毕业设计206舞台吊杆控制系统设计
基于PLC的舞台吊杆控制系统设计毕业论文
毕业论文题目：基于PLC的舞台吊杆控制系统设计二级学院：专业：班级：学生姓名：学号：指导教师：职称：评阅教师：职称：摘要：本课题研究目标是开发一套基于组态软件技术和可编程控制器（PLC）控制技术的舞台吊杆控制系统，具体方案上位机组态软件选用昆仑通态的MCGS 软件，下位机选用西门子公司的S7-200PLC，配合变频器，编码器等实现精确控制舞台吊杆的控制系统。
上位机起监控和管理作用，下位机根据上位机命令，或者本地操作实时控制监测舞台吊杆。
本设计的吊杆控制系统，取代了传统的舞台吊杆控制系统多采用继电器，接触器的控制方式。
采用PLC的控制系统，可以很方便的实时，精确对舞台吊杆进行控制，另外本设计的安全保护措施也大大降低了系统失控造成的人员，财产等的损失，极大的保护了使用方的利益。
关键词：组态软件，MCGS，PLC，舞台吊杆Abstract:The target of this project is to develop a set of configuration software technology and based on programmable logic controller (PLC) stage suspender control system control technology, the concrete scheme of the PC configuration software selection of Kunlun on-state MCGS software, the selection of Siemens company S7-200PLC, with frequency converter, to achieve precise control system stage suspender control encoder etc.. PC play a monitoring and management, lower computer according to the host command, or the local operation of real-time control and monitoring stage suspender. The control system of this design, to replace the traditional stage suspender control system uses the relay, contactor control mode. The PLC control system, can be very convenient to real-time, accurate in stage suspender control, in addition to the design of the safety protection measures are also greatly reduced the system out of control due to the personnel, property loss, helps protect the use of parties.Key words:Configuration software, MCGS, PLC, stage suspender绪论改革开放以来，中国社会主义市场经济的蓬勃发展，我国人民的生活状况也发生了翻天覆地的变化，在人们物质生活逐步富裕的同时，也开始追求精神文化事业的发展。
毕业设计(论文)—基于PLC的舞台机械控制系统的研究与设计
摘要吊杆是一种悬吊装置，装在舞台上空，用它提升景片、挂设幕布、悬吊灯具等舞台用具。
其数量众多，使用频繁，是舞台上必备的设备。
传统的舞台吊杆控制系统多采用继电器、接触器控制方式。
由于剧场中的吊杆数量很多，所需要的继电器、接触器数目庞大，接线复杂，造成控制系统的可靠性很差。
可编程控制器是传统的继电器接触器控制方式与计算机技术的完美结合，具有可靠性高，编程直观容易的特点，己在工业控制中获得广泛应用。
另外，目前的PLC都具备通讯接口，可以与其它PLC或计算机组成网络控制系统。
这些特点决定了PLC是舞台吊杆控制器系统的首选对象。
为了便于系统的监控和管理，控制系统应具有良好人机对话窗口，即需要上位机对系统进行监控和管理。
近年来，由于组态技术的发展，基于通用组态软件，以IPC为上位监控机，以PLC为数据采集和控制机而构成的集散式(分布式)控制系统是主流方向。
舞台吊杆的控制也理当顺应了这一发展趋势。
本文研究目标是研究、开发一套基于组态软件技术和PLC控制技术的集散式舞台吊杆控制系统。
具体方案是上位机选用研华工业控制机，下位机采用西门子S7-300，构成单个微机监控多个PLC的分布式网络结构。
上位机起监控和管理作用，下位机起控制作用。
本文研究的主要内容是：(1)集散式吊杆控制系统框架的构建；(2)上位机吊杆控制系统监控软件(画面)的设计；(3)下位机单台吊杆定位控制系统的设计。
