毕业设计论文
基于PLC 的舞台灯光控制
摘要
可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称为PC 或PLC 是60 年代末发明的工业控制器件。日本电气控制学会曾对可编程控制器作了一个定义可编程控制器是将逻辑运算,顺序控制,时序和计数以及算术运算等控制程序 一串指令的形式存放到存储器中,然后根据存储的控制内容,经过模拟,数字等输入输出部件,对生产设备和生产过程进行控制的装置。
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。
MCGS(Monitor and Control Generated System 用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,能够在Windows 平台上运行。通过对现场数据的采集处理。以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式。向用户提供解决实际工程问题的方案。充分利用windows 图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。比以往使用专用机开发的工业控制系统更具通用性,在自动化领域有着更广泛的应用。本文利用MCGS 组态软件检验舞台灯光控制系统的运行情况。
舞台灯光在现代舞台演出中的作用:①照明演出,使观众看清演员表演和景物形象;②导引观众视线;③塑造人物形象,烘托情感和展现舞台幻觉;④创造剧中需要的空间环境;
⑤渲染剧中气氛;⑥显示时、空转换,突出戏剧矛盾冲突和加强舞台节奏,丰富艺术感染力。有时也配合舞台特技。
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。
关键词: 可编程控制器自动控制舞台灯光 MCGS 组态
目录
摘要 ................................................................................
1 可编程控制器的概论 ...............................................................
1.1PLC的定义...............................................................
1.2 PLC的构成 ...............................................................
1.3 PLC的特点 ................................................................
1.4 PLC 的输入与输出 ..........................................................
1.5 PLC的发展趋势 ............................................................
2 PLC 控制与继电器控制的比较 ......................................................
2.1 PLC 控制与继电器控制两者区别 ...............................................
2.2 控制继电器存在的缺点 .......................................................
2.3 PLC 相对于继电器线路的优势 ...................................................
3 舞台灯光的PLC 设计 ..............................................................
3.1 舞台灯光的设计原则 ........................................................
3.2 舞台灯光系统的工艺要求 ......................................................
3.3 舞台灯光工艺流程图 ..........................................................
3.4 舞台灯光控制要求 ............................................................
总结 ...............................................................................
参考文献 ..........................................................................
致谢 ...............................................................................
附录 ............................................................................
引言
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。
1 可编程控制器的概论
1.1 PLC 的定义
PLC 英文全称Programmable Logic Controller, 中文全称为可编程逻辑控制器,
定义是:一种数字运算操作的电子系统, 专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可
编程的存储器, 用于其内部存储程序, 执行逻辑运算, 顺序控制, 定时,计数与算术操
作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制系统是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统.它采
用一种可编程的存储器,在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运
算等操作的指令,通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过
程。可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的
新型通用自动控制装置,是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计
算机技术的迅猛发展.可编程控制器更多地具有了计算机的功能:不仅能实现逻辑控制,
还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程,而且具有
体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点.已广泛应用于工
业控制的各个领域, 大大推进了机电一体化的进程。可编程控制器(PLC), 集自动控
制技术、计算机技术、和通讯技术为一体的高科技产品。具有可靠性高,功能齐全, 使
用灵活方便等优点。由此可见,用PLC 控制的智能型舞台艺术灯比传统的舞台艺术灯控
制优越的多。
1.2 PLC 的构成
从结构上分,PLC 分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC 包括CPU 板、
I/O 板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC
包括CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则
组合配置。
1.3 PLC 的特点
(1)可靠性高,抗干扰能力强
②故障修复时间(平均修复时间)短
任何电子设备产生的故障,通常为两种:
①偶发性故障。
