【正文】 ） 式中： MC ——異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)； 2I ——轉(zhuǎn)子繞組電流； 2? ——轉(zhuǎn)子繞組功率角； 可見，如果 m? 減小，則電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 M 也會減小，最終使電機(jī)的效率變低，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩也受到影響，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致電機(jī)堵轉(zhuǎn)；所以在大多 數(shù)情況下會選擇恒壓頻比控制。通常情況下，極對數(shù)和轉(zhuǎn)差率會保持不變，因此只能靠改變供電電源的頻率 1f ，來使 1n 發(fā)生相應(yīng)變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整。該方式能夠從根本上入手，對電機(jī)施行控制，其控制思想是根據(jù)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)方程的變換研究得來的，由電機(jī)學(xué)理論知識得知： 首先定義轉(zhuǎn)差率 s 為： 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 11ns n n?? （ ） 由式 ()經(jīng)代數(shù)變換得： ）（ s1nn 1? （ ） 由于 pf6011?n （ ） 將式 ()帶入式 ()，則有異步電機(jī)轉(zhuǎn)速公式： )1(pf60n 1 s?? （ ） 式中： 1n ——同步轉(zhuǎn)速， r/min； n——機(jī)械轉(zhuǎn)速； 1f ——定子電源頻率， Hz； P——電機(jī)的極對數(shù)； S——轉(zhuǎn)差率。概括來說，變頻調(diào)速是通過改變電源頻率來調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的連續(xù)平滑調(diào)速方法，改變電機(jī)電源來改變其轉(zhuǎn)速?？刂齐姍C(jī)的轉(zhuǎn)速就涉及到電機(jī)的調(diào)速。 將結(jié)果帶入式（ ），可推導(dǎo)出未知數(shù) 2R : NNN N STPUR f2322 ?? () 進(jìn)而可得 1rK 的值。 系統(tǒng)建模 異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立 ： 異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為： 221212221 1121122122211221)()(mp])()[()(m p ULLSRSRRSULLRR SRTN ??????? ????? ）（ () 式中： m——相數(shù)，一般取 m=3； p——電機(jī)極對數(shù)； s——轉(zhuǎn)差率； 、 ——定子的相電壓、定子的角頻率； 、 ——定子每相電阻、轉(zhuǎn)子每相電阻； 、 ——定子每相漏感、轉(zhuǎn)子每相漏感； 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 異步電機(jī)在正常工作的情況下，其臨界滑差率一般較大，即轉(zhuǎn)差率 S 小。并且在改變燈光的控制規(guī)律時(shí) PLC 控制更加方便。 PLC 的弊端是 PLC 的體系較為閉塞與獨(dú)立，當(dāng)用戶選擇了一種 PLC 后，必須選擇相應(yīng)的控制規(guī)則，學(xué)習(xí)相應(yīng)的語言。 編程方法簡單 系統(tǒng)易于維護(hù)與維修。 穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。 PLC 控制的特點(diǎn) PLC 即為可編程邏輯控制器的簡稱。系統(tǒng)的可擴(kuò)展性受到很大的限制。當(dāng)控制系統(tǒng)較大或者系統(tǒng)的輸出較多時(shí)，繼電器控制的接線就會非常復(fù)雜，占用的資源也較多。但是這也是隨之帶來的一些問題。 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。 ⑵在變壓器部分，音響擴(kuò)聲系統(tǒng)和舞臺燈光系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)獨(dú)立使用。對于舞臺表演藝術(shù)來說，二者同等重要。電機(jī)主軸通過減速器與柔性齒輪條的結(jié)合，把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槲枧_的上升與下降。兩塊升降臺分別通過兩臺電機(jī)來拖動(dòng)。 需求 升降舞臺的整個(gè)行程為舞臺平面下 2m到舞臺 平面上 1m。這樣可以保證四個(gè)旋轉(zhuǎn)彩燈的同步性 ，以達(dá)到美觀的效果。通過對電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制來控制旋轉(zhuǎn)彩燈的轉(zhuǎn)速。每個(gè)旋轉(zhuǎn)彩燈分別由一臺電太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 機(jī)帶動(dòng)。如圖 為閃爍燈的空間布置圖。內(nèi)光道由 L9L16 組成，外光道由 L17L24 構(gòu)成，設(shè)定為閃爍燈，閃爍頻率為 秒。每個(gè)光道由8 盞燈組成。在需要時(shí)還控制舞臺升降、開啟煙霧機(jī)和風(fēng)扇泡泡機(jī)來配合燈光營造表演氛圍。既要美觀，滿足演出需求，又要避免照明死區(qū)。 系統(tǒng)的 功能需求分析 舞臺燈光的設(shè)計(jì)宗旨是配合舞臺表演的需要來營造出一種藝術(shù)氛圍，給觀眾帶來美的享受。為了安全，還增加了擴(kuò)聲系統(tǒng)的配電要求。 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)主要介紹了舞臺燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。第二部分對仿真結(jié)果做了一定的解釋。第 5 章為系統(tǒng)測試，包括兩部分。最太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 后本章還給出了系統(tǒng)的電氣原理圖和 I/O 分配表。