【正文】 期間的歡笑與汗水，尤其是融洽的師生情、同窗誼將使我終身難忘。感謝陪我度過四年溫馨的宿舍生活的舍友湯禮谷、何飛、蔣政昌、夏改。他也時(shí)常教導(dǎo)我們做人的道理，我將牢記于心并時(shí)時(shí)自省。若采用兩個(gè)PLC 聯(lián)網(wǎng)控制就會(huì)減少接線的復(fù)雜性，也減少了很多低壓設(shè)備，若要改變控制目的，在實(shí)際中需要改變的地方就少多了，不過那樣的話代價(jià)就高多 了，然而用此舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)?shù)南冗M(jìn)了，它對促使舞臺(tái)的發(fā)展有一定的促進(jìn)作用。 展望此設(shè)計(jì)完全滿足實(shí)際需要，但在實(shí)際操作中，還有很多的事情要做：電動(dòng)吊桿控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)只完成了一個(gè)，由于設(shè)計(jì)原理及方法都一樣，還有十三個(gè)吊桿控制系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)；觸摸屏的鍵面也沒有設(shè)計(jì)；還有程序與很多參數(shù)沒有具體調(diào)試；等等。第五章 總結(jié)與展望本文闡敘了PLC的相關(guān)知識(shí)及舞臺(tái)的發(fā)展概況，主要講解了舞臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及PLC的選型，并設(shè)計(jì)了一個(gè)舞臺(tái)吊桿控制系統(tǒng)，涉及到PLC選型、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、PLC編程。(c)所示，選D70為下降設(shè)定值，若D70不等于0，則把D70保存在D67里面，若設(shè)定下降值等于0，則把上次保存的值作為輸出，當(dāng)輸出值D67大于實(shí)際值，才有輸出，吊桿才下降。則可逆計(jì)數(shù)器正轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)，當(dāng)電機(jī)停止，則把數(shù)據(jù)保存在H62里面。（a）（b）（c）（a）所示，讀入編碼器1的3806通道里面的數(shù)據(jù)，與上次編碼器的輸入數(shù)據(jù)相減后，放在D61里面，然后把可逆計(jì)數(shù)器的值乘以256后放在D62里面，最后把D61和D62相加，把結(jié)果放在D63里面。3無論是上升還是下降都必須把數(shù)據(jù)給保存起來，正轉(zhuǎn)是若給定小于實(shí)際值，PLC沒有輸出；同樣，反轉(zhuǎn)PLC大于實(shí)際值，PLC也沒有輸出。 其它五臺(tái)電機(jī)的程序設(shè)計(jì)思路與吊桿1的一樣。若D7小于實(shí)際值，PLC沒有輸出，吊桿不動(dòng)。（d）所示，把上升設(shè)定值放在D9里面，把上升設(shè)定值與0相比較，若不等于零則把輸出保存在D6里面，若輸出值等于零，則把上次保存的值用于輸出，當(dāng)上升設(shè)定值大于實(shí)際值，電機(jī)正轉(zhuǎn)。(b)所示，由于編碼器轉(zhuǎn)一圈是85毫米，把85除以256就可以得到編碼器改變以下所轉(zhuǎn)的長度，并把結(jié)果放在D4里面，然后把D4乘以D3就得到了此時(shí)吊桿上升或下降的相對位置，把它放在D5里面，D5就是吊桿的實(shí)際位置。，正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，以保證輸出的可靠性。4無論是上升還是下降都必須滿足一定的條件，同可逆計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)并把結(jié)果給保存起來。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求：兩臺(tái)變頻器控制六臺(tái)電機(jī)，由變頻器控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，而變頻器的正反轉(zhuǎn)控制開關(guān)是有PLC控制的，變頻器的頻率由PLC的D/A模塊來控制。格雷碼是一種無權(quán)碼，因而很難從單個(gè)代碼中識(shí)別它所代表的數(shù)值。