(wú)一不為我們展現(xiàn)出科技的進(jìn)步。隨著科技的發(fā)展， PLC 技術(shù)在國(guó)內(nèi)外控制領(lǐng)域中異軍突起，在實(shí)際生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。 TECHNOLOGY 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目： 舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： ____ 日 期： 電子信息工程學(xué)院 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院（直屬系）：電子信息工程學(xué)院 時(shí)間： 2017 年 3 月 1 日 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 設(shè)計(jì)（論文）題目 舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主要研 究?jī)?nèi)容 掌握 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，掌握 PLC 的 編程方法，利用 PLC實(shí)現(xiàn) 舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。 關(guān)鍵詞 ：舞臺(tái)燈光， PLC 控制，同步升降 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) II ABSTRACT In order to solve the issue that the way of simple mechanical stage lighting control mode is low efficiency and poor effect and platform lift cannot be synchronized lifting so that cause stage accident happened from time to tome. This graduation project is about a stage lighting control system based on Siemens s7200. In this design, the number of stage lamps is large, and the characteristics of the flicker are varied. Combined with the advantages of PLC control, the control of 28 lights on stage is realized through PLC. Different flicker effects are achieved by controlling the time relay. Through the simulation, it is proved that PLC control can control the lighting of stage stably, and achieve the desired design goal. Secondly, in view of the lifting stage synchronization control system of big inertia, nonlinear and timevarying characteristics, bined with the advantages of conventional PID control, PID control algorithm is proposed for elevator stage of synchronous control system. MATLAB simulation shows that the PID control algorithm can meet the requirements of system synchronization, speed and stability. Key words: stage lighting， PLC control， synchronous lift 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒論 引言 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們審美水平的不斷上升。隨著人們生活水平的提高，對(duì)于一些娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)中類似宴會(huì)廳歌劇院的場(chǎng)所的要求越來(lái)越高。 研究該課題的目的和內(nèi)容 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)自動(dòng)化的舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)，可以用于酒吧或者宴會(huì)廳的閃爍燈。 文章結(jié)構(gòu) 本文分為六章。既要美觀，滿足演出需求，又要避免照明死區(qū)。 