基于PLC的灯光控制.doc

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基于PLC的灯光控制

摘要:

随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，灯光作为一种装饰，既可以增强人们的感观，起到广告宣传的作用，又可以增添节日气氛，为人们的生活增添亮丽。

同时，用在舞台上增强晚会灯光效果。

另外，随着电子技术的发展，应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展，PLC技术的应用引起电子产品及系统开发的巨大变革。

因此，在实际生活中常常利用PLC来设计灯光控制。

可编程控制器（ProgrammableLogicalController）简称为PC或PLC，是60年代末发明的工业控制器件。

PLC是基于计算机技术和自动控制理论发展而来的.它既不同于普通的计算机,又不同于一般的计算机控制系统,作为一种特殊形式的计算机控制装置,它在系统结构,硬件组成软件结构以及I/O通道,用户界面诸多方面都有其特殊性。

关键词：

PLC，灯光控制

Abstract

Withthedevelopmentofscienceandtechnologyandtheimprovementofpeople'slivingstandard.Lightasadecoration.Canenhancepeople'ssense.Playtheroleofadvertising.Canaddtothefestiveatmosphere.Forthelifeofpeopleaddbrightbeautiful.Atthesametime.Instagestrengthenpartylightingeffects.Inaddition.Withthedevelopmentofelectronictechnology.Applicationsystemtowardminiaturization,quickly,largecapacity,lightweightdirection.TheapplicationofPLCtechnologycausedbyelectronicproductsandsystemsdevelopmentgreatchanges.soInreallifeoftenmakeuseofPLCtodesignlightingcontrol.ProgrammableLogicalControllerreferredtoasthePCorPLC.istheendofthesinventionoftheindustrialcontroldevice.PLCisbasedoncomputertechnologyandautomaticcontroltheoryanddevelopment.Itisdifferentfromtheordinarycomputer.Andisdifferentfromthegeneralcomputercontrolsystem.Asaspecialformofcomputercontroldevice.Itinthesystemstructure.Hardwarecomposition,softwarestructureandI/Ochannel.Theuserinterfacemanyaspectshasitsparticularity.

Keywords：

ProgrammableLogicalController,Lightingcontrol

绪论

1.1设计意义

目前，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。

其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。

在全球工业计算机控制领域，围绕开放式过程控制系统、开放式过程控制软件、开放式数据通信协议，已经发生巨大变革。

灯光控制主要用于舞台，是舞台美术造型手段之一，在现代演出中,灯光的强度、色彩、照明区的分布,灯光的运动等都具有较大的可塑性与可控性。

舞台灯光的艺术效果是随着演出的进展、舞台气氛的不断变换而展现的。

舞台灯光是空间艺术与时间艺术的结合体,舞台灯光的历史发展是同戏剧的演变以及科学技术的进步密切相联的。

1、2国内外研究状况

长期以来,PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。

其主要原因,在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案,适合于当前工业企业对自动化的需要。

另一方面,PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击,尤其是工业PC所带来的冲击。

PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。

PLC技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。

大多数人认为,PLC将会继续失去市场份额,更有甚者认为,在工业PC面前,PLC将会一步一步走向死亡;但也有一部分人相信,一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额。

在全球工业计算机控制领域,围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议,已经发生巨大变革,几乎到处都有PLC,􀎰但这种趋势也许不会继续发展下去。

随着软PLC
（SoftPLC）􀎯控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展,安装有SoftPLC组态软件和基于工业PC控制系统的市场份额正在逐步得到增长,这些事实使传统PLC供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化,他们必须面对现实,在传统PLC的技术发展与提高方面做出更加开放的高姿态。

对于控制软件来讲,这是PLC控制器的核心,PLC供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件,而且对于工业用户表现得非常积极。

