【正文】 易編寫和接受。本設(shè)計課題主要是針對舞臺總體工藝設(shè)計方案，通過應(yīng)用PLC技術(shù)、組態(tài)王監(jiān)控軟件系統(tǒng)及電力電子技術(shù)，實現(xiàn)舞臺的燈光控制。 課題主要技術(shù)要求為了研究這個畢業(yè)課題我翻閱了大量的參考文獻(xiàn)（科技周刊）和參閱了大量的前幾任學(xué)長們的關(guān)于本課題的設(shè)計思路和經(jīng)驗，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，給出通用舞臺燈光系統(tǒng)在設(shè)計及安裝時的主要要求：本課題以PLC控制技術(shù)，組態(tài)軟件技術(shù)，電力電子技術(shù)等為主要技術(shù)參考。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀長期以來，隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的不斷加深，舞臺燈光控制系統(tǒng)的核心部件經(jīng)歷了從控制繼電器到單片機(jī)再到可編程控制器的技術(shù)的三個發(fā)展階段，其核心技術(shù)逐漸向著高度的可靠性、結(jié)構(gòu)簡單、軟件易于學(xué)習(xí)、深受電氣工程技術(shù)人員歡迎等方向的發(fā)展。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大，維修困難，線路眾多，功耗大等缺點，且程序編程不易用戶接受。隨著時代的進(jìn)步及工業(yè)的發(fā)展，人們對產(chǎn)品普遍要求結(jié)構(gòu)簡單、易于維修和攜帶、可靠性高，為了解決這些方面的問題，科研人員成功開發(fā)了以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。第三階段：可編程控制系統(tǒng)。然而，改革開放以來，由于我國的技術(shù)水平不高及技術(shù)人員儲備過少，因此，很長一段時間國內(nèi)相關(guān)企業(yè)一直都在使用繼電器控制的舞臺燈光控制系統(tǒng)，占用了大量的人力資源和物力資源，并且舞臺燈光控制系統(tǒng)效果單一及運(yùn)行不穩(wěn)定，進(jìn)入21世紀(jì)以來，由于我國提出企業(yè)走出去和請進(jìn)來的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)才從歐美發(fā)達(dá)國家引進(jìn)單片機(jī)控制的舞臺燈光系統(tǒng)，進(jìn)入了舞臺燈光控制系統(tǒng)的第二階段。未來隨著組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，我認(rèn)為可編程控制系統(tǒng)將會轉(zhuǎn)化為以組態(tài)王為控制中心的舞臺燈光系統(tǒng)。第 3 周，向指導(dǎo)老師提交“開題報告表”、“文獻(xiàn)綜述”和“文獻(xiàn)翻譯”各一份，并進(jìn)行開題答辯。第911周，根據(jù)以上準(zhǔn)備，完成論文的編輯并定稿。 課題主要章節(jié)安排在充分閱讀大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，本設(shè)計課題以PLC作為舞臺燈光控制系統(tǒng)的核心設(shè)備，以組態(tài)軟件作為上位機(jī)對舞臺燈光控制進(jìn)行實時監(jiān)控為主要技術(shù)手段進(jìn)行設(shè)計。論文主要分以下五章來進(jìn)行全文布局：第一章：課題緒論，從四個方面介紹了本設(shè)計課題，第一方面說明了本課題的背景來源、研究本課題的目的是解決什么問題及本課題在現(xiàn)實生活中的實際意義。第三方面主要講述舞臺燈光在國內(nèi)外的發(fā)展趨勢及現(xiàn)階段的研究現(xiàn)狀。第二章：控制系統(tǒng)的硬件配置：本章主要從四個方面來安排控制系統(tǒng)的硬件配置。第二方面主要詳細(xì)介紹了PLC控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖及控制系統(tǒng)的輸入輸出端口地址。第四方面主要說明了舞臺設(shè)計所需要的輸入輸出元器件及燈光布局，并在此基礎(chǔ)上繪制出電氣接線圖。其次根據(jù)舞臺燈光所設(shè)計的各種演出情景，編寫控制系統(tǒng)梯形圖程序并進(jìn)行仿真。