需求 升降舞臺(tái)的整個(gè)行程為舞臺(tái)平面下 2m到舞臺(tái) 平面上 1m。系統(tǒng)的可擴(kuò)展性受到很大的限制?？刂齐姍C(jī)的轉(zhuǎn)速就涉及到電機(jī)的調(diào)速。在舞臺(tái)停止時(shí)，還應(yīng)當(dāng)設(shè)置減速點(diǎn)，當(dāng)舞臺(tái)上升到減速點(diǎn)位置時(shí)，舞臺(tái)開始減速，到達(dá)停止點(diǎn)時(shí)（即限位開關(guān)），舞臺(tái)停止上升。如圖 就是主從控制的示意圖。主要包括 PLC 的選型， CPU 的選型，舞臺(tái)燈光的選擇以及變頻器的選擇。西門子 PLC 價(jià)格適中抗干擾能力比較強(qiáng)，也比較耐用，維護(hù)率，損壞率比較低。 文章中所 使用的是來(lái)自西門子 (SIEMENS)S7200 系列 CPU226 可編程控制器。 變頻器的選擇 在 本文 中，升降 舞臺(tái)以及旋轉(zhuǎn)彩燈部分均需要電機(jī)來(lái)帶動(dòng)。輸入點(diǎn) SB1 是啟動(dòng)按鈕， SB2是停止按鈕， SB8 控制舞臺(tái)上升， SB9 控制舞臺(tái)下降， SB10 控制舞臺(tái)停止。 STEP7 軟件工具包括 SIMATIC 管理器、符號(hào)編輯器、硬件診斷、編程語(yǔ)言、硬件配置、網(wǎng)絡(luò)配置。然后從頭開始循環(huán) …… 直到按下 SB2 停止按鈕后，所有燈都熄滅 。通過(guò)運(yùn)用 PID 試湊法整定參數(shù)，該方法原則為：對(duì)參數(shù)調(diào)整實(shí)行先比例、后積分，再微分的整定步驟。 圖 新建項(xiàng)目 輸入程序，編譯正確后在文件菜單中導(dǎo)出為 AWL文件。得出結(jié)論，本設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的效果。 這樣可以極大的利用好資源。 秒后， L L10 、 L17 亮 秒；然后 L13L16 亮 秒；然后，燈 L1 L12 亮 秒；燈 L15L18 亮 秒；然后，燈 L1 L14 亮 秒；然后燈 L17L20 亮 秒；然后，燈 L1 L16 亮 秒；燈 L19L22 亮 秒；然后，燈 L1 L18 亮燈 秒；燈 L21L24 亮燈 秒；然后，燈 L1 L20 亮燈 秒；然后燈 L2 L2 L L10 亮燈 秒；燈 L2 L22 亮燈 秒；然后燈 L9L12 亮燈 秒；燈 L2 L24 亮燈 秒；然后由 、 、 和 控制的燈 L11L14 亮燈。 驗(yàn)證兩塊升降臺(tái)能否同步升降， 也就是驗(yàn)證 控制升降臺(tái)的兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速能否達(dá)到同步的效果。 為舞臺(tái)上升的控制輸入，按下 后，帶動(dòng)舞臺(tái)上升的電機(jī) M5 開始變頻啟動(dòng)。 網(wǎng)絡(luò)配置工具主要控制著系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 拓展模塊原理圖 1 圖 拓展模塊原理圖 2 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 拓展模塊原理圖 3 綜上所述，本章節(jié)重點(diǎn)介紹了舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)硬件部分的的設(shè)計(jì)，主要介紹了各部分的主要工作原理和實(shí)現(xiàn)的功能以及電氣原理圖。 舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)電氣原理圖 圖 所示是變頻一個(gè)變頻器帶動(dòng)四個(gè)電機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，這四個(gè)電機(jī)均為變頻啟動(dòng)。柔光燈光照強(qiáng)度較弱，可以凸顯出演員衣著和其他場(chǎng)景的顏色。 S7200 S7200 PLC 是小型化的 PLC 種類，它適用性強(qiáng)，與自動(dòng)化檢測(cè)和控制有關(guān)的工業(yè)領(lǐng)域都將 S7200 PLC 廣泛的應(yīng)用其中，性價(jià)比高，在各種行業(yè)、場(chǎng)合中都能自動(dòng)檢驗(yàn)、監(jiān)測(cè)并控制，它的功能很強(qiáng)大，不管是單機(jī)運(yùn)行還是以網(wǎng)絡(luò)形式運(yùn)行都能夠?qū)?fù)雜的控制完成，安全性、可靠性都很高，另外它的內(nèi)容簡(jiǎn)單，很容易掌握并操作，豐富的指令集、內(nèi) 置集成功能、擴(kuò)展模塊以及超強(qiáng)的通訊能力更是讓這個(gè)產(chǎn)品實(shí)用無(wú)比。最后還設(shè)置了急停按鈕。 綜上所述本章總體介紹了舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。這種方式容易實(shí)現(xiàn)，但是抗干擾能力較弱。假如磁通量 m? 很低，則意味著電機(jī)鐵心存在很大的浪費(fèi)，沒(méi)有資源的合理有效應(yīng)用；但假若一味提高磁通量，那么鐵心會(huì)飽和，甚至電機(jī)會(huì)因?yàn)槔@組過(guò)熱而被燒壞。