由于外界恶劣环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠电压、振动等引起的故障。这类故障,只要不引起系统部件的损坏,一旦环境条件恢复正常,系统也随之恢复正常。但对PLC 而言,受外界影响后,内部存储的信息可能被破坏。
②永久性故障。
由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。如果能限制偶发性故障的发生条件,如果能
使PLC 在恶劣环境中不受影响或能把影响的后果限制在最小范围,使PLC 在恶劣条件消
失后自动恢复正常,这样就能提高平均故障间隔时间;如果能在PLC 上增加一些诊断措
施和适当的保护手段,在永久性故障出现时,能很快查出故障发生点,并将故障限制在
局部,就能降低PLC 的平均修复时间。为此,各PLC 的生产厂商在硬件和软件方面采取
了多种措施,使PLC 除了本身具有较强的自诊断能力,能及时给出出错信息,停止运行
等待修复外,还使PLC 具有了很强的抗干扰能力。
·硬件措施:
主要模块均采用大规模或超大规模集成电路, 大量开关动作由无触点的电子存储
器完成, I/O 系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。
①屏蔽——对电源变压器、CPU、编程器等主要部件,采用导电、导磁良好的材料进行
屏蔽,以防外界干扰。
②滤波——对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波,如LC 或π型滤波网络,以
消除或抑制高频干扰,也削弱了各种模块之间的相互影响。
③电源调整与保护——对微处理器这个核心部件所需的+5V 电源,采用多级滤波,并
用集成电压调整器进行调整,以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。
④隔离——在微处理器与I/O 电路之间,采用光电隔离措施,有效地隔离I/O 接口与
CPU 之间电的联系,减少故障和误动作;各I/O 口之间亦彼此隔离。
⑤采用模块式结构——这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块出
现故障,能迅速更换,使系统恢复正常工作:同时也有助于加快查找故障原因。
·软件措施:
有极强的自检及保护功能。
①故障检测——软件定期地检测外界环境,如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强干
扰信号等。以便及时进行处理。
②信息保护与恢复——当偶发性故障条件出现时,不破坏PLC 内部的信息。一旦故障
条件消失,可恢复正常,继续原来的程序工作。所以,PLC 在检测到故障条件时, 立
即把现状态存入存储器,软件配合对存储器进行封闭,禁止对存储器的任何操作,以防
存储信息被冲掉。
③设置警戒时钟WDT( 门狗)——如果程序每循环执行时间超过了WDT 规定的时间, 预示了程序进入死循环,立即报警。
④加强对程序的检查和校验——一旦程序有错,立即报警,并停止执行。
⑤对程序及动态数据进行电池后备——停电后,利用后备电池供电,有关状态及信息
就不会丢失。
PLC 的出厂试验项目中,有一项就是抗干扰试验。它要求能承受幅值为1000V,上
升时间1nS 冲宽度为1μ S 的干扰脉冲。一般,平均故障间隔时间可达几十万~上
千万小时;制成系统亦可达4~ 5 万小时甚至更长时间。
(2)配套齐全,功能完善,适用性强
力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC 的功能单元大量涌现, 使PLC 渗透到了位
置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上PLC 通信能力的增强及人机界面技
术的发展,使用PLC 组成各种控制系统变得非常容易。
(3)易学易用,深受工程技术人员欢迎
PLC 作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易, 编程
语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当
接近,只用PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为
不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便
之门。
(4)系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造
PLC 用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计
及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程
序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
(5)体积小,重量轻57264 .能耗低
以超小型PLC 为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm 量小于150g, 耗
仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。
1.4 PLC 的输入与输出
PLC 与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O) 成的。I/O 模块集成了PLC
的I/O 电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块
将电信号变换成数字信号进入PLC 系统,输出模块相反。I/O 分为开关量输入(DI)
开关量输出DO 模拟量输入( AI) 模拟量输出AO 模块。
开关量是指只有开和关(或1 和0) 种状态的信号,模拟量是指连续变化的量。
常用的I/O 分类如下:
开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC 隔离方式分,有继电
器隔离和晶体管隔离。
模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA) 电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit 等。
除了上述通用IO 外,还有特殊IO 模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O 点数确定模块规格及数量,I/O 模块可多可少,但其最大数受CPU 所能管理
的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。
电源模块:PLC 电源用于为PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还
为输入电路提供24V 的工作电源。电源输入类型有:交流电源(220VAC 或110VAC),
流电源(常用的为24VAC)
底板或机架:大多数模块式PLC 使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,
使CPU 能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各
模块构成一个整体。
1.5 PLC 的发展趋势
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
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, 这种趋势也许不
会继续发展下去。随着软PLC(SoftPLC) 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作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,现代可编程控制器的发展趋势主要有以下几个方面:
(1) 用高性能器件,尽量缩小与工业控制计算机之间的差距。例如, 德国FESTO
公司的IPC(Industrial PC)由一系列符合工业标准的模块组成,它与微机兼容且具有PLC
的功能。
(2)丰富I/O 模块,使PLC 在实时性、精度、分辨率、人机对话等性能方面进一步