其次進(jìn)行舞臺燈的設(shè)計，分別從創(chuàng)建新工程→繪制舞臺組態(tài)界面→動畫連接→繪制開始、結(jié)束界面→調(diào)試切換窗口→PLC、組態(tài)設(shè)備的OPC服務(wù)軟件連接等幾方面來完成舞臺燈光的設(shè)計。第六章總結(jié)與展望：對設(shè)計中產(chǎn)生的問題加以總結(jié)。按照課題技術(shù)要求，完成舞臺燈光控制系統(tǒng)設(shè)計及相關(guān)軟件程序設(shè)計。2 控制系統(tǒng)的硬件配置目前，因為技術(shù)的發(fā)展，PLC（可編程控制器）所具有的各個方面優(yōu)點在每個工業(yè)控制設(shè)備領(lǐng)域得以體現(xiàn)，因此，學(xué)習(xí)掌握以PLC為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計對電氣技術(shù)員來說顯得尤為重要。所以為了能設(shè)計出高可靠性的控制系統(tǒng)，在設(shè)計時，一定要注意以下幾方面：（1） 盡可能的滿足被控制對象所要求的控制要求。（3） 確?？刂葡到y(tǒng)具有穩(wěn)定的工作性能。（5） 實現(xiàn)控制系統(tǒng)的各種控制任務(wù)。在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計之前，首先要詳細(xì)了解其該項目工程的具體的任務(wù)要求，明確各個的控制環(huán)節(jié)；然后弄清整個工藝過程各個環(huán)節(jié)的相互關(guān)系，確定控制系統(tǒng)的基本控制方式、功能目標(biāo)、保護(hù)措施及故障處理等階段。（3） 根據(jù)選定的PLC的型號，分配合適的I/O端口及制作I/O端口分配表。（5） 根據(jù)控制要求和輸入/輸出接線圖繪制控制系統(tǒng)流程圖及設(shè)計梯形圖程序。將繪制好的梯形圖程序?qū)懭隤LC編程軟件中進(jìn)行調(diào)試，觀察控制程序是否達(dá)到了控制要求。圖21 控制系統(tǒng)流程圖 控制系統(tǒng)原理圖舞臺燈光控制系統(tǒng)示意圖，如下圖2 2所示。如表21所示。該型號的PLC主要由AC 220V 供電，其中該型號的PLC自帶有24點數(shù)字量輸入，24點數(shù)字量輸出，這樣該型號完全滿足PLC控制系統(tǒng)I/O點物理地址信號的數(shù)量的要求，完成對舞臺燈光的控制任務(wù)，其中FX2N型可編程控制器上有4個狀態(tài)燈，分別為電源狀態(tài)顯示燈、正常運(yùn)行狀態(tài)燈、電池帶電量指示燈及錯誤狀態(tài)燈，以顯示PLC的正常工作時的電源電量、設(shè)備運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)、內(nèi)部鋰電池正常容量電壓和梯形程序的工作狀態(tài)。圖23 三菱PLC實物圖 FX2N型號的特點FX2N型PLC是可編程序控制器家族中體積最小的一個系列型號；該型號一般采用通用的整體式結(jié)構(gòu)同時又兼具輸出端口擴(kuò)展功能，因此，在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此，在本次舞臺燈光控制系統(tǒng)設(shè)計中選擇了該型號的PLC，以期達(dá)到完美的控制效果。表22舞臺燈光照明所需用元器件列表器件名稱三菱FX2N48MR舞臺燈開關(guān)按鈕熔斷器組態(tài)王軟件導(dǎo)線數(shù)量1臺52個8個2個1套若干 舞臺燈光布局設(shè)計說明（1） 頂光燈舞臺燈光頂光燈的設(shè)計配置，其中L0、L1組燈光各控制三盞自繪燈作為舞臺燈頂部側(cè)位置，用于對舞臺兩側(cè)的燈光照明效果；L2L4燈布置在舞臺的頂部中央，用于對舞臺中央的的空間進(jìn)行效果照明。（3）閃光燈舞臺燈光閃光燈布局中LLL9三組燈分別有三個閃光燈組成一組，其主要分布在舞臺中央大屏幕的周圍，主要是用其閃爍的效果來吸引觀眾的注意，達(dá)到襯托其舞臺屏幕的模仿效果。（5）舞臺大燈在舞臺大燈設(shè)置中L17L19三組舞臺大分別是被布置在舞臺的前中央和舞臺頂部的前部，主要用于舞臺大屏前面的空間照明。圖24 PLC電氣接線圖3 舞臺燈光控制系統(tǒng)的程序設(shè)計舞臺燈光控制系統(tǒng)在現(xiàn)代舞臺表演中主要有以下特點:⑴ 具有高度可靠的穩(wěn)定性。