【正文】 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架槽數(shù)限制。同時，有的還為輸入電路提供 24V 的工作電源。底板或機架：大多數(shù)模塊式 PLC 使用底板或機架，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，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各南通職業(yè)大學畢業(yè)設計 舞臺燈光與組態(tài)設計 第 9 頁 共 47 頁模塊構成一個整體。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。PLC 需要解決的問題依然是新技術的采用、系統(tǒng)開放性和價格。大多數(shù)人認為，PLC 將會繼續(xù)失去市場份額；更有甚者認為，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)應用領域仍將為 PLC 提供一定的市場份額。隨著軟 PLC（SoftPLC ）控制組態(tài)軟件技術的誕生與進一步完善和發(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 供應商在思想上已經發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對現(xiàn)實，在傳統(tǒng) PLC 的技術發(fā)展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài)。此外，開放式通信網(wǎng)絡技術也得到了突破，其結果是將 PLC 融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè)。例如，德國 FESTO公司的 IPC(Industrial PC)由一系列符合工業(yè)標準的模塊組成，它與微機兼容且具有PLC 的功能。 (3) 進一步強化網(wǎng)絡功能，以實現(xiàn)信息管理自動化。如 FESTO 總線、 Profibus、ASI、CAN 等，以及各種網(wǎng)絡連接模塊，如南通職業(yè)大學畢業(yè)設計 舞臺燈光與組態(tài)設計 第 10 頁 共 47 頁Novell 等，從而使 PLC 與 PLC、PLC 與 PC、PLC 與現(xiàn)場設備之間建立通訊聯(lián)網(wǎng)。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準化語言以及 C、Basic 等計算機語言進行編程。隨著專用集成電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuits)和表面安裝技術(SMT，SurfaceMout Technology)在 PLC 硬件設計上的運用，使得 PLC 產品硬件元件數(shù)量更少，集成度更高，體積更小，其可靠性更高。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)的可靠性得以進一步加強。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定 PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商 PLC的產品特點，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O點數(shù)的 10～15 倍，加上模擬 I/O點數(shù)的 100倍，以此數(shù)為內存的總字數(shù)（16 位為一個字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。 3運算功能簡單 PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通 PLC的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型 PLC中還有模擬量的 PID運算和其他高級運算功能。設計選型時應從實際應用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高 PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。 5通信功能　 大中型 PLC系統(tǒng)應支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議（如 TCP/IP），需要時應能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接?！? PLC 系統(tǒng)的通信接口應包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用 DCS接口等；大中型 PLC通信總線（含接口設備和電纜）應 1：1 冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。PLC 系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡主要形式有下列幾種形式：1）PC 為主站，多臺同型號 PLC南通職業(yè)大學畢業(yè)設計 舞臺燈光與組態(tài)設計 第 12 頁 共 47 頁為從站，組成簡易 PLC網(wǎng)絡；2）1 臺 PLC為主站，其他同型號 PLC為從站，構成主從式 PLC網(wǎng)絡；3）PLC 網(wǎng)絡通過特定網(wǎng)絡接口連接到大型 DCS中作為 DCS的子網(wǎng)；4）專用 PLC網(wǎng)絡（各廠商的專用 PLC通信網(wǎng)絡）。 6編程功能　離線編程方式：PLC 和編程器公用一個 CPU，編程器在編程模式時，CPU 只為編程器提供服務，不對現(xiàn)場設備進行控制。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調試不方便。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調試和操作方便，在大中型 PLC中常采用。選用的編程語言應遵守其標準（IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如 C，Basic 等，以滿足特殊控制場合的控制要求。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則 PLC將掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。目前，PLC 接點的響應快、速度高，每條二進制指令執(zhí)行時間約 ～，因此能適應控制要求高、南通職業(yè)大學畢業(yè)設計 舞臺燈光與組態(tài)設計 第 13 頁 共 47 頁相應要求快的應用需要。9機型的選擇 （1）PLC 的類型PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按 CPU字長分為 1位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。