得到改善和提高。
(3)进一步强化网络功能,以实现信息管理自动化。例如IPC 型控制器具备多种现
场总线接口。如FESTO 总线、Profibus、AS-I、CAN 等,以及各种网络连接模块, 如
Novell 等,从而使PLC 与PLC、PLC 与PC、PLC 与现场设备之间建立通讯联网。
(4) 多种编程语言并存,互补不足。IPC 型控制器除了采用梯形图、指令表编程以外,
还可以用IEC1131 规定的用于顺序控制的标准化语言以及C、Basic 等计算机语言进行
编程。
(5) 硬件结构集成化、冗余化。随着专用集成电路(ASIC Application Specific Integrated Circuits)和表面安装技术(SMT,Surface-Mout Technology)在PLC 硬件设计上的运用,使得PLC 产品硬件元件数量更少,集成度更高,体积更小,其可靠性更高。
同时,为了进一步提高系统的可靠性,PLC 产品还采用了硬件冗余和容错技术。用户可
以选择CPU 单元、通信单元、电源单元或I/O 单元甚至整个系统的冗余配置,使得整
个PLC 系统的可靠性得以进一步加强。
2 PLC 控制与继电器控制的比较
2.1 PLC 控制与继电器控制两者区别
1、控制方法不同,电器控制系统逻辑采用硬件接线,利用继电器机械触点的串联
或并联等组合成逻辑控制,其连线多且复杂,体积大,功耗大,系统构成后,想再改变
或增加功率较为困难。另外,继电器的触点数量有限,所以电器控制系统的灵活性和可
扩展性受到很大性质。而PLC 采用了计算机技术,其控制逻辑是以程序的方式存放在
功耗小,而且PLC 所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态,所以
“软继电器”的触点数量是无限的,PLC 系统的灵活性和可扩展性好。
2、工作方式不同, 在继电器控制电路中,当电源接通时,电路中所有继电器都处于制约状态,即该吸合的继电器同时吸合,不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合,这种工作方式称为并行工作方式。而PLC 的用户程序按一定顺序循环执行,所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中,受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序,这种工作方式称为串联工作方式。
3、触点数目不同,硬继电器的触点数量有限,用于控制的继电器触点一般为4~8 对,而梯形图中每只“软继电器”供编程使用的触点数是无限对的。
4、组成器件不同,继电器控制线路是许多真正的硬继电器组成的,而梯形图是由许多所谓“软继电器”组成的。硬继电器易磨损,而“软继电器”则无磨损现象。
5、定时和计数控制不同电器控制系统采用时间继电器的延时时间控制时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化影响定时精度不高。而PLC采用半导体集成电路做定时器时钟脉冲由晶体振荡器产生精度高定时范围宽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具有计数功能而电器控制一般不具备计数功能。
6、可靠性和可维护不同由于电器控制系统使用了大量的机械触点其存在机械磨损电弧烧伤等寿命短系统的连线多所以可靠性和可维护性差。而PLC大量的开关动作有无触点的半导体电路来完成其寿命长可靠性高PLC还具有自诊断功能能查出自身的故障随时显示给操作人员并能动态地监视控制程序的执行情况为现场调试和维护提供方便。
2.2 控制继电器存在的缺点
今天继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有更高的可靠性。但是这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧甚至会熔在一起产生误操作引起严重的后果。再者对一个具体使用的装有上百个继电器的设备其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下大的继电器将产生大量的热及噪声同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装如果有简单的改动也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。
2.3 PLC 相对于继电器线路的优势
1、功能强性能价格比高
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件有很强的功能可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比具有很高的性能价格比。可篇程序控制器可以通过通信联网实现分散控制集中管理。
2、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
装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置组成不同的功能、不规模的系统。
3、可靠性高抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、
时间继电器。由于触点接触
不良容易出现故障PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器仅剩下与输入和输出有关的少量硬件接线可减少互继电器控制系统的1/10--1/100因触点接触不良造成的故障大为减少。
PLC 采取了一系列硬件和软件抗干扰措施具有很强的抗干扰能力平均无故障时间达到数万小时以上可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
4、系统的设计、安装、调试工作量少
LC 用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。
PLC 的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律很容易掌握。对于复杂的控制系统梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。
PLC 的用户程序可以在实验室模拟调试输入信号用小开关来模拟通过PLC 上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后在现场的统调过程
中发现的问题一般通过修改程序就可以解决系统的调试时间比继电器系统少得多。
5、编程方法简单梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言其电路符号
和表达方式与继
电器电路原理图相似梯形图语言形象直观易学易懂熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言并用来编制用户程序。
梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言可编程序控制器在执行梯形图的程序时用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。
6、维修工作量少维修方便
PLC 的故障率很低且有完善的自诊断和显示功能。PLC 或外部的输入装置和执行机构发生故障时可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因用更换模块的方法可以迅速地排除故障。
7、体积小能耗低
小型PLC的体积相当于几个继电器大小因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。