若無其他措施禁止這些中間錯(cuò)誤結(jié)果輸出，則將使設(shè)備產(chǎn)生較大的誤差。例如，6 和7的格雷碼分別為0101 和01000， 二者只是最低位不同。由于這種編碼相鄰的2 個(gè)碼組之間只有一位不同, 因而在用于模2數(shù)轉(zhuǎn)換中, 當(dāng)模擬量發(fā)生微小變化而可能引起數(shù)字量發(fā)生變化時(shí), 格雷碼僅改變1位。詳細(xì)的分配在附件1的分配表中。 PLC控制變頻器的控制系統(tǒng)圖 PLC與觸摸屏的連接PLC與觸摸屏直接進(jìn)行連接，但要把PLC通信設(shè)置為串行通信，采用RS232C電纜進(jìn)行串行通信。 編碼器1與PLC的連接示意圖 PLC與變頻器的連接變頻器1的模擬輸入端與PLC的模擬輸出端直接連接：PLC端A1接變頻器端2 ，變頻器的5端為公共端與PLC的公共端相連。其他十三臺(tái)電機(jī)的控制系統(tǒng)圖和方法原理都與M7一樣。ST70與ST70是吊桿的限位開關(guān)，跟手動(dòng)時(shí)的限位開關(guān)是同一個(gè)。M8……M20的控制系統(tǒng)圖與M7一樣，在此不一一畫出。 KM1KM1KM2KM2KM3KM3KM4KM4KM5KM5KM6KM63是變頻器輸出控制電機(jī)工作的集電接觸器，這十二個(gè)繼電器構(gòu)成了聯(lián)鎖控制，當(dāng)接在變頻器1上的KM2KM3KM4KM5 KM62以及接在變頻器2上面的KM12斷開時(shí)，同時(shí)系統(tǒng)處于自動(dòng)的狀態(tài)下，即KM10與 KM11是斷開的，沒有動(dòng)作， PLC的輸出接口1A0有輸出時(shí)，則接在電機(jī)M1上的KM12打開，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)接在變頻器的KM2KM3KM4KM5 KM63以及接在變頻器1上面的KM12斷開時(shí)，同時(shí)系統(tǒng)處于自動(dòng)的狀態(tài)下，PLC的輸出接口1B0有輸出時(shí)，則接在電機(jī)M1上的KM13打開，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)； 其他集電接觸器在控制其它五臺(tái)電機(jī)時(shí)，其控制原理以及控制方法跟KMKM1 KM1KM13控制M1一樣。 .2 主控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1吊桿控制電路，SB10為停止按鈕， SB11是電機(jī)的上升按鈕，是手動(dòng)控制電機(jī)M1正轉(zhuǎn)的啟動(dòng)按鈕，KM12與KM13是PLC控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的繼電接觸器，KM10是手動(dòng)控制M1的正轉(zhuǎn)繼電接觸器，KM11是手動(dòng)控制M1的反轉(zhuǎn)繼電接觸器，SB12是手動(dòng)控制反轉(zhuǎn)的啟動(dòng)按鈕，SB11和KM10構(gòu)成自鎖電路，SB12和KM11也構(gòu)成了自鎖電路，KM10與KM11構(gòu)成互鎖控制，即KM10工作則KM11則停止，兩者不同時(shí)進(jìn)行動(dòng)作。 調(diào)速控制單元的設(shè)計(jì) 調(diào)速系統(tǒng)原理用兩臺(tái)變頻器控制六臺(tái)電機(jī)，變頻器的輸出經(jīng)PLC直接控制，而變頻器本身也經(jīng)PLC控制，同時(shí)也可用手動(dòng)對電機(jī)進(jìn)行直接控制。需要兩臺(tái)變頻器對六臺(tái)電機(jī)進(jìn)行控制，由于在選用電機(jī)時(shí)留有很大的裕量。（4）模擬量輸出單元控制變頻器頻率，這里用PLC的D/A輸出來控制，兩臺(tái)變頻器共需二個(gè)D/A輸出，這里選用模擬量輸出單元CJ1WDA041，有四通到D/A輸出。本設(shè)計(jì)中選擇輸入點(diǎn)為64點(diǎn)的DC輸入單元CJIWID261，共需3個(gè)CJ1WID261輸入單元。DM區(qū)，有32K字：D00000～D32767作為通用數(shù)據(jù)區(qū)，以字為單元(16位)讀/寫數(shù)據(jù)?？刂谱冾l器頻率需要PLC有兩個(gè)D/A輸出。又知滾筒的直徑為270mm，那么其周長為848mm，則編碼器旋轉(zhuǎn)一周吊桿移動(dòng)距離=848mm/10=，因?yàn)榫幋a器的分辨率是256，系統(tǒng)控制精度要求177。