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1、 河南科技大学课 程 设 计 说 明 书课程名称 电气控制与PLC应用技术 题 目 舞台艺术灯饰的PLC控制与设计 学 院 车辆与动力工程学院 班 级 农电101 学生姓名 王正超 指导教师 邱兆美 日 期 2013年7月03日 舞台艺术灯饰的PLC控制与设计 摘 要 、 在现代文化艺术领域中,舞台艺术灯饰的设计在实际应用中起着重要的作用,随着科技的不断发展，舞台灯光控制正逐渐向自动化控制发展，PLC在控制系统中的应用也得到越来越多的关注。本文分别运用顺序控制法、经验设计法和以转换为中心控制法三种方法详细描述了舞台艺术灯饰控制系统中的PLC控制设计方案。引 言：1969年美国数字设备公司（DE
2、C）研制出世界上第一台可编程控制器，并在美国汽车公司的生产自动装配线上首次应用成功。从此以后，各公司相继向PLC实用化阶段发展。 PLC分别经历了实用化发展阶段和成熟阶段，到达80年代，已作为一个独立的工业设备被列入生产中。目前，PLC在国内广泛应用于钢铁、石油、化工、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。随引导其性价比的不断提高，其应用范围将会越来越大，主要有以下几个方面：（1）开关量控制。这是PLC最基本的应用领域，可用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控制和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例，如机床电气控制、起重机、
3、皮带运输机和包装机械的控制、电梯的控制、生产线的控制等。（2）模拟量控制。在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量和速度等都是模拟量。为了使PLC处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D和D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使PLC可用于模拟量的控制。关键词：舞台艺术灯饰 西门子 可编程控制器 设计（n 目 录摘 要 1关键词 1目 录 2一、 舞台艺术灯饰的控制要求 3二、 控制思路与设计步骤 5（一）、 硬件及外围元器件 5（二）、 软件设计 7 控制时序图 7控制顺序功能图8控制梯形图8控制程序指令表12（三）
4、软件调试15本文小结17参考文献17n 1.1舞台艺术灯饰的控制要求1、 系统工作受按钮控制,按下启动按钮ON时,系统开始工作；按下停止按钮OFF时，系统停止工作。2、 控制对象有八个，共分为三组：第一组由7号灯组成，呈拱形。第二组由3号、4号、5号和6号四道灯组成，呈拱形。第三组由0号、1号和2号三道灯组成，呈梯形。图1是舞台艺术灯饰示意图。按下启动按钮，舞台灯系统开始工作，各组灯开始周而复始地循环动作；按下停止按钮，所有舞台灯都熄灭。舞台艺术灯饰控制的具体要求如表1所示。图1 舞台艺术灯饰示意图表1 舞台艺术灯饰控制的具体要求第一组7号灯亮灭时间1秒1秒第二组3号灯亮灭时间4秒1秒4号灯亮
5、灭时间3秒1秒5号灯亮灭时间2秒1秒6号灯亮灭时间1秒1秒第三组2号灯亮灭时间3秒1秒1号灯亮灭时间2秒2秒0号灯亮灭时间1秒3秒n 2.1控制思路与设计步骤n 1观察舞台艺术灯的工作时序。n 2 I/O端子接线图n 3画出时序图。n 4写出指令表。n 5调试运行。n 2.1.1硬件及外围元器件虽然各种PLC的组成各不相同，但是在结构上是基本相同的，一般由CPU模块、输入模块、输出模块、和其他可选部件（或扩展单元）组成。其他的可选部件包括编程器、外存储器，扩展I/O模块，通信接口，和扩展接口等。根据舞台灯的控制要求，本模块所用的器件有：启动按钮SB1、停止按钮SB2、彩灯八道、24V直流电源、
6、CPU224 。输入/输出端口接线如图示。图2 输入/输出接线图由图可见：启动按钮SB1接于输入端口I0.0，停止按钮SB2接于输入端口I0.1，07号灯分别接于输出端口地址Q0.7Q0.0端。将输出端的1L，2L与L+用导线相连，输出端的电源为直流24V。将输出端的1M,2M和M相连接地。输入端1M,2M与M相连接地。L+接24V直流电，如果舞台灯的功率较大，一个输出继电器不能带动所有彩灯，可以采用输出继电器先带动中间继电器，再由中间继电器驱动舞台灯。n 2.2.2软件设计及调试顺序控制设计图根据舞台灯的控制要求，可做出舞台灯的控制时序图，如图3所示。图3 舞台艺术灯饰控制时序图根据图3所示
7、的舞台艺术灯饰控制时序图，列出其顺序功能图，如图4所示。图4 舞台艺术灯饰控制顺序功能图根据图4编制舞台艺术灯饰的梯形图如图5所示：图5 舞台艺术灯饰顺序控制梯形图表2 舞台灯控制梯形图对应的指令表nn 2.2.3软件调试利用西门子STEP和仿真软件，工作时，可编程控制器灯一亮一灭交替进行；6、5、4和3号灯由外到内依次点亮，再全灭，然后重复上述过程，循环往复；2、1和0号阶梯形灯由上到下，依次点亮，再全灭，然后重复上述过程，循环往复。按下停止按钮SB2，整个系统停止运行，所有灯都熄灭。按表2所述指令输入PLC编程器运行。本文小结PLC可编程控制器具有以下特点：（1）配套齐全、功能完善、通用性强;（2）可靠性高、抗干扰能力强；（3）编程方法简单易学；（4）使用简单、调试维修方便；（5）体积小、重量轻、功耗低。本文分别运用顺序控制法、以转换为中心设计法和经验设计法三种方法来实现对舞台艺术灯饰的控制设计，通过比较可知，经验设计法最为简单，应得到推广使用。参考文献n 黄永红电气控制及PLC控制技术，北京：机械工业出版社，n 王建华电气工程师手册，北京：机械工业出版社，n 吴晓君电气控制课程设计指导，北京：中国建材工业出版社， - 17 -