舞台灯光控制系统 控制 要求：用PLC构成的舞台灯光控制系统。合上启动按钮SD,按以下规律显示：1-2-3-4-5-6-7-8-12-1234-123456-12345678-345678-78-15-26-37-48-37-26-15-1357-2468-1，如此循环。数字表示灯号。24组数字灯的亮对应M101.0-M115.0和M201.0-209.0的值1. 舞台灯光控制图 I/O地址表（如表10-9所示） 编号地址说明功能 输入地址表（如表表10-9所示） 1 10.0SD按钮输入启动舞台灯光 输出地址表（如表10-10所示） 1 Q0.0 接指示灯1 控制灯1亮、灭 2 Q0.1 接指示灯2 控制灯2亮、灭 3 Q0.2 接指示灯3 控制灯3亮、灭 4 Q0.3接指示灯4 控制灯4亮、灭 5 Q0.4接指示灯5 控制灯5亮、灭 6 Q0.5接指示灯6 控制灯6亮、灭 7 Q0.6接指示灯7 控制灯7亮、灭 8 Q0.7接指示灯8 控制灯8亮、灭 舞台灯光控制图 舞台灯光布置图，如图10-18所示
舞台灯光控制过程分析 按下启动按钮SD，10.0闭合，每2s产生一次脉冲使M0.0为1，M10.0得电，延时3sM10.0失电。3s内M100.0为1，以后为0，直到M2.0为1，M100.0才为1，M100.0的值传给M101.0-M115.0,传到M115.0时，其值传给M200.0，M200.0值传给M201.0-M209.0,传到M209.0时，其值传给M2.0,再传给M100.0,2s后M2.0为0，M100.0也为0，每2s右移一次。每2s有1组灯亮，24组灯循环亮。M100.0的值开始为1，传给M101.0后，M100.0的值开始为0，直到循环结束M2.0为1，M100.0的值又为1，第二次循环。 关闭启动按钮SD时，M100.0-M115.0,M200.0-M209.0复位。 舞台灯光控制系统PLC编程
影视舞台灯光控制系统设计 来源：国际照明网 灯光控制系统是否安全可靠？这是困扰影视舞台灯光师的问题之一，也是灯光设备厂家攻关的重要课题之一。英国斯全德灯光公司(Strand Lighting)率先推出了符合要求的安全系统，本文就其ShowNet网络数字调光系统作一介绍。 使用价值与应用远景 作为灯光系统的指挥中心，灯光控制系统的可靠与否，直接影响到应用场合的灯光效果。要确保灯光控制万无一失，除了选用技术成熟、性能稳定可靠的调光产品之外，科学合理地设计备份控制系统也至为关键。近几年来，各大专业灯光生产厂商为了解决备份控制问题，先后设计实施了若干方案。 其中最先进的模式是，将两个功能相同的调光台放在同一控制室内同时工作，信号输出大者优先；当主控台失效时，再通过副控台进行控制。由于主、备控制台之间的联接没有相互学习功能，通常在演出前要将灯控程序编入主、备份台中，这样既浪费资源，又达不到最佳的跟踪备份效果。电视领域数字化、网络化、智能化的浪潮，推动了专业灯光技术的迅猛发展。斯全德灯光以国际领先的技术，开发出Server及ShowNet Configuration 软件、ShowNet网络系统。该系统采用网络化数字调光技术，将主控台Strand 550i(或530i、520i、300系列调光台等)、备份台Strand 510i(或530i、520i、310i等)通过网络分配器和网络节点，与调光硅柜连接成一个数字灯光控制网络。ShowNet网络数字调光系统在技术上保障了灯光控制DMX信号输出的可靠性与连贯性。其特点体现在： (1)运用网络技术，可实现远程控制和技术支持，并可使灯光设计人员的桌面设计电脑实现联网。 (2)网络中各控制台之间互相学习、互为备份。备份台以网络的架构与主控台相连，并利用全跟踪备份模式对主控台进行学习，即两台调光台并行处理，任一台上按键，另一台即学习；当主、备控台中任何一台失效时，另一台就会自动转入跟进输出。 (3)通过网络通信接口和调光立柜Reporter PC软件，操作人员可以在灯光控制室通过PC机或控制台显示屏，随时了解灯光系统瞬间信息及工作状态，从而对各回路灯光进行监控。 (4)通过网络节点可以设置PC机、设计者方位(Designer Position)、遥控器、演示控制器(Show Controler)等，从而实现分点控制、多点控制、手提遥控或无人控制。 (5)网络系统稳定、编程合理，在硬件结构不改变的情况下，可以利用软件实现系统升级。ShowNet系统采用TCP/IP协议，可与其它采TCP/IP的系统共用管线以降低成本，兼容性较好。 网络配置与技术要求 1. 系统布线 对于ShowNet系统的硬件架构，其线材的选用可跟据系统的大小及节点间的距离来决定。从表中可见，除光纤(10 Base-FL)外，有效传输距离最远者为10 Base-2。按理它应该为最佳选择，但在整个系统的配置时，还须注意终端及线路的分布等问题。在典型的10 Base-2设计中，线路必须加上50Ω终端头作为整个网络的负载。节段最长可为185m，且须呈直线状，电缆在铺设中如果有缺口，原来的两段将会瘫痪。再加上所用接口及线材较为昂贵，除非需要将两分系统连接，一般不建议采用这种线材。 10 Base-T的接法如星状，中心部分以集线器(Hub)连接。其接口RJ45类似于电话设备接头，线材为双绞线的5类网线(100Mb/s)。这种接法的优点是：简易明了、材料经济、保险系数高，万一其中某节段断路，其它跟网络分配器连接的节点还能继续工作。
电气控制课程设计 专业：自动化 班级：动140x班 姓名： xxx 学号： 201408xxx 指导教师： xx 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2017 年 7 月 6日
舞台灯光控制课程设计 1．课程设计目的： 在现代生活中，彩灯作为一种装饰，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，用在舞台上增强晚会灯光效果。另一方面，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系统开发的巨大变革。整个过程通过PLC自动完成，大大减轻了设计人员的工作强度，减少了出错的机会，并且提高了设计质量。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理，通信，网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程而且具有体积小，组装维护方便，编程简单，可靠性高，大大推进了机电一体化的进程。可编程控制器（PLC），是集自动控制技术，计算机技术，和通讯技术为一体的高科技产品。具有可靠性高，功能齐全，使用灵活方便等优点。由此可见，用PLC控制的智能型舞台灯比传统的舞台灯控制优越的多。 2．问题分析及控制要求： 一、问题描述： 霓虹灯广告和舞台灯光控制可以采用PLC进行控制，如灯光的闪耀、位移及时序的变化等。 二、控制任务和功能要求： 如图所示为舞台灯光自动控制演示装置，共有10道灯管，分别为直线部分、拱形部分、圆形部分及文字部分组成。要求灯管闪烁的时序为：中间文字部分0.5秒同时闪烁，外围灯管程扩散状依次点亮。灯光全亮后恢复原始状态，然后循环往复。本次设计要求应用PLC来控制舞台灯光的闪烁变化。在设计中共有七个输出端口分别控制七组舞台灯的闪烁变换。此外还有两个输入端口分别作为启动与停止控制端。图如下： 图1 舞台灯光排列图
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。 一、舞台灯光设计原则 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. 创造完全的舞台布光自由空间，适应一切布光要求； 2. 为使该系统能够持续运行，适当加大储备和扩展空间； 3. 系统的抗干扰能力和安全性作为重要设计指标； 4. 高效节能冷光新型灯具被引入系统设计中； 5. DMX512数字信号网络技术被引入系统设计的各个环节之中。 二、舞台灯光系统工艺设计要求 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．该系统设计可以从一种照明方案快速转换到另外一种照明方案，转换时间在2小时内完成。 3．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。 4．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。 5．该系统中的设备完全符合舞台背景噪声的技术要求，空场状态下，所有灯光设备开启时的噪声及外界环境噪声的干扰不高于NR25，测试点1M效果器材的噪声不大于30dB。 6．系统的扩展能力是该系统设计之初有意预留的，如电力硅控容量、网络容量，待日后资金充裕或新技术出现，使本系统不至于因设计不足而大面积修改或更新，达到节省资金和快速适应变化的需求。 三、舞台灯光系统设计说明 舞台灯光灯位布置的顶光、区位构成布光阵列，舞台各部位均有布光点，杜绝死区，可灵活多变地按需组合。（1）顶光系统设计配置 顶光作用是对舞台纵深的表演空间进行必要的照明，顶光配置中采用的各种灯具，大大地提高了光的透光性，透光率比目前国产镜提高了150%，遮光叶设计美观新颖，四页设置合理，遮光效果好，可作舞台顶光布光或染色用。 A. 配置灯具分布如下：