关键词：舞台吊杆；PLC控制；HMI；下位机目录1.绪论 (1)1.1选题背景与意义 (2)1.2 国内外发展现状 (1)1.2.1国内发展现状 (1)1.2.2国外发展现状 (3)1.2.3国内外发展现状对比 (4)1.3 研究的主要内容 (6)2.系统概述 (7)2.1舞台机械设备的功能与特点 (7)2.2原理框图 (8)2.3方案的论证与选择 (8)2.3.1工业控制概况 (8)2.3.2 方案的选择 (9)3.PLC硬件设计 (10)3.1可编程控制器（PLC）概述 (10)3.1.1 可编程控制器的功能 (10)3.1.2可编程控制器的基本性能指标 (10)3.2 PLC型号的选择 (11)3.3 PLC模块选择 (11)3.3.1 CPU (11)3.3.2 SM321数字量输入模块 (11)3.3.3 SM322数字量输出模块 (12)3.3.4 SM331模拟量输入模块 (12)3.3.5 电源模块（PS307 5A） (13)3.4 PLC通信技术 (14)3.4.1 S7-300的通信网络 (14)3.4.2通信接口介绍 (14)3.5 变频器 (15)3.5.1 变频器的选型 (15)3.5.2 变频器的工作原理 (15)4.软件设计 (19)4.1．S7-300软件系统介绍 (19)4.1.1 PLC编程语言的国际标准 (19)4.1.2 STEP 7 中的编程语言 (19)4.1.3 编程语言的选用 (19)4.2程序设计 (19)4.2.1 主程序和子程序的实现 (20)5.设计总结 (24)5.1系统的特点与展望 (24)5.2系统的缺陷与改进 (24)总结 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录 (28)1.绪论1.1选题背景与意义本设计以珠江源大剧院舞台机械控制系统为工程背景，主要是对舞台的大幕及吊笼的控制。
PLC在舞台吊杆中的应用毕业论文
PLC在舞台吊杆中的应用毕业论文目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章概述 (5)1.1 舞台控制系统概述 (5)1.1.1舞台控制系统的发展现状 (6)1.2 PLC技术发展状况 (8)1.3 本课题研究目的与实现意义 (11)第二章系统的总体设计及器件的选型 (12)2.1系统整体设计 (12)2.3 主要器件的选型 (13)2.3.1 编码器选择 (13)2.3.2 PLC的选型 (14)2.3.3变频器选择 (17)第三章系统的各模块实现 (19)3.1系统配电部分实现 (19)3.2 调速控制单元的设计 (19)3.2.1 调速系统原理 (19)3.3电动定位吊杆的控制系统 (21)3. 4 PLC与其他器件的连接 (23)3.4.1编码器与PLC的连接 (23)3.4.2PLC与变频器的连接 (23)3.4.3 PLC与触摸屏的连接 (24)第四章软件设计 (25)4.1 地址分配 (25)4.2 编码器器的输入及转换 (25)4.2.1格雷码转换的方法 (25)4.3调速控制系统的程序设计 (28)4.4 电动定位吊杆的程序设计 (35)第五章总结与展望 (41)致谢 (43)参考文献 (44)附件 1 (46)PLC资源分配 (46)附录2：英文翻译 (54)第一章概述1.1 舞台控制系统概述改革开放十多年来，随着中国社会主义市场经济的逐步完善，我国人民的生活发生状况发生了翻天覆地的变化，人们在物质生活逐步富裕的同时，一开始追求精神文化事业的发展。
近几年，全国各地特别是经济发达地区掀起起了文化设施建设的热潮，大量新建改建的剧场急需高技术设备来装备，各类剧场成为文化设施建设中的主角，这正是我国经济迅速发展、人民生活逐步提高和文化事业空前繁荣的具体体现。
这些设施的建设适应了频繁的文艺演出、各类形式的文化节、艺术活动和国际文化艺术交流不断增长的需要。
应该说，国家大剧院的建设促进和带动了剧场建设的发展，也大大推动了我国舞台机械及装备事业的前进步伐。
舞台吊杆自动控制系统
舞台吊杆自动控制系统操作手册一．操作手册1. 系统进入1.1 打开电源钥匙开关，手自动旋钮选择到自动位置，操作台上的电源指示灯亮，触摸屏上电，此时系统会出现如图所示的登录界面。
1.2 点击“登录”按钮，将进入操作界面，如下图，封页上有两个大类，七个小项，点击后可进入相应的操作页面。
以下分别介绍。
二．控制选择2.1 控制选择项，本自动系统分为三种控制方式：半自动控制方式，自动定位控制方式，场景控制方式，当使用时，可以任意选择一种控制方式。
(注：如果需要使用其他控制方式，请在当前操作模式下点停止按钮)2.2 摇杆控制方式：点击，如下图半自动摇杆操作的流程是：1.点击右上角的绿色启动按钮，在按钮右方出现半自动状态字样，表示系统在半自动运行状态。
2.点击所需操作杆号按钮，在显示区显示相应的杆号，选定需要用的变频器号码，往上拨动摇杆，吊杆上升。
往下拨动摇杆，吊杆下降。
点击按钮，如下图：自动操作的流程是：1.点击右上角的绿色启动按钮，在按钮下方出现自动状态字样，表示系统在自动运行状态。
2.定位吊杆：在定位输入框中，输入吊杆要定位的高度，点击杆号按钮，在显示区显示杆号，再选定需要动作的变频器，向上拨动摇杆（摇杆向上是启动，摇杆向下是停止），吊杆到达定位的高度后将自动停止。
3.定位中途的停止：如果在定位过程中，想立刻停止吊杆运行，往下拨动摇杆，吊杆将停止运行。
1.集中控制操作的流程是：1.1编辑场景点击编辑场景按钮，将会出现场景编辑页面，在杆号一栏输入吊杆号，然后在高度一栏输入该吊杆的设定高度，如果不满8道吊杆，剩余杆号输入0，高度设定也输入0，输入完毕以后点击存场景，如果该场景原来有数据保存将会被覆盖掉。
1.2运行场景1.点击右上角的绿色启动按钮，在按钮下方出现集中控制字样，表示系统在集中控制状态。
2.调用场景：点击.，在右上角显示当前选中场景，3启动运行场景：调用场景完成后，往上摇动摇杆大概一秒钟时间（防止误操作），吊杆将会根据设定的高度自动运行，在到达设定高度后，将自动停止。
舞台控制系统的设计与应用
舞台控制系统的设计与应用1 舞台控制系统简介在目前国内大多数剧场及室外固定演出舞台中，以吊杆系统与升降舞台为主要设备，配合演出的情节动作，体现表演中的艺术效果。
对于吊杆系统，其动作方式较为灵活多样，有多种的运动方式，通过其不同的动作，使演出表现出不同的效果。
其中多组吊杆的协同运动应用最为广泛，在大型演出中，延时、同步、阶梯等运动情况出现频繁，如何使吊杆能够平稳、精确的启动和停止，是舞台自动控制系统所要解决的主要问题。
国内的舞台控制系统的控制方式主要有两种，一是采用低端变频器做为驱动设备，由PLC进行位置控制，通常控制精度较低；二是采用高端变频器如SEW公司的产品，通过变频器内部集成的控制块实现位置控制，但设备投资较大。