整體型 PLC的 I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型 PLC提供多種 I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的 I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。(3)電源的選擇　PLC 的供電電源，除了引進設備時同時引進 PLC應根據(jù)產品說明書要求設計和選用外，一般 PLC的供電電源應設計選用 220VAC電源，與國內電網(wǎng)電壓一致?！∪绻?PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。 (4)存儲器的選擇南通職業(yè)大學畢業(yè)設計 舞臺燈光與組態(tài)設計 第 14 頁 共 47 頁　由于計算機集成芯片技術的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求 PLC的存儲器容量，按 256個 I/O點至少選 8K存儲器選擇?！?(5)冗余功能的選擇　控制單元的冗余　1)重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應 1B1冗余。　I/O 接口單元的冗余　 1)控制回路的多點 I/O卡應冗余配置。3）根據(jù)需要對重要的 I/O信號，可選用 2重化或 3重化的 I/O接口單元?？紤]經濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產品。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。南通職業(yè)大學畢業(yè)設計 舞臺燈光與組態(tài)設計 第 15 頁 共 47 頁2 PLC控制與繼電器控制的比較 PLC控制與繼電器控制兩者區(qū)別控制方法不同，電器控制系統(tǒng)邏輯采用硬件接線，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成邏輯控制，其連線多且復雜，體積大，功耗大，系統(tǒng)構成后，想再改變或增加功率較為困難。而 PLC 采用了計算機技術，其控制邏輯是以程序的方式存放在存儲器中，要改變控制邏輯只需改變程序，因而很容易改變或增加系統(tǒng)功能。工作方式不同， 在繼電器控制電路中，當電源接通時，電路中所有繼電器都處于制約狀態(tài)，即該吸合的繼電器同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。 觸點數(shù)目不同，硬繼電器的觸點數(shù)量有限，用于控制的繼電器觸點一般為4~8 對，而梯形圖中每只“軟繼電器”供編程使用的觸點數(shù)是無限對的。硬繼電器易磨損，而“軟繼電器”則無磨損現(xiàn)象。而 PLC 采用半導體集成電路做定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，定時范圍寬，用戶可根據(jù)需要在程序中設定定時值，修改方便，不受環(huán)境的影響，且 PLC 具有計數(shù)功能，而電器控制一般不具備計數(shù)功能。而 PLC 大量的開關動作有無觸點的半導體電路來完成，其壽命長，可靠性高，PLC 還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調試和維護提供方便。他們比以往的產品具有更高的可靠性。如絕大多數(shù)控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞。再者，對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設備，其控制箱將是龐大而笨重的。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調試。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價格比。 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強 可編程序控制器產品已經標準化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。 可靠性高，抗干擾能力強 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。 PLC 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產現(xiàn)場，PLC 已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設計方法。對于復雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設計時間比設計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。 梯形圖語言實際上是一種面向用戶的一種高級語言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時，用解釋程序將它“翻譯” 成匯編語言后再去執(zhí)行。PLC 或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構發(fā)生故障時，可以根據(jù) PLC 上的發(fā)光二極管或編程器提供的住處迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。南通職業(yè)大學畢業(yè)設計 舞臺燈光與組態(tài)設計 第 18 頁 共 47 頁3 舞臺燈光的 PLC設計 舞臺燈光的設計原則舞臺燈光系統(tǒng)設計是遵循舞臺藝術表演的規(guī)律和特殊使用要求進行配置的，其目的在于將各種表演藝術再現(xiàn)過程所需的燈光工藝設備，按系統(tǒng)工程進行設計配置，使舞臺燈光系統(tǒng)準確、圓滿地為藝術展示服務。 舞臺燈光系統(tǒng)的工藝要求1．該系統(tǒng)工藝設計和設備配置具有綜合劇場的使用功能，在短時間內可輪換多種不同劇種的燈光操作方案。3. 該系統(tǒng)設計有足夠的安全性和存儲容量，整個系統(tǒng)在不中斷主電力供應的前提下，對主控臺進行持續(xù)的診斷檢查 舞臺燈光工藝流程圖 啟動Y0,Y10,Y11,Y12,Y14,Y21,Y22,Y23 同時亮Y0,Y1,Y10,Y11,Y13,Y16,Y17,Y20 同時亮Y0,Y1,Y2,Y 12,Y15 同時亮Y0,Y1, Y2,Y3,Y10,Y11,Y13,Y21,Y22,Y23 同時亮2 秒后2 秒后2 秒后2 秒后南通職業(yè)大學畢業(yè)設計 舞臺燈光與組態(tài)設計 第 19 頁 共 47 頁 2 秒后Y4,Y5,Y6,Y7,Y12,Y14,Y17 同時亮Y2,Y5,Y6,Y13,Y14,Y15,Y16,Y20,Y21,Y22,Y23 同時亮Y0,Y4,Y5,Y6,Y7,Y12,Y14,Y15,Y16,Y17,Y21,Y22,Y23 同時亮Y0,Y1,Y3,Y10,Y11,Y12,Y13,Y15,Y16,Y17,Y20 同時亮2 秒后2 秒后2 秒后 2秒 后 2 秒后2 秒后2 秒后2 秒后2 秒后2 秒后2 秒后Y0,Y1,Y2,Y4,Y7,Y10,Y11,Y15,Y16,