此外,开放式通信网络技术也得到了突破,其结果是将PLC融入更加开放的工业控制行业。

随着微处理器技术、超大规模集成电路技术和数字通讯技术的进步和发展,可编程序控制器也得到了迅速发展,其功能已远远超出了其定义所指的范围,其概念也日趋

模糊。

尽管在现代的灯光装饰中有简单的彩灯，可是那是固定不变的，应用PLC技术控制的灯光更具艺术性。

1、3设计内容及要求

设计一个基于PLC的灯光控制，本设计为8灯循环，并且要设计出系统的PLC外部电气接线图、设计好顺序功能图、系统的T形图。

2、方案的设计与选择

2、1方案的比较与选择

方案一：

利用继电器机械触点的串联或并联等组合成逻辑控制。

该方案简单易于实现，不需要太复杂的技术，但是连线多且复杂,体积大,功耗大,系统构成后,想再改变或增加功率较为困难。

方案二：

利用PLC控制技术，通过编程来实现灯光的控制。

用户可根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境的影响，且PLC具有计数功能。

鉴于设计要求，所以选择方案二，两种方案比较起来，PLC控制技术相对于继电器线路控制具有：

功能强、硬件配套齐全、用户使用方便、适应性强可编程序控制器产品已经标准化、系列化、模块化、配备有品种齐全的各种硬件、可靠性高抗干扰能力强等优点。

2、2设计原理及思想

本设计主要通过PLC编程来实现灯光的控制，PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。

它是一种存储程序的控制器，用户根据某一对象的具体控制要求，编制好控制程序后，用编程器将程序键入到PLC的用户程序存储器中寄存。

PLC的工作原理：

电力线是一个极其不稳定的高躁声、强衰减的传输通道，要实现可靠的电力线高速数据通信，必须解决低压配电网上各种因素如：

噪声、阻抗波动、配电网结构、电磁兼容性以及线路阻抗和容性负载引起的信号衰减等主要因素对数据传输的影响。

1.扫描技术

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

（1）输入采样阶段

在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映像区中的相应得单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映像区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（2）用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

（3）输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是PLC的真正输出。

3灯光的PLC设计

3.1灯光的设计原则

灯光的控制常常应用于舞台中，一次，下面我以舞台灯光的设计来说明灯光的PLC设计。

舞台灯光系统设计是遵循舞台艺术表演的规律和特殊使用要求进行配置的其目的在于将各种表演艺术再现过程所需的灯光工艺设备按系统工程进行设计配置使舞台灯光系统准确、圆满地为艺术展示服务。

1、功能性原则

这一条也就是说大家在对演艺厅舞台灯光设计的时候必须符合功能的要求。

无论是哪一个角落的灯光设计都需要根据不同的空间、不同的场合、不同的对象选择不同的照明方式和灯具，并保证恰当的照度和亮度。

2、美观性原则

美观性原则设计是为了能够让自己的舞台灯光设计更加吸引人，灯光照明是装饰美化环境和创造艺术气氛的重要手段。

一般演艺厅的舞台灯光设计都是为了烘托出好的娱乐气氛。

所以在设计的时候一般非常注意这方面的设计原则。

3、经济性原则

在舞台灯光设计的时候在满足需求的同时要保证这一点原则，那才是整个舞台灯光设计的重点，所以你若是一名灯光设计师那么在给演艺厅舞台灯光设计的时候要注意这一点。

在观众区灯光照明设计是为了满足人们视觉生理和审美心理的需要，使演艺厅空间最大限度地体现实用价值和欣赏价值，并达到使用功能和审美功能的统一。

这就是我们所说的经济性原则。

4、安全性原则

安全性原则应当是整个演艺厅舞台灯光设计的重点，无论大家想设计一个什么样的灯光，在设计的时候一定要遵循这一设计的原则，在灯光照明设计要求绝对的安全可靠。

大家在设计的时候不要只追求美观而不注意它的安全设计。

其实整个舞台灯光设计中它应当算是设计的重点。

3.2舞台灯光系统的工艺要求

1.该系统工艺设计和设备配置具有综合剧场的使用功能在短时间内可轮换多种不同剧种的灯光操作方案。

2．该系统允许使用全部配置的各种类型灯具和其它补充设备。

3.该系统设计有足够的安全性和存储容量整个系统在不中断主电力供应的前提下对主控台进行持续的诊断检查。

3.3舞台灯光图

3、4舞台灯光控制要求

本系统由8个灯组成，分别由PLC的输出端口Y0Y1Y2...Y7控制。

按下启动按钮后，Y0,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7按顺序每个一秒亮，然后Y0,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7间隔1s顺序灭，然后逆序Y7到Y0点亮，再逆序熄灭，闪烁，再逆序点亮。