第 2 章為課題的設(shè)計(jì)方案，主要介紹了系統(tǒng)控制方案的選擇、舞臺燈光的工藝要求以及舞臺升降舞臺的同步控制方法，還有控制升降舞臺的電機(jī)的調(diào)速方法。 文章結(jié)構(gòu) 本文分為六章。在升降舞臺部分包括兩塊獨(dú)立的升降臺，為了安全起見，在起降時(shí)應(yīng)當(dāng)達(dá)到同步起降的效果。在繪制系統(tǒng)的 I/O表時(shí)，考 慮到所選用的 CPU 輸出點(diǎn)不夠，所以我增加了三個(gè)拓展模塊來滿足我的設(shè)計(jì)要求。最后就是繪制電氣原理圖和編程了。我將 24 盞彩燈均勻分布在 3 個(gè)橢圓形光道上，每個(gè)光道由大到小依次嵌套，并且每個(gè)光道上都安裝 8 盞彩燈。我一共選取了 28 盞彩燈，其中有 4 盞彩燈為旋轉(zhuǎn)彩燈，由四臺電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。然后進(jìn)行了輸入和輸出的分析。本次設(shè)計(jì)通過 PLC 的控制，使舞臺燈光的亮暗閃爍更加自動(dòng)化和多樣化。 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)化的舞臺燈光控制系統(tǒng)，可以用于酒吧或者宴會廳的閃爍燈。還有，由于多塊升降舞臺的的不同步性，導(dǎo)致在 某一平面時(shí)多塊升降臺無法處于同一水平面，從而引發(fā)演員摔倒或者墜落的演出事故。由于升降舞臺的控制的不嚴(yán)謹(jǐn)性，演出事故也是時(shí)有發(fā)生。 在升降舞臺的研發(fā)方面，我國也已經(jīng)付出了很多年的努力，技術(shù)也日趨成熟。在原有的的高效、節(jié)能、安全、便攜等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，舞臺燈光正在朝著功能多樣性和種類多樣性的方太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 向發(fā)展。在安全方面，這些燈大都配置了紅外反射膜，這樣可以減少大量的熱輻射從而延長了照明燈具的使用壽命也大大增加了演藝人員在演出時(shí)的安全系數(shù)。相比之下，新型的照明燈具比以往的照明燈更加的環(huán)保、節(jié)能和高效。 伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在研究人員的不斷努力下，一大批高效節(jié)能的照明燈陸續(xù)問世。隨著人們生活水平的提高，對于一些娛樂產(chǎn)業(yè)中類似宴會廳歌劇院的場所的要求越來越高。 舞臺燈光是根據(jù)舞臺藝術(shù)演出的法則和特定的表演需求而設(shè)計(jì)的。但是目前看來， PLC 還必須要面對其他新的技術(shù)所帶來的挑戰(zhàn)與沖擊。 國內(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。本論文設(shè)計(jì)了一個(gè)舞臺燈光控制系統(tǒng)，它多用于宴會廳，酒吧等場所。使得人們把更多的精力放在產(chǎn)品研發(fā)上。在這個(gè)發(fā)展的過程中，人們不再僅僅滿足于系統(tǒng)功能的多樣性，而是更多的要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化與智能化。它不但可以增強(qiáng)美感還可以通過選擇彩燈顏色以及控制彩燈的亮暗頻率來烘 托出特定的氛圍。 關(guān)鍵詞 ：舞臺燈光， 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。其次 ， 針對升降舞臺同步控制系統(tǒng)大慣性、非線性、時(shí)變性等特點(diǎn)，結(jié)合常規(guī) PID 控制的優(yōu)點(diǎn)，提出了 PID 控制算法用于升降舞臺系統(tǒng)的同步控制。通過對時(shí)間 繼電器的控制來實(shí)現(xiàn)不同的閃爍效果。本次設(shè)計(jì)中， 針對舞臺燈數(shù)量較多，且閃爍效果多變的特點(diǎn)。 I 目 錄 摘要 ......................................................................................................................................................I ABSTRACT ....................................................................................................................................... II 第 1 章 緒論 ....................................................................................................................................... 1 引言 ........................................................................................................................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ....................................................................................................................... 1 研究該課題的目的和內(nèi)容 ....................................................................................................... 2 文章結(jié)構(gòu) ................................................................................................................................... 2 第 2 章 系統(tǒng)功能需求分析和設(shè)計(jì)方案 ........................................................................................... 4 系統(tǒng)的功能需求分析 .......................................