舞台灯光控制系统的设计与研究雷树培 发表时间：2017-12-18T09:51:34.810Z 来源：《基层建设》2017年第26期作者：雷树培[导读] 摘要：随着生活水平的不断提高，人们对文化生活也有了更高的追求，观看舞台表演的人越来越多，为了更好的满足观众日益增长的观看需求，这也对舞台效果提出了更高的要求。 广州市东进软件开发有限公司广东广州 511450 摘要：随着生活水平的不断提高，人们对文化生活也有了更高的追求，观看舞台表演的人越来越多，为了更好的满足观众日益增长的观看需求，这也对舞台效果提出了更高的要求。在舞台表演中，舞台的灯光是其中一项十分重要的影响因素，其发挥着重大的作用，可以烘托和渲染舞台效果。近些年来，舞台的灯光技术随着科技的进步取得了不错的发展，越来越多的舞台灯光控制系统被应用到舞台上。随 着人们对灯光效果的追求越来越多，舞台的灯光控制系统的设计也逐渐复杂。本文针对舞台灯光控制系统的设计和研究进行深入的分析。 关键词：舞台灯光；控制系统；设计；舞台效果引言 随着经济的发展，人们的文娱生活也逐渐丰富。越来越多的人们去观看舞台表演，为了更好的进行观赏，观众对舞台效果也提出了越来越高的要求。舞台灯光在提升舞台效果中发挥着重要的作用，优质的舞台灯光可以完美的烘托舞台氛围，而且，舞台灯光的作用还不止于此，它还可以增强舞台艺术的渲染力，为舞台效果提供不同的时间和空间的场景效果，可以说为对舞台表演起到了支撑作用。所以，本文对舞台灯光的控制系统进行研究，分析其中设计和研究的原理。 1.舞台灯光的光源介绍 在舞台灯光中，光源可以满足舞台上对灯光的多种需求，还可以给舞台表演提供丰富的色彩。目前，在舞台上应用了很多光源，种类比较复杂，而且因为光源的发光原理不尽相同，所以将光源分成了发光光源、辐射光源和放电光源等。而且又因为光源的灯内压强不同，放电光源又被分为了超高压、高压和低压三种放电光源。一般在舞台设计中，最常用的就是超高压放电光源灯。而且舞台设计中应用比较频繁最高的是热辐射光源，常见的有白炽灯和卤钨灯两种，这两种灯有着不同的光辐射特性，在使用的过程中，拥有较小的色温和光通的衰减幅度。 2.舞台灯光控制系统的发展情况 从很早以前我们就开始使用舞台灯光控制系统，目前，我国的舞台灯光经历了从国外进口，到仿制外国先进产品，发展到现在的可以独立设计和制造舞台灯光，我国的舞台灯光控制技术取得了巨大的进步，完成了重大转变。发展到目前为止，我国的舞台电脑控制系统的处理器已经是以8位和16位为主了【1】。为了对舞台灯光信号进行更好的传输，采用无线的方式来控制舞台电脑灯光系统的数据传输，并且这种信号传输的方式有着更高的可靠性。 3.舞台灯光控制系统的设计 3.1舞台灯光控制系统的设计方案 在设计舞台灯光控制系统时，要先明确舞台灯光控制系统的有关性能要求，主要表现在五个方面：首先要求舞台灯光控制系统必须要能够支持标准的数字接口DMX512通信协议，这样就可以保证大多数的DMX512灯光数据都可以通过电脑灯控来进行运行；其次，需要通过无限传输的形式来传输相关的数据，实现通过无线数据传输来连接灯光控制台和电脑灯；接下来，要求DMX512的控制通道中要拥有光圈通道、聚集通道、色温控制通道等；第四点，就是要求舞台灯光控制系统有较好的切换效果功能，且要有比较稳定的场景；最后一点就是要求舞台灯光控制系统要包含18路步进电机的驱动系统，而且这个系统中要有图案变化机、光闸电机和CMY颜色混合电机等。 另外，在设计舞台灯光控制系统时，连接灯光控制系统和光源步进电机驱动模块的纽带应该是无线通信。在选择无线通信系统时，可以选择单片射频收发芯片NRF905以及其他外围元件，当数据处理器发出DMX512信号时，NRF905模块就会将收到的信号传输到步进机的译码处理器中，然后处理器就会就会发出相应的指令。在处理信号的过程中，根据以往实际应用得出来的结果显示，将STM32F103VET6当做是舞台电脑灯信号处理控制系统的主控器。为了使所有的步进电机都受到舞台电脑等控制系统的控制，我们可以让所有的PWM端口都连接在速度相同的步进电机上。 3.2舞台电脑灯的内部系统 舞台电脑灯的内部系统包括机械控制系统和光学控制系统两种。其中，机械控制系统包括CMY颜色混合电机、18步进电机以及X轴和Y 轴等。通过分析电脑灯的工作原理以及其应用特点，我们将舞台电脑灯的控制系统又进行了划分，分为以下九种：关闸、调焦控制、频闪、旋转、特效自传和CMY颜色混合等【2】。 在光学设计中，我们需要慎重考虑光源的光通量的利用率。光学系统在舞台电脑灯中应该考虑的性能指标有很多种，包括光斑的大小、饱和度以及均匀性等等。一般有两种因素可以影响到这些性能指标，其一就是在光路设计中的镜面反射系统，表面存在着一些纹路，并且有刻度的抛物面反光镜，这些反光镜可以产生比较均匀的混合光束；其二就是有关光源的使用材料以及这些材料的整体系统结构。目前，业内使用最好的就是1200W短弧双端金属气体放电灯管，这种灯管有很多特点，比如有稳定的显色性、很高的亮度、较高的色温等等。当周围的灯光变暗的时候，短弧放电灯管仍然可以保持比较好的色温。但是，没有绝对完美的事物，这种灯管也有一定的缺陷，由于这种灯管是通过内部填充剂通过电弧来成像的，所以有的时候它会出现电弧光失效或者色带失效的现象。 3.3舞台电脑灯控制系统的步进电机选型 步进电机是一种通过脉冲来控制信号的一种设备，它可以将信号转换成角度信号，在舞台电脑灯控制系统中应用十分普遍。步进电机的种类也十分的多，像是反应式步进电机、永磁式步进电机以及混合式步进电机等，在设置舞台电脑灯控制系统时，可以根据周围条件因素的限制或者是灯光需求选用不同种类的步进电机。 3.4舞台灯光控制系统的硬件设计 组成舞台的灯光控制系统少不了各种各样的硬件设备，所以我们应该对所需要的硬件提前进行设计。舞台灯光控制系统中的硬件设计基本分为五个部分，分别是步进电机驱动控制部分、数据处理部分、温度采集高温保护模块、无线通信部分以及电源部分。这五个部分缺一不可，是相辅相成的。这些硬件系统的作用主要是进行高温保护、定位和控制X轴电机以及定位Y轴电机等等。 3.5设计舞台灯光控制系统的软件
基于PLC 的舞台灯光控制 摘要 可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称为PC 或PLC 是60 年代末发明的工业控制器件。日本电气控制学会曾对可编程控制器作了一个定义可编程控制器是将逻辑运算,顺序控制,时序和计数以及算术运算等控制程序 一串指令的形式存放到存储器中,然后根据存储的控制内容,经过模拟,数字等输入输出部件,对生产设备和生产过程进行控制的装置。 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。 MCGS(Monitor and Control Generated System 用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,能够在Windows 平台上运行。通过对现场数据的采集处理。以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式。向用户提供解决实际工程问题的方案。充分利用windows 图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。比以往使用专用机开发的工业控制系统更具通用性,在自动化领域有着更广泛的应用。本文利用MCGS 组态软件检验舞台灯光控制系统的运行情况。 舞台灯光在现代舞台演出中的作用:①照明演出,使观众看清演员表演和景物形象;②导引观众视线;③塑造人物形象,烘托情感和展现舞台幻觉;④创造剧中需要的空间环境; ⑤渲染剧中气氛;⑥显示时、空转换,突出戏剧矛盾冲突和加强舞台节奏,丰富艺术感染力。有时也配合舞台特技。 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。 关键词: 可编程控制器自动控制舞台灯光 MCGS 组态