因此，在兼顧以上的同時再加上劇情氛圍不斷的濃厚，就會讓觀眾不斷的感受到豐富的舞臺燈光的藝術(shù)效果。（1）盡可能的適應(yīng)各種類型的燈光照明要求同時使布置的舞臺燈能照射到每個需要的舞臺位置；（2）舞臺燈光控制系統(tǒng)在設(shè)計過程中要有一定的空間擴(kuò)展能力，以促使該系統(tǒng)能夠持續(xù)運(yùn)行；（3）舞臺燈光設(shè)計要具有高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，同時還要兼具有持久耐用的電源電量儲備，以使控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時突發(fā)斷電故障后能夠持續(xù)地對控制設(shè)備進(jìn)行診斷檢查；（4）舞臺燈光照明應(yīng)充分考慮人們的觀賞習(xí)性；（5）舞臺燈光應(yīng)盡可能的以定點光源為主，再配置不同的燈光色彩，以期達(dá)到更好的欣賞效果；（6）舞臺燈光控制系統(tǒng)的工藝設(shè)備配置在舞臺燈光設(shè)計中應(yīng)具備高效率轉(zhuǎn)換成各種不同風(fēng)格的舞臺燈光照明工作； 舞臺燈光的PLC設(shè)計 舞臺燈光PLC梯形圖舞臺燈光控制系統(tǒng)程序設(shè)計主要根據(jù)以下幾種情節(jié)進(jìn)行編寫：第一 演員未出場 舞臺中央燈及臺階燈有14秒的燈光表演；第二 演員進(jìn)場 舞臺射光燈﹑側(cè)燈及大燈輪流閃爍11秒；第三 演員舞臺演出 舞臺中央燈﹑側(cè)燈﹑大燈﹑射光燈及閃爍燈輪流閃爍30秒，隨著演出的進(jìn)一步的深入；第四 演員退場 舞臺側(cè)燈﹑射光燈﹑中央燈及大燈同時做燈光表演13秒，隨著演員的演出結(jié)束，演員退場進(jìn)行燈光表演來烘托出此時更高潮的演出氛圍，同時為下一個節(jié)目演出做鋪墊；依據(jù)以上四種情景的設(shè)想編寫出本控制系統(tǒng)的梯形圖程序，如附錄表所示： 舞臺燈光控制系統(tǒng)程序仿真時序圖舞臺燈光控制系統(tǒng)梯形圖程序仿真時序圖如圖31，圖32，圖33，圖34所示。經(jīng)過國內(nèi)技術(shù)人員幾十年的消化和吸收，開發(fā)出了國產(chǎn)的組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)，其應(yīng)用最廣泛的有北京亞控研發(fā)的組態(tài)王軟件監(jiān)控系統(tǒng)和北京力控打造的嵌入式MCGS組態(tài)監(jiān)控開發(fā)平臺等。它給用戶提供了許多輔助繪圖工具和豐富的圖形圖素等，讓技術(shù)人員可以集中更多精力來快速實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，提高技術(shù)人員的工作效率。因此，系統(tǒng)性能安全可靠。其中組態(tài)王軟件監(jiān)控系統(tǒng)的工程項目管理服務(wù)器主要用于建立及保存新的工程項目和對現(xiàn)有工程項目提供后期的管理服務(wù)；而關(guān)于工程瀏覽器則是一個工程項目開發(fā)和設(shè)計的最主要工具平臺，它主要作用是繪制組態(tài)監(jiān)控靜態(tài)界面、監(jiān)控所需要的各種設(shè)備系統(tǒng)及在數(shù)據(jù)詞典中自行定義現(xiàn)場數(shù)據(jù)量、組態(tài)界面模擬運(yùn)行、組態(tài)界面動畫效果的應(yīng)用指令語言的編寫等系統(tǒng)組態(tài)應(yīng)用。如圖41所示。，打開工程項目樹形結(jié)構(gòu)瀏覽器，單擊設(shè)備選項，設(shè)置所需要的設(shè)備的組態(tài)連接，同時在數(shù)據(jù)詞典選項中新建所需要的數(shù)據(jù)變量。 點擊樹形瀏覽器下的命令語言選項，利用函數(shù)命令編輯設(shè)備動態(tài)運(yùn)行的控制語言。 舞臺燈光的設(shè)計 創(chuàng)建新工程 設(shè)置新項目工程 雙擊桌面上的組態(tài)王監(jiān)控軟件啟動快捷鍵，打開工程項目管理服務(wù)器，如圖42 所示。到這里新建的工程項目就設(shè)置完畢。圖43新建工程圖 工程瀏覽器在工程管理服務(wù)器上雙擊新建的當(dāng)前工程，將會打開樹形結(jié)構(gòu)的工程瀏覽器窗口，在該窗口中可以完成新建工程的各項設(shè)置。圖44 組態(tài)系統(tǒng)工程瀏覽圖 定義外部軟件服務(wù)