3、5灯光的PLC设计

3.5.1灯光的输入输出

输入：

起始按钮X1，停止按钮X1。

（因为X1为能自锁的开关）

输出:

LED1

Y0

LED2

Y1

LED3

Y2

LED4

Y3

LED5

Y4

LED6

Y5

LED7

Y6

LED8

Y7

3.5.2外部接线图

3.5.3灯光控制的梯形图

3.5.4灯光控制的程序

步序

指令

器件号

步序

指令

器件号

1

LDI

X0

41

MOV

HFF

2

OR

M8002

42

K2Y0

3

ZRST

S0

43

LDI

M8013

4

S7

44

MOV

H0

5

ZRST

Y0

45

K2Y0

6

Y7

46

LD

T4

7

LDP

X0

47

ZRST

Y0

8

OR

M8002

48

Y7

9

SET

S0

49

SET

S6

10

STL

S3

50

STL

S2

11

LDP

M8012

51

LDP

M8013

12

SFTL

M8000

52

SFTR

M8000

13

Y0

53

Y0

14

K8

54

K8

15

K1

55

K1

16

LD

Y7

56

LD

Y7

17

OUT

T2

57

OUT

T1

18

K10

58

K30

19

LD

T2

59

LD

T1

20

SET

S4

60

ZRST

Y0

21

STL

S0

61

Y7

22

LDP

M8013

62

LD

T1

23

SFTL

M8000

63

SET

S3

24

Y0

64

STL

S4

25

K8

65

LDP

M8012

26

K1

66

SFTL

M8001

27

LD

Y7

67

Y0

28

SET

S1

68

K8

29

STL

S1

69

K1

30

LDP

M8013

70

LDI

Y7

31

SFTL

M8001

71

SET

S5

32

Y0

72

STL

S6

33

K8

73

LDP

M8013

34

K1

74

SFTR

M8000

35

LDI

Y7

75

Y0

36

SET

S2

76

K8

37

STL

S5

77

K2

38

OUT

T4

78

RET

39

K30

79

END

40

LD

M8012

结束语

随着科学技术发展的日新月异，PLC技术已经成为了我们生活中的一部分，几乎可以说是无处不在。

对于学习PLC知识的我们，此次课程设计很好的培养了我们学生综合运用所学知识，发现和解决问题以及锻炼实践的能力。

团队的“团”方框外面包个才字，说明团队工作是智慧和人才的集合。

团队工作时我们要学会充分利用这个资源，达到物尽其用。

同时作为团队的负责和组织人要合理分配任务，充分信任组员，是顺利完成任务的关键。

回顾此次PLC课程设计，时间虽比较短暂，但是在此次实习中学到很多有用的东西。

我的课题是基于PLC灯光控制系统设计，当拿到课题时，有点茫然，不知道从何下手，切入点在哪?

经过网上搜索相关的资料，逐步了解自己要设计个什么东西，该东西的工作原理，工作设计是什么，各环节的线索是什么？

理清线索后，就确定整体设计方案，按方案的步骤着手设计各单元电路，庆幸的是各单元电路的设计比较简单，但是实际按图连线就有些困难，及运行当中出现的问题有点让我们止步，不过最后我们团结互助，不断向老师请教，把一个个难关予以解决。

现在，整个设计虽基本完成，也许结果并不是很令人满意，过程中出现的一些问题，例如延迟时间不是很精确，电路设计得不怎么完善等等。

我想我们只有在实践中多去操作，不言弃、不急躁，迎难而上，多总结经验，多尝试，才能将专业知识学得更好，才能学以致用，才能达到学习的真正目的。

参考文献

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电子科技大学出版社，2004

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东南大学出版社，2005

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高等教育出版社，2002