国内某礼堂的改造采用施奈德公司的ATV71产品，自主开发了位置控制功能，即实现了高的控制精度，又降低了的设备成本，具有很高的推广价值。
2 控制流程控制方式包括台控、程控和近控三种。
台控方式时，操作人员通过触摸屏选择需要运动的吊杆，最多可选择四组十个吊杆，进行不同方式的运动；程控方式是在演出前编制好各个场次的吊杆运动程序，在演出中，选择好场次后，按下运行即可；近控是在舞台上使用手持式控制盒进行吊杆控制，适合于在装台时使用。
操作中，操作人员在控制台上选定吊杆，此时PLC的远程I/O控制切换器将选定的吊杆电机切换到指定的变频器上，并通过DP网络将设定的速度与启停信号发送给变频器。
在程控方式时，吊杆需按设定，运行指定的距离，在本次设计中，通过变频器内部功能完成。
同时，为避免吊杆的冲顶与过度下落而加设的限位开关信号，均接入变频器中，通过变频器的可编程逻辑控制卡(CI卡)进行急停控制，并将位置、限位信号通过DP网传送给PLC，以便通过触摸屏和上位机(IPC)进行显示。
3 舞台位置控制实现3.1 系统构成控制系统的结构如图1所示，主要包括控制台、切换器、变频驱动装置等。
上位机使用康泰克工控机，采用Microsoft公司的VC进行编程，实现吊杆选择、位置设定与监控、场次编制、动画显示等功能，通过西门子公司的5611卡与下位机进行通讯；下位机为西门子S7-300 PLC，由西门子公司的STEP7软件编制，做为系统的控制中心，实现吊杆位置存贮、命令发送、通讯主站等功能。
舞台灯光吊杆控制系统设计
舞台灯光吊杆控制系统设计摘要：通过介绍可编程控制器(PLC)在舞台灯光吊杆控制系统中的应用，阐述 PLC 控制系统硬件和软件的设计方法。
表明 PLC通过现场总线通讯实现大规模从站设备控制和提高产品的可靠性方面都具有极好的性能和优势，能满足现代化剧场对吊杆控制的要求。
关键词：舞台吊杆;可编程控制器(PLC)；控制系统要完成舞台灯光效果的设计与实现，需要控制好舞台灯具动作以及各类灯光效果，舞台灯具动作控制是舞台灯光效果控制的基础。
舞台灯具的控制主要为灯具的升降动作及灯具的位置控制，舞台灯光吊杆控制系统实现舞台灯具的动作控制。
一、舞台灯光控制设计的特点（一）舞台灯光的研究意义优质的舞台灯光是提升舞台质量的一个重要因素。
不论是在照明、渲染气氛还是打造舞台的空间感与时尚感上，舞台灯光都是一个至关重要的角色。
我国的舞台灯光产业从一开始依赖于国外进口，到后来对外来产品进行仿制，再到如今，国内企业已经能够自己完成灯光的设计与制造。
但由于目前的国内技术还处于低端阶段，仍需从国外进口高性能的舞台灯光。
因此，对舞台灯光的研究有着深远的发展意义。
（二）舞台灯光控制的重要作用随着科技的发展，舞台灯光的使用越来越多的受到观众们的喜爱与追捧。
譬如，充满特技效果的电影《变形金刚4》在收获高票房的同时也赢得了观众们的口碑。
当然，电影中的优质画面离不开剧组对灯光、音响及其他设备的精确控制。
表演手段的相互配合，打造了一部深受观众追捧的优质佳片。
由此可见，舞台灯光的控制已经成为演艺事业中必不可少的重要组成。
（三）舞台灯光控制系统存在的问题在舞台表演中，灯光控制系统的地位渐渐变得重要起来，但在系统的设计上，还存在一些问题。
在灯光系统的研究上，研究人员更多地关注于灯具通讯以及单个灯具的硬件方面，而忽略了整个舞台灯或电脑灯系统上的理论建模，以及对控制思想进行研究。
此外，灯光系统通常为固定安装或通过人工调节位置，大大加重了工作人员的工作量。
综上所述，应在考虑多方面的因素下，对现有系统进行优化，增加灯光吊机控制系统。
舞台机械控制毕业设计
第一章舞台机械控制概述1.1舞台技术行业概述舞台是在剧院中为演员表演提供的空间，它可以使观众的注意力集中于演员的表演并获得理想的观赏效果。
舞台通常由一个或多个平台构成，它们有的可以升降。
舞台的类型有镜框式舞台、伸展式舞台、圆环型舞台和旋转型舞台。
舞台技术包括舞台灯光技术，舞台吊杆技术等等。
舞台技术所涉及的范围比较广，应用技术也比较多。
从大的范围来说，剧场的舞台技术、布景制作技术、灯光技术、音响技术、绘景技术(指绘制布景表面效果)等都可以称作舞台技术，从小的范围来说，主要指布景制作技术，此外还包括幕布制作和流动性舞台机械制作技术。
舞台技术，即是通过设计灯光、吊杆、舞台台面来使舞台艺术效果得以升华，充分给观众以最大的美的享受。
为了说明本设计的意义，我们可以从舞台技术行业的发展来看，下面，我们将分别概述中外舞台技术行业的发展历程。
1.1.1国外舞台机械的发展舞台技术产业在西方发达国家发展得很快。
17世纪的欧洲已经出现了具有乐池、多层包厢的观众厅和镜框台口、箱形舞台的剧场，这种剧场模式的影响延续至今。
18世纪的音乐有了很大的发展，歌剧也应运而生，出现了莫扎特、罗西尼等天才音乐家，他们写下了不少歌剧，适合当时王公贵族文化生活的需要。
18世纪中叶之后是历史学家以英国资产阶级革命作为近代史的开端，当时在文学、艺术和哲学的思潮更新迭起，欧洲的音乐经历了巴洛克时期发展到了浪漫时期，这时期的音乐人才辈出，群星璀璨，音乐到了一个黄金时代。
音乐成为新兴资产阶级市民的文化生活所必须，歌剧也得到了广泛的发展，深为各阶层人民的喜爱。
到了19世纪后半叶欧洲建造了一批古典剧场模式的观众厅和机械舞台、并且十分豪华的歌剧院，本世纪50年代发现该处包厢能消除声集中和“爬行”现象名胜，对音质有利。
采用高升起的散座形式，无楼座；矩形平面（35×23平方米），镜框台口位于大边处。
平矗的顶棚高为16米，其高宽长的比例为0.7:1:1.53，接近“黄金律”，对声场有利。
演播厅智能吊杆灯具控制系统设计
位置的下方 ，吊杆上升 ，当差值为正时 ，则 吊杆 下降，直 到 吊杆运动到指定位置预设 范围 内时 ，
了２ 个时钟函数 。如图 ４所示为 自动控制功能流 程图。
五二 二 ）
厂西 厂 丽商 覆石：
吊杆 上 升 负
读入吊杆当前位 簧并显示
吊杆 下 降
一 吊杆 当前位嚣