并且在改變燈光的控制規(guī)律時(shí) PLC 控制更加方便。 ⑷為了防止電磁干擾，電力管線與音響管線應(yīng)盡量交叉放置，若平行則必須保距離持50 厘米以上的。每個(gè)旋轉(zhuǎn)彩燈分別由一臺(tái)電太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 機(jī)帶動(dòng)。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 系統(tǒng) 功能需求分析和 設(shè)計(jì)方案 本章節(jié)主要介紹了舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。最后就是繪制電氣原理圖和編程了。 在升降舞臺(tái)的研發(fā)方面，我國(guó)也已經(jīng)付出了很多年的努力，技術(shù)也日趨成熟。 國(guó)內(nèi) 外研究現(xiàn)狀 在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域， PLC 始終都占有一席之地，為許許多多的自動(dòng)化系統(tǒng)提供了可靠穩(wěn)定的控制。本次設(shè)計(jì)中， 針對(duì)舞臺(tái)燈數(shù)量較多，且閃爍效果多變的特點(diǎn)。 本文設(shè)計(jì)了一種基于西門子 s7200 的舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用 PLC 控制的方法，最終實(shí)現(xiàn)了一定的控制效果。同時(shí)隨著自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展，舞臺(tái)燈光系統(tǒng)的自動(dòng)化程度也日益提高。其中最外側(cè)和最內(nèi)側(cè)的光道上的燈為閃爍燈，中間光道的燈為常亮燈，保證舞臺(tái)最基本的照明。第 6 章為本 文 的結(jié)論。 圖 需求 舞臺(tái)正上方的前后左右四個(gè)位置分別安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)彩燈。 ⑶擴(kuò)聲系統(tǒng)供 電容量 AC220V/10KVA，有條件的話，最好二路供電，主、備自動(dòng)切換。 本控制系統(tǒng)輸出點(diǎn)較多，如果使用繼電器控制則浪費(fèi)成本并且在多個(gè)輸出同時(shí)工作的情況下，控制過(guò)程較為繁冗，還會(huì)產(chǎn)生大量的熱量造成安全隱患。 在電機(jī)調(diào)速的時(shí)候，一般情況下應(yīng)盡量將每極磁通量 m? 控制在系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)值上下。顧名思義，并行控制就是將多臺(tái)電機(jī)采取并聯(lián)的方式，各個(gè)升降臺(tái)的調(diào)速系統(tǒng)都接受相同的信號(hào)來(lái)控制 電機(jī)的轉(zhuǎn)速。輸出為各個(gè)舞臺(tái)燈的亮暗和帶動(dòng)升降舞臺(tái)，旋轉(zhuǎn)彩燈和風(fēng)扇泡泡機(jī)的各個(gè)電機(jī)的變頻啟動(dòng)和工頻運(yùn)行。同時(shí)，如果演出需要，則可以開啟煙霧機(jī)制造煙霧，也可以開啟風(fēng)扇泡泡機(jī)，共同配合燈光營(yíng)造出特定的演出氛圍。還有一個(gè)特出的優(yōu)點(diǎn)是其只需要增加少許的模塊即可在控制系統(tǒng)的范圍變大的時(shí)候使系統(tǒng)滿足其需求。 在三條光道最里側(cè)的光道上的 8 盞燈，主要負(fù)責(zé)對(duì) 演員上方的區(qū)域和其他的一些舞臺(tái)場(chǎng)景進(jìn)行照亮，所以我選擇 4 臺(tái) 2KW 的聚光燈和 4 臺(tái) 2KW 的柔光燈，并且交錯(cuò)放置。 這樣可以使得每一個(gè)彩燈都可以獨(dú)立工作，使煙霧機(jī)與風(fēng)扇泡泡機(jī)也可以獨(dú)立工作互不影響，提高系統(tǒng)的安全性。 K11 是控制煙霧機(jī)的開關(guān)， K12 是控制風(fēng)扇泡泡機(jī)的開關(guān)。 硬件配置工具運(yùn)用于對(duì) I/O 口等參數(shù)的分配。 （ 7）舞臺(tái)升降部分 圖 舞臺(tái)升降部分程序 如圖 是舞臺(tái)升降部分。這一部分主要為了驗(yàn)證 28 盞閃爍燈的梯形圖程序是否正確，能否按照之前設(shè)定的流程圖來(lái)控制亮滅。從仿真系統(tǒng)的運(yùn)行來(lái)看，測(cè)試結(jié)果如下：按下啟動(dòng)按鈕后由，燈 L1L8 亮， 且 一直保持亮的狀態(tài)。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 第 6 章 結(jié)論 文章 主要是為 禮堂或者酒吧設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)化燈光 控制系統(tǒng)，同時(shí) 搭配著舞臺(tái)的升降功能以及煙霧機(jī)等設(shè)備，共同作用來(lái)