1176?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)具有上位管理機(jī), 上位機(jī)應(yīng)適用于工業(yè)現(xiàn)場, 下位機(jī)則應(yīng)具有與上位機(jī)高效通訊的接口。 控制系統(tǒng)具有場次管理功能、在惡劣環(huán)境中長時(shí)間不間斷運(yùn)行的能力、可靠性能高、穩(wěn)定性好及抗干擾能力強(qiáng)。(7) 吊桿的升降高度可任意設(shè)定, 不論是單吊桿運(yùn)行還是多吊桿運(yùn)行都能到達(dá)預(yù)定高度, 其吊桿的控制精度在177。控制時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)均被記錄、保留。根據(jù)實(shí)際的工作需要, 其系統(tǒng)功能主要包括以下幾個(gè)方面:(1) 六道吊桿的上升或下降、速度通過變頻器控制。第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及器件的選型系統(tǒng)共需控制20臺(tái)電機(jī)，其中用兩臺(tái)變頻器控制六臺(tái)電機(jī)，六臺(tái)電機(jī)可以用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也可手動(dòng)操作，但手動(dòng)與自動(dòng)控制互不干涉，不同時(shí)運(yùn)行，相互制約。 本課題研究目的與實(shí)現(xiàn)意義 以前，有很多舞臺(tái)幕布、吊桿、燈光等都是完全用手動(dòng)來完成的，使舞臺(tái)工作人員面臨著很大的工作壓力，使用低壓電器控制，系統(tǒng)控制精度不高，也存在著很大的安全隱患。可編程控制器從產(chǎn)生到現(xiàn)在，由于其編程簡單、可靠性高、使用方便、維護(hù)容易、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，使其得到迅猛的發(fā)展，在冶金、機(jī)械、石油、化工、紡織、輕工、建筑、運(yùn)輸、電力等部門得到了廣泛的應(yīng)用。SoftPLC通常作為內(nèi)置式系統(tǒng)在硬件上運(yùn)行，它允許用戶為滿足特殊需要而去擴(kuò)展指令表，采取梯形邏輯執(zhí)行功能，由于維護(hù)人員已經(jīng)熟悉基于控制系統(tǒng)梯形邏輯的故障診斷和編程，這使得“硬”PLC到SoftPLC的轉(zhuǎn)變很容易。（8）向控制的開放、SOFTPLC的方向發(fā)展SoftPLC 是把標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變成為一全功能類似PLC的過程控制器的軟件技術(shù)。（6）硬件結(jié)構(gòu)集成化、冗余化隨著專用集成電路和表面安裝技術(shù)在PLC硬件設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，使得PLC產(chǎn)品硬件元器件數(shù)量更少、集成度更高、體積更小，其可靠性更高。另一方面為了減少系統(tǒng)的配線，減少I/O信號(hào)在長線傳輸時(shí)引入的干擾，很多PLC將其I/O模塊通過通信光纜或光纖與主CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，完成信息交換。絕大多數(shù)公司推出的硬件產(chǎn)品均采用模塊化、單元結(jié)構(gòu)化，根據(jù)應(yīng)用要求確定模塊的數(shù)量，這樣既減少了系統(tǒng)投資，又保證了今后系統(tǒng)升級(jí)、擴(kuò)展的需要。綜合起來看，PLC的發(fā)展趨勢有以下幾個(gè)方面。這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品除了采用16位以上的微處理器作為CPU外，內(nèi)存容量更大，有的已達(dá)數(shù)兆字節(jié)；可以將多臺(tái)PLC銜接起來，實(shí)現(xiàn)資源共享；可以直接用于一些規(guī)模較大的復(fù)雜的控制系統(tǒng)；編程語言除了可使用傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖等外，還可以使用高級(jí)語言；外設(shè)多樣化，可以配置CRT和打印機(jī)等。