有钢 丝绳 的弹性 变形 ， 最终将 此范 围设 定 为 ２ｃ ０ｍ。 经过 调试 ， 吊杆停 止位 置与 预设位 置平 均 只有 ５ｍ ｃ
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智能控制技术・
孟庆宇
高长水
演播厅智能吊杆灯具控制系统设计
ＵＳ ＨＯＲＴ ｓ ｙ ｅ ｕＢ ｔ；
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左右 的误差 ， 能够实现较好的定位启停功能。
号， 而每一 个 吊杆对 应 一个 ５ １ ０ ７数据 采集 端 口， 所 以需 要 ４ ６个端 口 ， 用 １个 Ａ Ａ 一５ ０Ｅ底 座 采 Ｄ Ｍ ００ 和 ６个 ５１ ０ ７数 据 采 集 模 块 来 满 足 数 据 的采 集 要 求 。系统 总体 框架 图 如 图 １ 所示 。
收稿 日期 ：０ １ ９—１ ２ １ —０ ９
：
与目标位鬣作
是 否 到 ｉ． 、 指定位 置预
否到 指定位置预
范围内 ／
吊杆停止
＼ 范围内 ＼ 设 ／ ／
主 苎
吊杆停 止 结束
图 ４ 自动控 制 功 能 流程 图
根据 现场 调试 结果可 知 ， 定位 置 的预设范 围 指 不 能太小 ， 因为 吊杆 很重 ， 在停 止后仍 然会 运动 ， 还
在控制 吊杆 和灯具 时 ， 须对 需要 控制 的 吊杆 和灯 必
具进行选择 ， 并在 相应 区域 显示 所选 吊杆 。灯 具 的
舞台电动吊杆的布置、制作及控制系统
舞台电动吊杆的布置.制作及控制系统关键词：舞台电动吊杆舞台机械PLC控制系统编写：北京德恩普舞台工程技术有限公司近年来，民众的文化生活日新月异，对文化设施的需求迅速增长，舞台机械的发展遇到了前所未有的机遇。
为充分体现舞台效果，除舞台灯光从光效.运用上提升外，我们也得从硬件上对舞台机械（包括舞台幕布.舞台电动吊杆及其多功能的控制系统）加强管理。
舞台电动吊杆是影剧院、礼堂、俱乐部、演播厅、多功能厅及体育馆等场所悬挂灯具和景幕的工具。
舞台灯光配置的布局和安装是一个非常专业技术工程，如果没有做一个合理的方案，舞台灯光效果就会大打折扣。
一.舞台电动吊杆的布置1. 防火幕：防火幕紧贴台口；一般超过1200坐，要求必须设计防火幕；2. 前沿幕（徽标）：防火幕以后，间隔300mm左右；若没有防火幕紧靠台口200-300mm；3. 对开大幕：舞台演区的第一道对开幕，一般紧靠前沿幕，两者间隔200-300mm，长度大于台口长度2-3米，两片幕布之间重叠1-2米；对开大幕可设计均匀变频对开、电动提升等多种方式；4. 对开二道幕（三道幕）：对开二道幕作为舞台第一表演区和第二表演区的分割幕布，可以根据3:2将第一演区和第二演区分割，如：舞台进深12米以内，可以考虑设计2道对开幕，第二道幕可以设计在7-8米的位置；若舞台进深超过12米，可以考虑设计二道幕、三道幕，一般可以按照3:2:1或者2:2:1等设计，划分方法可以根据舞台表演内容和布景要求，分割比例满足美观和使用要求即可；如：舞台进深22米，可以考虑将第二道幕设计在9米位置，第三道幕设计在18米位置，18-22米的位置作为布景区域；5. 边沿幕：边沿幕设计在对开幕之间，细化舞台比例，避免侧台穿帮，一般原则为两道边沿幕之间距离为2-3米；如舞台进深22米，0-9米位置设计二道幕，在0-9米之间可以0-3米设计一道边沿幕，3-6米位置设计一道边沿幕，6-9米设计一道边沿幕（或用对开大幕代替也可以，对开大幕收回来可以视为一道边沿幕）；二道幕和三道幕之间也是按照以上方法设计；6. 天幕吊杆：天幕为舞台最后一道幕布，一般设计在舞台最后，也可与舞台后墙保留一定空间作为走场使用；7. 电影幕吊杆：电影幕吊杆，一般设计在大幕以后，第一道边沿幕以前的位置，从距离上看不会超过舞台台口线3米；8. 灯具吊杆：灯具吊杆分为顶光吊杆、逆光吊杆、天幕灯吊杆；9. 顶光吊杆：第一道顶光吊杆设计在大幕后侧，与大幕间距不低于300mm；第二道顶光吊杆设计在第一道边沿幕后侧，间距同样不低于300mm，第二道……以此类推；基本满足每两道顶光灯杆之间按照最大3米距离均匀分布；10. 逆光吊杆：第一道逆光吊杆，设计在第一道边沿幕前，与幕布间距不低于300mm；第二道逆光设计在第二道边沿幕前，与幕布间距不低于300mm；第三道……以此类推；基本满足每两道逆光灯杆之间按照最大3米距离均匀分布；11. 天幕灯吊杆：设计在距离天幕1.5-3米的位置，为了保证天幕灯具能完全均匀投射天幕，天幕灯杆的位置距离天幕不能过近；12. 效果灯墙：可以在天幕灯杆后区，天幕前，设计效果灯墙；13. 背景吊杆：剧场的演出功能，背景吊杆的数量和设计位置，起很大作用，一般天幕灯杆后侧集中设计多道背景吊杆，每两道吊杆之间距离最小200mm；同时在顶光、逆光之间，或者有空间的位置，都可以穿插设计背景吊杆；背景吊杆分布在整个舞台上空的各个位置；14. 侧光吊龙（或灯杆）：设计在舞台侧台，可采用吊龙方式或灯杆方式；90度投射舞台中心；15. 柱光：设计在台口两侧，45度投射舞台中心；16. 舞台外侧：主要有面光、耳光，一般面光与台口成45度投射角。
毕业设计 舞台特效控制系统
摘要舞台机械自动化控制系统是一个集舞台机械、电力电子技术、网络技术、电视技术、声学、美学等多学科、多界面相互结合的宏大的科学艺术体系。
目前舞台机械自动化设备及其运动的控制已经成为一项重要的研究课题，德国、日本、英国、美国等都有专门的生产厂家和相关的研究机构，它们的历史悠久、经验丰富、产品质量比较高，但价格相对来说比较昂贵。
因此，如果我们能开发出一套技术先进、性能稳定可靠的舞台机械自动化控制系统，那么就能节约成本，降低国家的投资，从而推动我国舞台机械行业的发展。
目前，从设计水平、整体工艺、控制性能以及投资费用方面来看，我国的舞台机械自动化设备同欧洲产品仍有一定差距。
所以，立足于我国国情，研究开发高性能、低成本的舞台机械自动化设备及运动控制系统具有很大的实用价值。
