舞台灯光与组态设计
基于PLC的舞台灯光控制与组态设计摘要
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，用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，通用监控系统)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 舞台灯光与组态设计
341学术探讨引言当今生活中，霓虹灯广告以及电视台的舞台灯光各式各样色彩缤纷，用以吸引观众的的注意力。而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。近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC 的应用正在不断地走向深入，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。1 系统设计要求及结构1.1 设计要求图1所示为一舞台艺术灯饰自动控制演示装置，它共有8道灯，其中5道灯呈拱形，3道灯呈梯形。现要求0～7号灯闪亮的时序如下：1）7号灯一亮一灭交替进行。2) 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。3) 2、1和0号阶梯形由上到下，依次点亮，再全灭，然后重复上述过程，循环往复。1.2 系统结构1.2.1 主控制器本系统的主控制器采用日本三菱公司生产的FX2N- 48MR 型PLC，该型PLC 功能较强大，提供24 个输入点和24 个输出点，均采用8 进制编号。三菱PLC 的编程指令简单易懂且程序设计灵活，可采用梯形图或者指令语言进行软件设计。1.2.2 输入输出端子分配方案三菱FX2N- 48MR 型PLC 采用整体式结构，其控制单元提供24 个输入点，24 个输出点。本系统需要2 个输入点、8 个输出点，具体的I/O分配为：X0为启动信号，X1为停止信号，Y0～Y7分别控制0～7号灯。2 软件设计2.1 系统顺序功能图顺序功能图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，是设计PLC梯形图的有力工具。在顺序控制设计法中，顺序功能图的绘制是最为关键的一个环节，它将直接决定用户设计的PLC程序的质量。根据本系统控制过程，首先进行步的划分，和转换条件的确定，然后绘制出描述本系统工作的顺序功能图，如图2 所示。2.2 系统梯形图根据控制系统的顺序功能图，可以用三种方式编制梯形图，它们分别是:起动、保持、停止的编程方法、以转换为中心的编程方法、步进梯形指令的编程方法。本文以三菱公司FX系列PLC为例，使用起保停电路的编程方法来设计梯形图。起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，无需编程元件做中间环节，各种型号PLC的指令系统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而具有记忆功能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。这种编程方法通用性强，编程容易掌握。2.3 工作过程分析1)PLC开始运行时应将M0置为ON，否则系统无法工作，M8002为仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电器，用其控制M0，将使M0成为活动步。2)根据顺序功能图编写程序，先编写控制部分，编程时用辅助继电器来代表步。某一步为活动步时，对应的辅助继电器为“1”状态，转换实现时，该转换的后续步变为活动步。由于转换条件大都是短信号，即它存在的时间比它激活的后续步为活动步的时间短，因此应使用有记忆（保持）功能的电路来控制代表步的辅助继电器。3)根据顺序功能图编写输出部分，将定时器的线圈与对应的辅助继电器的常开触点串联，本文设计中将各定时器的设定值都定为1秒。另外要注意以下问题：如果某一输出量仅在某一步中为ON，可以将它们的线圈分别与对应的辅助继电器的常开触点串联，如果某一输出继电器在几步中都应为ON，应将代表各有关步的辅助继电器的常开触点并联后，驱动该输出继电器的线圈。如Y001在步M12和M13中都应为ON，所以将M12和M13的常开触点并联后，来控制Y001的线圈。4)X1为停止按钮，用ZRST指令进行区间复位，当X1有动作时，所以步将变为不活动步。3 结论本舞台艺术灯光系统可以通过修改程序方便地调整灯光的闪烁次数与闪烁速度，再加上改变灯光的颜色和灯光的排列，可以设计出五彩缤纷的造型。如果对外部电路稍加修改，或者在系统程序中加入分支，可以把舞台艺术灯光系统改为霓虹灯、广告灯等艺术灯饰，能够用在娱乐场所、宾馆、餐厅以及大型商场的门面等多种地方，可以满足各种要求，收到良好的视觉效果。参考文献:[1]王兆义.小型可编程控制器实用技术[M].北京:机械工业出版社,2002.[2]孙振强.可编程序控制原理及应用教程[M].北京:清华大学出社,2005.舞台艺术灯的PLC 程序设计王熙雏 张淑红 苏州工业职业技术学院 215104摘要：本文介绍了利用PLC来控制舞台艺术灯光的闪烁过程，并且给出了顺序功能图，梯形图。关键词：PLC 顺序功能图 梯形图 程序
基于PLC的舞台灯光控制系统的设计I基于PLC的舞台灯光控制系统的设计摘要舞台灯光控制也称为“舞台照明控制”，是设计舞台美术造型的重要手段之一。初期的舞台灯光只局限于由一些简单的开关，粗笨的功率控制线组成的，控制和连接方式极其简单。调节灯光的亮暗程度是利用调焦、遮挡、变距等机械手段。舞台灯光控制系统的发展主要受舞台演出艺术的需要和技术改进的影响，通常技术是满足不了需求的。当前，信息技术的飞速发展带动了舞台灯光在自动化工业控制的发展。在电子技术和计算机技术的促进下，它正朝着多样化、系列化的格局发展。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24只灯的控制，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。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。本舞台灯电路采用PLC为控制核心，具备开启和全部停止功能，这是一种PLC控制的自动灯光音响控制系统。应用此控制系统能显著提高劳动效率，减少劳动强度。关键词舞台灯光PLC时间继电器逻辑控制系统基于PLC的舞台灯光控制系统的设计IITHEDESIGNOFPLC-BASEDCONTROLSYSTEMFORSTAGELIGHTINGABSTRACTStagelightingcontrolisalsoknownas"StageLightingControl",isoneoftheimportantmeansofstageartdesignmodeling.Initialstagelightinglimitedbyanumberofsimpleswitches,bulkypowercontrollines,thecontrolandconnectionisextremelysimple.Adjustlightingfocusistheuseoflightordark,obscured,variablemechanicalmeans,suchasdistance.Developmentofstagelightingcontrolsystemismainlyaffectedbytheneedsandtechnologyimprovementstheatricalarttechnologyisoftenunabletomeetthedemand.Atpresent,therapiddevelopmentofinformationtechnology,ledstagelightinginindustrialautomationcontroldevelopment.Intheelectronicsandcomputertechnologytopromote,itismovingtodiversifythepatternofdevelopmentoftheseries.ThispaperdiscussesthebasicsofstagelightingandcontroltechnologydevelopmentandS7-200PLCbased,describesthestagelightingPLCcontrolsystemdesignandcontroltheory,toachieveavarietyofinstructionsusedinstagelighting24lampscontrol,bychangingthetimerelaytimecontrolcanachievedifferentlightingeffects.PLCiseasytolearn,andhighreliability.Itnotonlyhastheswitchandanalogcontrolfunctions,butalsohaveastrongerdigitalcomputingpower,itscommunicationscapabilitiesandanalogprocessingcapabilitiesandmorepowerful.Itismoreabundantthanminicomputersinstructionsforcomplexlogiccontrolsystemsandcontinuousprocesscontrolapplications.ThestagelightscircuitusesPLCasthecontrolcenter,withtheopeningandallthestopfunction,whichisanautomaticlightingandsoundcontrolsystemPLCcontrol.Applicationofthiscontrolsystemcansignificantlyimprovelaborefficiency,reducelaborintensity.KEYWORDSstagelightingtimerelayPLCcomplexlogiccontrolsystem基于PLC的舞台灯光控制系统的设计目录摘要.................................................................................................................IABSTRACT............................................................................................................II1绪论...............................................................................................................11.1引言..........................................................................................................................11.2国内外研究现状......................................................................................................31.3本人的工作..............................................................................................................42舞台灯光的PLC设计...................................................................................52.1舞台灯光系统的工艺要求......................................................................................52.2舞台灯光系统的硬件拓扑结构..............................................................................63硬件设计.......................................................................................................83.1硬件的选型..............................................................................................................83.2元器件使用说明序表............................................................................................103.3舞台灯光的I/O地址分配表................................................................................103.4舞台灯光设计外部接线图....................................................................................134软件设计.....................................................................................................144.1程序流程图............................................................................................................144.2PLC控制舞台灯系统的程序.................................................................................165软件仿真.....................................................................................................235.1仿真软件的选择....................................................................................................235.2仿真系统设计........................................................................................................235.3仿真系统的测试结果............................................................................................27结束语............................................................................................................28基于PLC的舞台灯光控制系统的设计致谢................................................................................................................29参考文献............................................................................................................30附录一................................................................................................................31附录二..............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实验四：舞台艺术灯饰的PLC控制实验
一、实验目的
1．进一步熟悉PLC步进控制指令的应用；
2．进一步掌握移位寄存器指令的应用；
3．掌握舞台艺术灯和广告屏控制器的设计方法。
二．实验器材：
1．NC-PLC-2000可编程控制器实验箱 一台
2．编程电缆 一根
3．连接导线 若干
三．实验原理和电路：
1．霓虹灯广告以及电视台的舞台灯光控制均可以采用PLC进行控制，如灯光的闪耀、移位及时序的变化等。图1所示为一舞台艺术灯示意图，它共有8道灯，上方为5道红灯呈拱形，下方为3道呈阶梯形，现要求0～7号灯闪亮的时序如下：
①7号灯一亮一灭交替进行；
②6、5、4、3号4道灯由外到内依次点亮，再全亮，然后再重复上述过程；
③2、1和0号阶梯形由上至下，依次点亮，再全灭，然后重复上述过程；
四、实验内容及步骤
1．分析图1的彩灯示意图，编写SFC顺序功能图；
2．如图2所示，写入程序，检查程序，运行；
3．观察并总结实验现象；
五．实验报告要求
（一）．实验目的：
（二）．实验器材：
（三）．实验原理和电路：
（四）．实验内容及步骤：
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图2 舞台艺术灯指令表