PLC進(jìn)入了大發(fā)展階段，這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品已采用了8位和16位微處理器作為CPU，部分產(chǎn)品還采用了多微處理器結(jié)構(gòu)。第二代在1973~1975年。 PLC技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r從1969年出現(xiàn)第一臺(tái)PLC，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，PLC已經(jīng)發(fā)展到了第四代。組態(tài)軟件則是一種控制系統(tǒng)開發(fā)工具，擁護(hù)只要根據(jù)應(yīng)用對象和控制任務(wù)的要求，利用組態(tài)軟件提供的工具，通過簡單形象的組態(tài)工作，就可以得到所需的軟件功能。④ 工控組態(tài)軟件FIX用語舞臺(tái)機(jī)械的控制在計(jì)算機(jī)及相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展地今天，計(jì)算機(jī)控制在工業(yè)中的應(yīng)用日漸廣泛，舞臺(tái)機(jī)械領(lǐng)域也不例外。③ 系統(tǒng)減速及準(zhǔn)確定位將變?yōu)橹饕?，控制器的設(shè)計(jì)思想是：系統(tǒng)速度均勻降低，在到達(dá)指定位置時(shí)速度降到最低，再利用制動(dòng)機(jī)構(gòu)使其平穩(wěn)的停在預(yù)定位置。模糊控制作為一種語言控制器，近似的反映了最佳控制者—人的行為，無需預(yù)先獲知被控對象的精確數(shù)學(xué)模型就可以獲得滿意的控制效果。（2）采用PLC控制的舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng) 近年來，由于可編程控制器（PLC）具有操作簡單、運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定、功能齊全等特點(diǎn)，除了具有基本的開關(guān)量輸出、輸入模塊外，還有多點(diǎn)I/O、A/D、D/A、高速計(jì)數(shù)器、模擬定時(shí)器、溫度傳感器等模塊，其內(nèi)部一般還設(shè)有計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、保持繼電器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，能夠提供上千條指令完成數(shù)值計(jì)算功能和數(shù)據(jù)處理，具有響應(yīng)速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、模塊化結(jié)構(gòu)組靈活、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，并具有多種聯(lián)網(wǎng)模式與計(jì)算機(jī)通訊。計(jì)算機(jī)判斷控制對象的當(dāng)前位置與將要到達(dá)的位置是否一致，并發(fā)出相應(yīng)的指令。特別是后舞臺(tái)還有移動(dòng)式轉(zhuǎn)臺(tái)，該設(shè)備具有可以電動(dòng)行走到主臺(tái)并可以旋轉(zhuǎn)的功能，技術(shù)含量較高，應(yīng)用較方便。進(jìn)入了八十年代以后由于我國經(jīng)濟(jì)條件好轉(zhuǎn)，先后根據(jù)各自不同的演出功能要求，設(shè)計(jì)了各種不同類型的舞臺(tái)機(jī)械：用于歌舞表演的中國劇院、用于戲劇表演的中央戲劇學(xué)院排練場、用于話劇演出的中國少兒藝術(shù)劇院等，這些舞臺(tái)機(jī)械適應(yīng)了不同的演出要求，豐富了人民的業(yè)余文化生活。隨著新中國的建立，在物質(zhì)生活水平提高的同時(shí)，人們迫切需要提高科學(xué)文化水平，黨和政府非常重視人民群眾文化事業(yè)的發(fā)展，早在五十年代初就興建了一批有代表性的典型劇場，配備了相當(dāng)數(shù)量的舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備：手動(dòng)吊桿，假臺(tái)口，電動(dòng)垂直吊桿等，雖然控制手段還比較落后，但畢竟有了自己的舞臺(tái)設(shè)備。應(yīng)該說，國家大劇院的建設(shè)促進(jìn)和帶動(dòng)了劇場建設(shè)的發(fā)展，也大大推動(dòng)了我國舞臺(tái)機(jī)械及裝備事業(yè)的前進(jìn)步伐。