本文针对大型舞剧《粉末春秋》主舞台的配置方案，首先，阐明了系统的硬件选型、组成，控制线路的连接，其次编写了整个系统PLC控制程序，并进一步详细论述了PLC 实现多电动机同步控制策略。
本设计中由于选择了步进电机驱动电机，对于步进电机由于它是开环控制元件，为使得控制更加精确增加了反馈环节用到了线性位移传感器。
最后为舞台控制系统绘制了CAD步进电机的电气接线图。
关键词：同步控制步进电机线性位移传感器CAD PLC太原科技大学毕业设计（论文）ABSTRACTAutomatic stage machinery control system is a grand science and art system with stage machinery, electric power electronic technology, network technology, TV technology, acoustics, aesthetic science, and multiple interface combination. At present , automatic stage machinery equipment and motion control have become a significant research subject, Germany, Japan, Britain, the United States already have specialized manufacturer and related research institutes. They all have a long history, rich experience and higher product quality, but the price is relatively expensive. So, if we can develop a automatic stage machinery control system with advanced technology, stable and reliable performance, cost will be saved, and national investment will be lower, so as to promote the development of the industry of our country stage machinery.At present, from the level of design, the whole process, control performance and investment costs, there is still some distance between China and Europe in the automation equipment of stage machinery. So, that, being based on China's national conditions, we research and develop the automation equipment of stage machinery and motion control which is high-performance and lowcost , has certain practical value.This article aims at illustrating the configuration scheme of the large ballet "fenmo chun qiu". Firstly, expound the system hardware selection, composition, control circuit connection. Secondly, write the whole system of PLC control program, and further explain the realization synchronous motor PLC control strategy. This design due to choose the stepping motor driver motor, for step motor because it is the open loop control device, in order to make the control for more accurate feedback part , I use the linear displacement sensor. At last, draw a CAD step motor electrical hookup for the stage control system.keyword: synchronous, stepping motor, the linear displacement sensor,CAD,PLCII太原科技大学毕业设计（论文）目录第1章绪论 ············································································ - 1 -1.1项目的背景及国内外发展现状 ·································································- 1 -1.1.1项目的背景 ······················································································- 1 -1.1.2国内外发展现况 ··············································································- 