舞台灯光 DMX512 控制协议详解
DMX512 协议最先是由 USITT （美国剧院技术协会） 发展成为从控制台用标准数字接口控制调光器的方式。 DMX512 超越了模拟系统，但不能完全代替模拟系统。DMX512 的简单性、可靠性（假如能够正确安装和 使用的话！）以及灵活性使其迅速成为资金允许情况下选择的协议，除了调光器外，一系列不断增长的控 制设备就是证据。DMX512 仍然是科学上的一个新领域，具有在规则基础上产生的各种奇妙技术。 EIA485(RS485) DMX512 是围绕工业标准 EIA485 接口设计的。EIA485 属于接口、电压、电流等的“电”端。 系统是基于沿着屏蔽导体双绞线的向下对称发送而建立的。 这种缠绕结构确保所产生的干扰会同样地作 用于两个信号，因此保证了一致的数字定相。所用的导线应该是由一条或两条双绞线、箔片和编织筛所构 成的合适的数据导线。对称音频导线则不能完成这个工作。 通常地，就如任何网段一样，导线两头应该有两个终端。灯光控制台通常在一头作为终端，而另一头应 该只有一个 120Ω 的电阻。 EIA485 规范只支持“雏菊链”或每段上最多以 32 个“单元负载”所构成的串行网络。制造商声称每段可以 长达 1000m。但是，要特别指出的是，中继器的作用应该考虑到 700m 或 800m 左右，这样可以防止环境 的异常。 XLR 连接器的针口分配（表 1） 针线 1 屏蔽 信号 地/0 伏 数据– 数据＋ 备用数据－ 备用数据＋
2 内部导体（黒） 3 内部导体（白） 4 内部导体（绿） 5 内部导体（红）
DMX512 控制线采用 5 针 XLR（有时候是 3 针）连接设备(如表 1)；母接口适用于发送器，而公接口适 用于接收器。 规范中建议用一条两对导线（4 个连接口）来实现屏蔽，虽然只是需要其中一对。第二对导线用于未指 定的可选场合中。 必须注意的是一些调光器使用这些线来指示故障和状态信息。如果调光器用第二个信道，则需要专门配 置的分路器和中继器。
舞台灯光控制系统现状的研究 摘要：在演艺设备行业的发展过程中，舞台灯光控制技术占据了极为重要的地位。对舞台灯光控制技术进行简单的研究，有利于我们对灯光控制技术有个更为深刻的认识。本文从控制系统、控制台以及调光器这三个方面的内容，简要对舞台灯光控制技术发展现状进行概述。关键词：舞台灯光；控制器；调光器 1 引言 光作为舞台演出中一个重要的艺术组成部分，在舞台上配合现场表演，以其独特的手段实现模拟自然、创造意境、表达情感、切割舞台时空等艺术效果。而这些艺术效果通常是以光的明暗(亮度)、光的色彩、光的投射方向和光束效果等表现手段及其动态组合来体现的．所有这些光的效果都必须使用灯光控制设备对灯具实施良好的亮度控制、色彩变换、光束运动等控制才能实现。控制系统的组成。舞台灯光控制系统的组成可划分为弱电的控制部分和强电的电源部分。 2 控制部分 舞台灯光控制大敛可分为三个基本系统，即凋光控制系统、电脑灯控制系统、换色器控制系统。就连接方式而寿，经历了模拟、数字(DMX)、网络三个时代。在模拟和数字时代，三大控制系统基本上互相独立、自成体系，进入了网络时代后。三个系统合成了一个大系统．加强了控制功能，方便了管理。 2.1 灯光控制的模拟连接方式 在晶闸管凋光器诞生初期，调光的控制是通过改变触发电路中某一个电阻器的电阻来调光的。当年广泛使的阻容移相触发电路就是典型例子。这种电阻控制形式小能集中控制，只能南灯光人员单路操作。后经改进成为电压控制，使多路集中控制成为可能。灯光控制台通过多芯电缆对每一路调光器发出控制电压，实现凋光控制。这就足舞台凋光的模拟连接。 2.2 灯光控制的数字连接方式 计算机灯光控制台和数字调光柜的诞生，使舞台灯光的数字连接成为可能。革除大把控制线的愿望才有可能实现。 2.3灯光控制的网络连接方式 虽然网络技术本质上也是数字技术，但计算机网络的发展。给舞台灯光带来厂新的活
《PLC原理与应用》 课程设计报告书 设计题目：基于PLC的舞台灯控制系统的设计 专业：自动化班级： 10自动化2
摘要 本文详细讨论舞台灯光的基本知识及发展和基于s7-200PLC的控制技术，介绍了舞台灯光的PLC控制系统的设计方案及其控制原理，用多种指令实现对舞台灯光中7组灯的控制，通过对时间继电器时间控制的改变可实现不同的灯光效果。舞台灯光也叫“舞台照明”，简称“灯光”，舞台美术造型手段之一。PLC 简单易学,可靠性高。其不仅具有开关量和模拟量的控制功能，还具有更强的数字计算能力，它的通信功能和模拟量处理能力更强大。它比小型机的指令更丰富，适用于复杂的逻辑控制系统以及连续生产过程控制场合。 关键词：舞台灯光；PLC；控制功能
目录 1 可编程控制器的概论 (5) 1.1 PLC的定义 (5) 1.2 PLC的工作原理 (5) 1.3 PLC的选型原则 (5) 2 PLC控制与继电器控制的比较 (6) 2.1 控制继电器存在的缺点 (6) 2.2 PLC相对于继电器线路的优势 (7) 2.3 系统I/O分配 (8) 3 舞台灯光的PLC设计 (8) 3.1 舞台灯光设计要求 (8) 3.2 舞台灯光的设计原则 (8) 3.3 舞台灯光设计梯形图 (9) 3.4 舞台灯光设计流程图 (12) 心得体会 (13) 参考文献 (14)
1 可编程控制器的概论 1.1 PLC的定义 PLC英文全称Programmable Logic Controller，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制系统是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。可编程控制器(PLC)，是集自动控制技术、计算机技术、和通讯技术为一体的高科技产品。具有可靠性高，功能齐全，使用灵活方便等优点。由此可见，用PLC控制的智能型舞台灯比传统的舞台灯控制优越的多。 1.2 PLC的工作原理 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。 1.3 PLC的选型原则 在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、
湖南文理学院 课程设计报告 课程名称：系统课程设计 专业班级：班学号（）学生姓名： 指导教师： 完成时间：2014年11 月20 日 报告成绩： 湖南文理学院制
一、设计题目 舞台灯光控制系统设计 二、设计要求 2.1 控制要求： 按下启动按钮SB1后，Y0,Y10,Y11,Y12,Y14,Y21,Y22,Y23同时亮2秒；然后 Y0,Y1,Y10,Y11,Y13,Y16,Y17,Y20同时亮2秒；2秒后Y0,Y1,Y2,Y12,Y15同时亮2秒；2秒后Y0,Y1,Y2,Y3,Y10,Y11,Y13,Y21,Y22,Y23同时亮2秒，2秒后Y4,Y5,Y6, Y7,Y12,Y14,Y17同时亮2秒；2秒后Y0,Y1,Y2,Y4,Y7,Y10,Y11,Y12,Y14,Y15,Y16, Y17同时亮2秒；2秒后Y5,Y6,Y12,Y14,Y15,Y16,Y20同时亮2秒；2秒后Y0, Y4, Y7,Y10,Y11,Y12, Y13,Y15,Y16,Y20同时亮2秒；2秒Y2,Y5,Y6,Y10,Y11,Y12,Y14, Y16,Y17,Y21,Y22,Y23同时亮2秒；2秒后Y0,Y1,Y3,Y4,Y7,Y10,Y11,Y12,Y14,Y15, Y17,Y20同时亮2秒；2秒后Y2,Y5,Y6,Y13,Y14,Y15 Y16,Y20,Y21,Y22,Y23同时亮2秒；2秒后Y0,Y4,Y5,Y6,Y7,Y12,Y14,Y15,Y16,Y17,Y21,Y22,Y23同时亮2秒；2秒后Y0,Y1,Y3,Y10,Y11,Y12,Y13,Y15,Y16,Y17,Y20同时亮2秒；2秒后Y2,Y4,Y5,Y6,Y7, Y10,Y11,Y12,Y14,Y15,Y17,Y21,Y22,Y23同时亮2秒；2秒后Y0,Y1,Y2,Y3Y10,Y11, Y12,Y14,Y17同时亮2秒；然后从头开始循环点亮。如此不断重复。按停止按钮SB2指示灯全部熄灭。 2.2 设计要求： （1）、根据控制要求，所需输入信号、输出信号的点数，选择适当型号的PLC；（2）、I/O地址分配，设计PLC外部接线图； （3）、根据系统的工作过程，画出工作流程图或时序图； （4）、根据工作流程图或时序图，设计满足控制要求的梯形图； （5）、根据梯形图编写程序，并在实验室模拟调试。