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專用紙PLC在舞臺(tái)吊桿中的應(yīng)用畢業(yè)論文目錄摘 要 1ABSTRACT 2第一章 概述 5 舞臺(tái)控制系統(tǒng)概述 5 6 PLC技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 8 本課題研究目的與實(shí)現(xiàn)意義 11第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及器件的選型 12 12 主要器件的選型 13 編碼器選擇 13 PLC的選型 14 17第三章 系統(tǒng)的各模塊實(shí)現(xiàn) 19 19 調(diào)速控制單元的設(shè)計(jì) 19 調(diào)速系統(tǒng)原理 19 213. 4 PLC與其他器件的連接 23 23 PLC與變頻器的連接 23 PLC與觸摸屏的連接 24第四章 軟件設(shè)計(jì) 25 地址分配 25 編碼器器的輸入及轉(zhuǎn)換 25 25 28 電動(dòng)定位吊桿的程序設(shè)計(jì) 35第五章 總結(jié)與展望 41致 謝 43參考文獻(xiàn) 44附 件 1 46PLC資源分配 46附錄2：英文翻譯 54第一章 概述 舞臺(tái)控制系統(tǒng)概述改革開放十多年來，隨著中國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的逐步完善，我國人民的生活發(fā)生狀況發(fā)生了翻天覆地的變化，人們在物質(zhì)生活逐步富裕的同時(shí)，一開始追求精神文化事業(yè)的發(fā)展。國家大劇院舞臺(tái)機(jī)械工程的技術(shù)文件一成為劇場建設(shè)舞臺(tái)機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)良好的例證，并為規(guī)范舞臺(tái)機(jī)械行業(yè)的技術(shù)和商業(yè)活動(dòng)起到較大的作用。到了六、七十年代，我國建成了一大批相對規(guī)模較大的劇場，最典型的是北京的人民大會(huì)堂，另外還有廣州的友誼劇院、長沙青年宮、杭州劇院等。進(jìn)入九十年代處，我國舞臺(tái)機(jī)械方面又有了長足進(jìn)步，先后建成了深圳大劇院等一系列大型的較先進(jìn)的現(xiàn)代化影劇院。這是，我國舞臺(tái)機(jī)械化程度與世界先進(jìn)水平之間的差距一逐漸縮小。對于升降臺(tái)的控制，由于需要在任意位置停止、故采用了脈沖發(fā)生裝置和脈沖輸入/輸出板，用Z80—CTC定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路對所接收到的脈沖信號(hào)加以處理，發(fā)出相應(yīng)的命令，控制升降臺(tái)按預(yù)定的要求運(yùn)行。（3）模糊控制用于舞臺(tái)機(jī)械控制系統(tǒng) 在工業(yè)控制中，控制對象經(jīng)常是時(shí)變的，非線性的。模糊控制在實(shí)際中的應(yīng)用越來越廣，已經(jīng)有將模糊控制應(yīng)用于控制舞臺(tái)的工程，主要控制如下：① 系統(tǒng)的啟動(dòng)啟動(dòng)過程中要求調(diào)速器以合理的斜率跟綜上給定的速度，啟動(dòng)過程要求平穩(wěn)。這個(gè)過程中要求對速度、位置進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)，以上的控制量保證了控制運(yùn)動(dòng)過程的性能，但仍無法做到高精度準(zhǔn)確定位，為此，在系統(tǒng)的控制器中設(shè)置了自校正變化，但在同一個(gè)吊桿的同一場次演出中，其慣性是基本一致的，因此其誤差也基本是一個(gè)常數(shù)，利用微機(jī)的記憶功能及演出前的裝臺(tái)調(diào)試過程。隨著用戶對舞臺(tái)設(shè)備使用功能以及安全性等方面的要求提高，在舞臺(tái)機(jī)械控制中相應(yīng)采用了一些先進(jìn)的控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件、圖形顯示技術(shù)、局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù)等。組態(tài)軟件正在代替各種計(jì)算機(jī)語言的軟件開