1 -1.2课题研究的意义 ·························································································- 3 -1.3本文的主要研究工作 ·················································································- 3 -第2章系统的组成 ··································································· - 5 -2.1舞台特效控制系统的整体要求 ·································································- 5 -2.2电气部分组成 ·····························································································- 5 -2.2.1对电机数目的选取方案讨论 ··························································- 5 -2.2.2对电机类型的选取 ··········································································- 6 -2.2.3对转向控制系统中反馈环节器件的选择 ······································- 7 -2.2.4对主电机速动控制中调速方式的选择 ··········································- 8 -2.3硬件部分组成 ·····························································································- 8 -2.3.1PLC的选择 ························································································- 8 -2.3.2 CAD的简要介绍 ············································································- 13 -2.3.3硬件设计 ························································································- 13 -2.4软件设计 ···································································································- 14 -第3章舞台控制系统硬件设计·············································· - 15 -3.1舞台控制系统整体介绍 ···········································································- 15 -3.2舞台控制系统硬件设计 ···········································································- 17 -3.2.1舞台控制系统总体结构图如图3-3 ··············································- 17 -3.2.2步进电机的有关介绍 ····································································- 19 -3.3.3系统中步进电机的工作方式 ························································- 21 -第4章系统的软件设计 ························································· - 23 -4.1 PLC通信协议及本文采用的编程环境 ····················································- 23 -4.2 PLC程序设计 ····························································································- 25 -III太原科技大学毕业设计（论文）4.2.1 PLC控制信号定义 ·········································································- 26 -4.2.2 PLC实现舞台控制的程序 ·····························································- 26 -第5章系统的分析 ································································· - 31 -5.1系统分析 ···································································································- 31 -5.2控制方案的提出 ·······················································································- 32 -第6章结论············································································· - 35 -参考文献··················································································· - 36 -致谢 ·························································································· - 37 -附录 ························································································ - 38 -IV太原科技大学毕业设计（论文）第1章绪论1.1项目的背景及国内外发展现状1.1.1项目的背景随着人们文化、生活水平的提高，对舞台节目演出的质量要求也越来越高，舞台的现代化、智能化是必然的发展趋势。
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目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (2)Key words (2)1 概述 (3)1.1舞台吊杆控制系统发展的状况 (3)1.2变频器技术的发展状况 (4)1.3PLC发展状况 (5)1.4本课题研究的意义 (6)2 舞台吊杆控制系统整体设计 (7)2.1系统功能及结构框图 (7)2.1.1系统功能 (7)2.1.2 系统结构框图 (7)2.2电动机的选型 (7)2.3变频器的选型 (8)2.4 PLC的选型 (9)3 舞台吊杆控制系统的实现 (11)3.1自动控制电路的设计 (11)3.1.1 PLC控制部分 (12)3.1.2 PLC控制变频器 (13)3.1.3变频器控制电动机 (14)3.2手动控制电路的设计 (16)3.3配电系统电路设计 (16)4 结论 (17)参考文献 (18)舞台吊杆控制系统设计摘要：现代化的影剧院，需要现代化的舞台设备。
才能在科学技术日益更新的今天，凭借自身的实力吸引更多观众。
而在现代化舞台设备中占举足轻重地位的设备，便是舞台吊杆。
舞台吊杆是影剧院起吊景物、幕布、灯光等专用设备，此设备首先应安全，同时也应具备灵活，操作简单、外形美观等。
只有更新才适应未来发展的需要。
因此笑者设计一套舞台吊控制系统。
本文分析了舞台吊杆控制系统的主要信息，以模块化设计思想，利用手动和自动控制电路来实现其功能。
舞台吊杆控制系统的自动功能由控制器PLC来控制变频器实现，手动功能通过接触器逻辑电路来实现。
每根吊杆用手动按钮来控制其上升和下降。
课题的第一部分介绍了舞台吊杆控制系统发展状况，变频器发展状况，PLC发展状况及课题研究的意义。
第二部分介绍了舞台吊杆控制系统的整体设计。
第三部分介绍了舞台吊杆控制系统的实现，这是系统的核心部分。
第四部分介绍了系统的结论。
关键词：舞台吊杆；控制系统；变频器；PLCThe control system of the stage boom design Abstract:Modern movie theaters need modern stage equipment. In an increasingly science andtechnology can update today, with their own strengths to attract more viewers. In modern stage equipment for a status of the equipment is launching stage. Stage bar is lifting features movie theaters, theater curtain, lighting, and other special equipment, the equipment should first security, but also should be flexible, simple to operate, shape aesthetic. Only updated to meet the needs of future development. So laugh design a set of control systems.This paper has analyzed the stage bar control system main information, the modular design thought, the use manual and the automatic circuit realizes its function. The stage bar control system automatic function controls the frequency changer realization by controller PLC, the manual function realizes through the contact device logic circuit. Each bar controls its rise and the drop with the manual button.Part I introduced stage bar control systems development, transducer development, PLC development and task research significance. Part II introduced the overall design stage bar control systems. Part III introduced stage bar control system’s achieved; this is the core of the system. Part IV introduced system’s conclusionKey words：Stage Bar ;Control system ;Inverter ;PLC1 概述1.1舞台吊杆控制系统发展的状况舞台吊杆的主要任务是演出时的换景和载人，80年代以前，由于经济条件的限制，大多数舞台机械是定速控制。