舞台灯光调试技术 剧场照明设计是否成功，是以舞台灯光的处理是否得当为标志。舞台灯光不仅要照亮演员，让观众看清面部表情、神态和动作，更重要的是充分运用照明技术，调动灯光操作等手段来强化艺术效果，使观众有身临其境之感。舞台灯光的安装部位、功能及灯具配置舞台灯光按其使用功能主要分为两种：可调光的调光回路;不可调光的直放回路。 舞台照明方式 a.一般照明：指顶光和伸出式舞台作为部分顶光的吊点灯环，以及葡萄架上、天桥上的照明。 b.重点照明：指面光、耳光、柱光、侧光、脚光、流动光和伸出式舞台的低角度面光、内(外)侧光、转台流动光以及乐池内设置的供接乐谱灯的低压插座。 c.装饰照明：指天排光、地排光和舞台上使用的激光效果器、追光、流动音乐喷泉以及各式电脑灯。 舞台灯光控制系统结构模块 1.人机界面模块 人机界面模块的功能主要是接收控制人员的控制指令，一般可以用简单的工控面板实现。该模块接收到指令以后不作指令的翻译，直接通过RS485总线传输按键信息到主控机模块。 2.主控机模块 主控机是整个布光控制系统的核心部分，负责上层控制界面和底层硬件控制模块的联系。主控机在收到控制模块发来的按键信息后经过翻译，形成二进制的控制的指令; 然后主控机依据收的指令和相关的控制模块地址组成一帧完整的数据，并通过RS485总线传输到下行总线上，各底层控制模块再按地址匹配获取属于自己的数据。 3.底层控制模块 底层控制模块是直接控制舞台灯光动作的硬件设备。由于舞台灯光的数目一般比较多，因此控制模块的数量一般也在10～ 20之间，所有的控制模块都挂靠在同一总线上，相互之间独立编程。当主控机向总线上发送数据时，所有控制模块都接收到数据信息，并根据帧结构所包含的地址信息解析出属于自己的指令并执行之。 三大模块相互间利用RS485总线通讯，以固定的波特率传输数据。舞台灯光控制系统控制模块其主要的功能有2方面：一是和主控机的通讯，接收来自上
TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 毕业设计 题目：舞台灯光控制系统设计 姓名： 学号： 专业班级： 指导教师： ____ 日期： 2017.6.14 电子信息工程学院
太原科技大学毕业设计（论文）任务书 学院（直属系）：电子信息工程学院时间：2017年3月1日 说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。
目录 摘要..................................................................................................................................................... I ABSTRACT ....................................................................................................................................... II 第1章绪论 (1) 1.1引言 (1) 1.2国内外研究现状 (1) 1.3研究该课题的目的和内容 (2) 1.4文章结构 (2) 第2章系统功能需求分析和设计方案 (4) 2.1系统的功能需求分析 (4) 2.2控制方案的选择 (5) 2.2.1继电器控制的特点 (5) 2.2.2 PLC控制的特点 (6) 2.3系统建模 (6) 2.4控制升降舞台的电机的调速方式 (8) 2.4.1变频调速的控制方法 (8) 2.4.2变频调速的方式 (9) 2.5升降舞台的控制方法 (11) 2.5.1两种同步控制方式的比较 (11) 2.6系统的输入输出分析 (12) 第3章硬件设计 (14) 3.1系统整体概述 (14) 3.2 控制器的选择 (15) 3.3舞台灯的选型 (16) 3.4变频器的选择 (17) 3.5舞台灯光的I/O 地址分配表 (17) 3.6舞台灯光控制系统电气原理图 (19)
舞台灯光 舞台的功能定位是：以召开各类会议为主，并能兼作综合性文艺表演,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。灯光设计时，改变了以往难以调整的三点布光方式，悬吊控制和灯光配置都采用了环形布光的方式，根据景区和节目的不同，可以分别调整部分灯光，实现所需功能。 设计范围： 根据会议中心的舞台建筑设计平面图，结合会议中心舞台的功能定位需要，会议中心舞台的灯光系统设计范围分为： 1.舞台的面光。 2.舞台的顶光。 3. 舞台的耳光。 4. 舞台的脚光。 4．电动吊杆是舞台灯光，舞台沿幕，楣幕，竖幕，二道幕，银幕架，备用空杆等上下检修换景等用，需另行设计 根据以上要求，能满足歌舞晚会、文艺汇演、戏剧、演唱会和会议的使用主要以摇头灯，Led帕灯，三基色、频闪、水晶魔球、激光灯地排灯、天排灯、追光灯为主，有时还配备一些光束摇头灯，完成舞厅灯光效果。 各种灯具及其效果图 有各种颜色，起到换色作用。 主要特性：
射出较固定的光束，光束角度宽窄多种，光斑大小不能调整。 1．面光 面光作为舞台前区的正面主光，一LED帕灯为主.面光的作用主要是投向舞台前部，是人物造型以及台上景物的基本照明。根据各种会议的需要.灯具横向打满舞台。是有DMX512灯控台控制的。 2．一顶光 顶光以LED PAR灯为主，适应配一些会议三基色灯、摇头灯、频闪，以满足不同节目及会议的灯光需要。 3、二顶光
顶光以LED PAR灯为主，适应配一些会议三基色灯，以满足不同节目及会议的灯光需要。 4、三顶光 顶光以LED PAR灯为主，适应配一些光束摇头灯，以满足歌舞节目做效果灯光需要。 8、追光灯1200W 2500W 是一种高功率射灯，人物追光，定点光，室内一般采用2500电脑追光灯。追光灯主要在舞台 全场黑暗的情况下用光柱突出演员或其他特殊 效果，或对演员进行补光。追光灯可以变换各 种不同的颜色，还有的可以打出不同的图案. 颜色：白、红、黄、蓝、绿 9、激光灯（效果灯）舞台后背景安装激光效果灯
舞台灯光的发展和应用设计要求 1前言 舞台灯光也叫“舞台照明”，简称“灯光”。舞台美术造型手段之一。运用舞台灯光设备(如照明灯具、幻灯、控制系统等)和技术手段，随着剧情的发展，以光色及其变化显示环境、渲染气氛、突出中心人物，创造舞台空间感、时间感，塑造舞台演出的外部形象，并提供必要的灯光效果(如风、雨、云、水、闪电)等。 舞台灯光是演出空间构成的重要组成部分，是根据情节的发展对人物以及所需的特定场景进行全方位的视觉环境的灯光设计，并有目的将设计意图以视觉形象的方式再现给观众的艺术创作。应该全面、系统的考虑人物和情节的空间造型，严谨地遵循造型规律，运用好造型手段。 2舞台灯光的发展过程 早期戏剧曾有露天或半露天的演出史，都以日光为光源。但随着演出场所搬进室内或夜间演出，开始出现了舞台灯光。据文字记载，1102年后，中国北宋的汴梁，每逢元宵节都演出“百戏”，看台楼下用坊木垒成舞台，台两旁的垛楼上各挂灯球一枚，大有丈余，内燃椽烛，这是中国人造光源之始。16世纪欧洲如在室外夜间演出，则用浸过树脂的绳子制成篝灯作为光源。15～16世纪间，意大利布景师进行了色光照明的试验。17世纪初意大利人在演出中做过控制灯光骤暗的各种试验。而法国古典主义演出中也做过如何表现一昼夜时间变化的尝试。18世纪以来，演出时熄灭观众席场灯、只留舞台灯光，已形成惯例。1755年德累斯顿剧院演出歌剧《耶奥》时，舞台上点燃蜡烛达8000枝之多。19世纪以来，光源变化迅速。1808年伦敦兰心剧场首先用上了煤气灯。因为煤气灯可以利用管道统一控制并可有明暗变化从而得以推广。英国人H.德拉蒙特发明了石灰灯，在舞台上能产生类似日光或月光的光色。1870年英国使用了石灰灯作为追光，后又以油漆涂在石灰灯的玻璃罩上获得色光效应。1846年巴黎歌剧院第一次使用电弧光源，后又利用电弧光制作出彩色丝绸滤光片并创造了用5个连续的灯光变化来表现从日落至日出全过程的舞台形象。20世纪初，钨丝灯泡问世后，为舞台提供了发光集中的聚光灯，并为表现舞台空间、创造舞台气氛提供了有利条件。调光器的发明，灯光系统的统一管理以及滤色片的使用，都加强了舞台灯光的表现力。1920年意大利人M.佛尔吐尼设计了一种柔光光线反射系统，
