【導(dǎo)讀】末發(fā)明的工業(yè)控制器件。日本電氣控制學(xué)會曾對可編程控制器作了一個定義：可編程控。產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的裝置。PLC是基于計算機(jī)技術(shù)和自動控制理論發(fā)展而來的，它既不同于普通的計算機(jī)，又不同于一般的計算機(jī)控制系統(tǒng)，作為一種特殊形式的計算機(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/O通道，用戶界面諸多方面都有其特殊性。造和生成計算機(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。以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種。向用戶提供解決實際工程問題的方案。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?；I(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。本文利用MCGS組態(tài)軟件檢驗舞臺燈光控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。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、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。有時也配合舞臺特技。

　　

【正文】 舞臺燈光與組態(tài)設(shè)計 霹 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。 霹 PLC的特點(diǎn) 霹 (1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 霹 工業(yè)生產(chǎn)對控制設(shè)備的可靠性要求： ① 平均故障間隔時間長 ② 故障修復(fù)時間（平均修復(fù)時間）短 霹 任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種： ① 偶發(fā)性故障。 霹 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)部存儲的信息可能被破壞。 ② 永久性故障。 霹 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恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時間；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，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低 PLC 的平均修復(fù)時間。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，能及時給出出錯信息，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。 霹 硬件措施： 霹 主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的電子存儲器完成， I/O 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護(hù)和信號調(diào)理電路。 霹 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，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)的波動和過電壓、欠電壓的影響。 舞臺燈光與組態(tài)設(shè)計 霹 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；同時也有助于加快查找故障原因。 霹 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、欠電壓、鋰電池電壓過低及強(qiáng)干擾信號等。以便及時進(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，不破壞 PLC 內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(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，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲器，軟件配合對存儲器進(jìn)行封閉，禁止對存儲器的任何操作，以防存儲信息被沖掉。 ③ 設(shè)置警戒時鐘 WDT（看門狗） —— 如果程序每循環(huán)執(zhí)行時間超過了 WDT 規(guī)定的時間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報警。 ④ 加強(qiáng)對程序的檢查和校驗 —— 一旦程序有錯，立即報警，并停止執(zhí)行。 ⑤ 對程序 及動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備 —— 停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會丟失。 霹 PLC 的出廠試驗項目中，有一項就是抗干擾試驗。它要求能承受幅值為 1000V，上升時間 1nS，脈沖寬度為 1μS 的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時間可達(dá)幾十萬～上千萬小時；制成系統(tǒng)亦可達(dá) 4～ 5 萬小時甚至更長時間。 霹 (2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) 霹 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。 霹 (3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 霹 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機(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) 舞臺燈光與組態(tài)設(shè)計 霹 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現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機(jī)原理和匯編語言的人使用計算機(jī)從事工業(yè)控 制打開了方便之門。 霹 (4)系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 霹 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(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。 霹 (5)體積小，重量輕，能耗低 霹 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，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 霹 PLC的輸入 與輸出 霹 PLC 與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（ I/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。 霹 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： 霹 開關(guān)量：按電壓水平分，有 220VAC、 110VAC、 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和 晶體管隔離。 霹 模擬量：按信號類型分，有電流型（ 420mA,020mA）、電壓型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 霹 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。 霹 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。 霹 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，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。電源輸入類型有：交流電 源（ 220VAC 或 110VAC），直流電源（常用的為 24VAC）。 霹 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，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各 舞臺燈光與組態(tài)設(shè)計 霹 模塊構(gòu)成一個整體。 霹 PLC的發(fā)展趨勢 霹 長期以來， PLC 始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應(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)對自動化的需要。另一方面， PLC 還必須依靠其他新 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)開放性和價格。 霹 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。 霹 在全球工業(yè)計算機(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 繼續(xù)發(fā)展下去。隨著軟 PLC（ 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，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)。 霹 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方面 : (1) 用高性能器件，盡量縮小與工業(yè)控制計算機(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。 霹 (2) 豐富 I/O 模塊，使 PLC 在實時性、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。 霹 (3) 進(jìn)一步強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)功能，以實現(xiàn)信息管理自動化。例如 IPC 型控制器具備多種現(xiàn)場總線接口。如 FESTO 總線、 Profibus、 ASI、 CAN 等，以及各種網(wǎng)絡(luò)連接模塊，如 舞臺燈光與組態(tài)設(shè)計 霹 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)。 霹 (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 等計算機(jī)語言進(jìn)行編程。 霹 (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， SurfaceMout Technology)在 PLC 硬件設(shè)計上的運(yùn)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，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 單元甚至整個系統(tǒng)的冗余配置，使得整個 PLC 系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步加強(qiáng)。 霹 PLC的選型原則 霹 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一 步工作就是 PLC 工程設(shè)計選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。 PLC 及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用 PLC 應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)， PLC 的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、 確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC 和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 霹 ( 1)輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 霹 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加 10%～20%的可擴(kuò)展 余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。 霹 （ 2)存儲器容量的估算 霹 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè) 計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 舞臺燈光與組態(tài)設(shè)計 霹 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（ 16 位為一個字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量?？刂乒δ艿倪x擇：該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 霹 ( 3） 運(yùn)算功能 霹 簡單 PLC 的 運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計時和計數(shù)功能；普通 PLC 的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型 PLC 中還有模擬量的 PID 運(yùn)算和其他高級運(yùn)算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在 PLC 中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)