极少数使用的是直流调速，其调速成本高，造成使用不能普及。
舞台吊杆制定工作起步较因此早成型较晚，但标准的起点较高，对系统的兼容性和发展的前瞻性考虑较多、较全面，得到较多制造商的支持。
舞台吊杆是一门依赖技术和设备的艺术，离开了设备，将一事无成。
为此，舞台吊杆界对科学的进步特别予以关注并且有一种独特的敏感。
在当前网络技术大行其道的局面下，吊杆控制业同样不甘寂寞，也在探索搭建自己的网络系统。
其实，舞台吊杆本来就是一个控制回路众多的复杂的系统。
随着技术的发展和对吊杆艺术性要求的不断提高，在电视舞台上出现了大量的效果吊杆。
这就出现了一台大型晚会上出现多根吊杆同时工作的情景。
这么多吊杆同时工作，控制信号的精度和同步都是一个令人头疼的问题。
随着计算机技术的发展，使得众多吊杆和器械统一在一个大型舞台下成为可能。
这也是吊杆控制业发展网络的初衷。
随着戏剧改革的不断演进，对舞台机械的功能要求也越发的增多。
原先的机械以越来越不能满足现在和将来的要求，面对现状，穷则变变则通，通则久。
只有更新才是适应未来发展的需要。
以往的所谓多功能舞台被认为能够容纳多种内容的文艺演出和其他活动，如电影、会议、交响乐、歌剧舞剧、流行音乐和杂技演出等等。
如此之多的功能集于一身，必然会产生视觉的、听觉的、舞台演出条件等等的多方面缺陷。
现代科学技术的重大突破和发展，为剧场适应多种演出条件提供了可能性。
舞台吊杆的预先设计和程序控制的运用，使舞台吊杆成为剧场工程中为演出服务的一项重要的因素；舞台机械设备的水平和垂直移动装置普遍使用并日臻完善。
这些剧场科技的发明和革新，为剧场提供了优越的条件。
运用现代科学技术进行剧场设计思想逐渐形成，并越来越显示出它的生命力，为新型的、适应不同剧种要求的剧场发展奠定了基础。
现代多功能剧场的适应性特点，实质上是产生于工程技术方面而不是在建筑设计方面，它是运用现代的工程技术手段和计算机控制，使剧场的某些部分根据表演艺术的演出要求，进行适应需要的调整和变动。
表演艺术是文明的表征、时代的心声,是生活的高度提炼和概括,而剧场是表演艺术的载体,它是一门综合性很强的艺术,离不开各种造型艺术、科学和工程技术相佐.在历史上,这两者都不断受到来自三方面力量的影响:其一是为各个时代政治、经济和社会文化因素所左右;其二是受到文学艺术思潮起伏的震荡;其三是来自科学技术及生产力方面的强有力的推动.这三方面的因素既相互影响,又都被笼罩在传统习惯的文化氛围中,表演艺术与剧场的发展是人类文明演化的一面镜子,这是历史的普遍现象与一般规律。
“大幕升起时观众常常对舞台布景发出赞美之声，从这里可以衡量对人类经历的形象化解释的爱好，它是架上绘画所不能提供的。
现代艺术的许多奇思异想在舞台上获得了新的价值，那是由于这样一个事实：它们能有效的图示或象征一些思想，这些思想重新估价和阐明了支撑着今日现实的力量。
”任何戏剧表演都在空间中进行，而舞剧舞台空间的概念，还包含了伴随舞蹈演员动作空间的时间跨度性和舞台形象组合的延展性。
由于舞剧的主要表演形式特性——失去了语言表达,但却大大的强化了形体语言的表现力。
它虽然具有一定的特指性和限制，但同时也具有了极大的抽象和意向性的表达空间。
“歌曲能够生动地传递剧中人物的心声，而舞蹈的力量则能够使言辞缺席的时刻充满强烈的感染力。
”借助音乐语言形象的帮助，能引发观者由抽象到具象的无限艺术联想，从而能更强烈的表现人类情感中最深层，最隐秘的情绪感受。
由于舞剧艺术形式的这种特性，这就要求舞剧舞台空间环境具有较大的宽泛性，无论风格样式多么不同，设计者须在一个舞台空间中，合理巧妙的提供不同层次的动作空间，而这种空间不但应利于肢体语言的展现，能最大限度的适应独舞、双人舞、群舞及场面的组合空间调度和节奏变化，而且它的典型环境属性是随着戏剧情节的发展变化而改变的。
在戏剧表演不间断的情况下，舞美设计师常常利用灯光的变化等艺术手段，在一个相对固定的舞台空间环境中，当众转换布景形象，变化环境空间，而观众接受和认可了这种环境的转换方式。
“在舞剧的结构上，打破了时空顺序和完整性，采用时空颠倒，时空交错，人物的主观意识与客观行为互相穿插，有时干脆省略情节，留下空白，用隐喻、象征、变形等手段展示人物的心理活动，形象空间中存在着形象组合的不确定性。
当前全国各地的文化事业随着经济建设的发展正呈蓬勃向上之势，各地纷纷立项建设舞台，这些舞台显然不同于五、六十年代的类型。
那时主要是适应大众对普及文化之急需，但财力又不足，因此建设了各种舞台。
因此，无论在舞台技术上或是舞台艺术上都应当是“精品”，同时又是精神文明建设和文化建设的一个窗口，具有导向性。
现在的这类舞台建设应该是能推动先进的、高层次文化的场所，它的功能应该是适应性的、现代的和完善的。
舞台吊杆工程是典型的文化设施工程，它科学地整合了文艺创作及导演艺术、灯光音响技术、游乐设备创意、工艺美术装潢和建筑工程配合以及自动化工程控制等等，是门类庞杂、学科繁多的艺术与技术有机结合的系统。
综合上述，我们不难看到，舞台吊杆控制系统网络化是新一代舞台吊杆控制方式。
它具有过去任何一种控制方式无法比拟的优点，虽然当前的应用水平和普及率因受到各种因素的制约还不高，但它的应用前景是不容质疑的。
1.2 变频器技术的发展状况变频技术是应交流电动机无级调速的需要而诞生的。