*＊＊***＊*＊＊*学院 毕业论文 (201*届) 基于PＬC控制的舞台艺术灯光设计 学生姓名**＊＊* 学号*＊*＊* 分院＊**** 专业*＊*** 指导教师*＊*** 完成日期**＊*＊ --
基于PLC控制的舞台艺术灯光设计 摘要在现代文化艺术领域中，晚会的舞台艺术灯光各式各样色彩缤纷，用以吸引观众的注意力。舞台艺术灯光成了整体艺术中不可缺少的重要组成部分，更是融艺术和技术为一体的,随着科技的不断发展，舞台艺术灯光正逐渐向自动化控制方向发展,单片机、ＰＬＣ的应用正在不断地走向深入，对于这些灯饰的控制均可以采用PLC 控制,如灯光的闪耀、移位及时序的变化等。本设计就是利用PLＣ作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，PＬC 的性能优势必定会使得舞台灯的设计变得更方便，更可靠。 关键词舞台艺术灯ＰLC 编程设计 --
目录 第一章绪论 ......................................... 错误!未定义书签。 1.1 本课题设计背景................................... 错误!未定义书签。 １.2 .............................. 本课程的设计内容?错误!未定义书签。 1．3 ........................ 本课程的设计目的和意义?错误!未定义书签。 第二章系统控制方案的选择和确立 ..................... 错误!未定义书签。 2.1?舞台灯光设计的传统控制?错误!未定义书签。 2.2 P LC控制与继电器控制两者区别...................... 错误!未定义书签。 ２.3 ............................................. 控制继电器存在的缺点错误!未定义书２.4?PＬC相对于继电器线路的优势.................... 错误!未定义书签。 2.5?PLC的选型原则.................................. 错误!未定义书签。 2．6?机型的选择 .................................... 错误!未定义书签。 2．７ .................................................... 舞台灯的发展错误!未定义书2.８ .................................. 舞台灯的选择?错误!未定义书签。 第三章 PLC控制舞台艺术灯系统的设计?错误!未定义书签。 3．1 ...................................... PLC控制舞台灯系统的设计要求错误!未定义书3.2 舞台灯系统设计的控制要求......................... 错误!未定义书签。 3.3?ＰLC控制舞台灯系统控制方式的要求............... 错误!未定义书签。 3.4 P LＣ控制舞台灯系统的I/O分配表................... 错误!未定义书签。 3.５ ................................................... 控制系统接线图错误!未定义书3.6?程序设计 ....................................... 错误!未定义书签。 ３.６．１梯形图 ..................................... 错误!未定义书签。 3.6.2指令表......................................... 错误!未定义书签。 第四章ＰLC控制舞台灯系统的设计效果?错误!未定义书签。 结论............................................... 错误!未定义书签。 致谢?错误!未定义书签。 参考文献?错误!未定义书签。 --
第4章舞台灯光控制系统本章以设计舞台灯光控制系统为目的，首先从彩灯的移位控制和彩灯模拟喷泉控制入手，学会数据的传送、移位等指令，最终完成舞台灯光控制系统设计，使学生有应对PLC基本数据处理问题的能力。 教学导航 教知识重点 （1）S7-200数据的传送、比较、移位等基本数据 处理的指令。 （2）触摸屏的窗口设置和各参数设置。 知识难点 S7-200数据的传送、比较、移位等基本数据 处理的指令。 推荐教学方法 本章的知识链接部分用讲授法和引导文法；初 步训练部分使用案例教学法；强化训练、拓展训练 部分使用项目教学法。 学推荐学习方法 逐步完成彩灯的移位控制、彩灯模拟喷泉控制 和舞台灯光控制，在实施过程中深入理解S7-200 数据的传送、比较、移位等指令的应用。 必须掌握的理论知 识 （1）S7-200数据传送指令的格式、功能和应用。 （2）S7-200数据比较指令的格式、功能和应用。 （3）S7-200数据移位指令的格式、功能和应用。必须掌握的技能 （1）S7-200基本数据处理指令的编写和外部接线 连接。 （2）触摸屏的窗口设置和按钮、彩灯等参数设置。
4.1 舞台灯光控制系统介绍 随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，在现代生活中，彩灯作为一种装饰，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，而用在舞台上则会增强晚会的灯光效果，如图4-1所示。 用PLC实现舞台灯光控制，可以根据用户需要编写若干种亮灯模式，利用其内部定时器、计数器，满足亮灯时间的不同需要，在不同时刻输出灯亮或灯灭的控制信号，驱动各种颜色的彩灯亮或灭。 图4-1 舞台灯光效果图 4.2 知识链接 在实际的控制过程中，通常需要对生产现场的数据进行采集、分析和处理，进而实现对生产过程的自动控制。PLC数据处理功能主要包括数据的传送、比较、移位、转换和运算等，而本章主要涉及到数据的传送、比较和移位功能。 4.2.1 数据的传送 数据传送指令实现将输入数据IN(常数或某存储器中的数据)传送到输出OUT（存储器）中的功能，传送的过程中不改变数据的原值。 数据传送指令格式及功能如表4-1所示。
舞台灯光DMX512控制协议详解 设备技术网时间:2010-3-31 单片机的原理如下图-2 单片机内部的ROM中储存将并行数据转换为规定格式的串行信号的程序编码。在灯光控制台中加入一块单片机的接口电路板，原灯光控制计算机将输往各调光回路的亮度数据送到单片机中，单片机将各路亮度数据转换为串行的符合DMX512协议的信号，送往各调光器。数字传输的计算机灯光控制台框图如图-3。 DMX-512标准在通讯的电气标准上采用了EIA-485标准。它采用平衡输出的发送器，差分输入的接收器。 发送器有一对输出线，当一根线上的信号为高电平时另一根线上的信号变为低电平，反之亦然，线之间的信号极性因此翻转过来。这两种状态分别代表“1”和“0”。一般情况下，传输线路只用两根线，不用公共地线，线路完全平衡。这使得通信双方由于地电位不同而对通信线路产生的干扰减至最少。再配以先进的专用接口电路，传输的稳定性也相当好。这在当时是比较先进的。
传送数据采用异步的串行格式。调光器的亮度数据被顺序地发送，从调光器1开始，到最后一个调光器结束，直到第512的最大值。 在第一个亮度发出以前，先送出一个复位信号（BREAK）。复位信号(图-4中的①)由持续至少88微秒的一个低电平(2帧时间)或再长的持续时间组成。并且在后面紧跟一个空的开始代码。接着开始顺序传送亮度信号数据。 有效的调光器亮度将是十进制0～255，代表调光器的亮度输入控制值由关闭到完全亮足的线性关系。 在复位（BREAK）和开始代码之间有一个标记，它的持续时间(参见图-4中的②)将不少于8微秒并且不大于1秒（所有的DMX512/1990发生器将在BREAK后产生一个不少于8微秒的标记）。 跟在复位后的空字符(所有位都为零)是一个特殊定义的字节。空字符开始表明随后的数据作为顺序的一路路８位的调光器的亮度信息。 每个亮度数据的传输格式如下： 第1位为开始位，低电平； 第2到第9位为调光器的亮度数据位，由最低的位到最高的位，正逻辑。 第10，11位为停止位，高电平。无奇偶位。 数据率为每秒250千位（250 kHz） 每位时间为4.0微秒