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。国家大剧院舞台机械工程的技术文件一成为剧场建设舞台机械设计的一个良好的例证，并为规舞台机械行业的技术和商业活动起到较大的作用。舞台设备发展到今天，是致力于这方面研究的众多科技工作者是分不开的，我们有必要先回顾我国舞台机械设备的发展进程。

解放前，我国舞台机械的发展非常缓慢，设备极其简陋。随着新中国的建立，在物质生活水平提高的同时，人们迫切需要提高科学文化水平，党和政府非常重视人民群众文化事业的发展，早在五十年代初就兴建了一批有代表性的典型剧场，配备了相当数量的舞台机械设备：手动吊杆，假台口，电动垂直吊杆等，虽

然控制手段还比较落后，但毕竟有了自己的舞台设备。到了六、七十年代，我国建成了一大批相对规模较大的剧场，最典型的是北京的人民大会堂，另外还有的友谊剧院、青年宫、剧院等。这些剧院都设置了较先进的平衡手动吊杆和假台口、甚至还有升降池。但在舞台机械这方面，还没有什么突破，不可否认，在舞台的发展方面，我国与发达国家还有相当大的差距。进入了八十年代以后由于我国经济条件好转，先后根据各自不同的演出功能要求，设计了各种不同类型的舞台机械：用于歌舞表演的中国剧院、用于戏剧表演的中央戏剧学院排练场、用于话剧演出的中国少儿艺术剧院等，这些舞台机械适应了不同的演出要求，丰富了人民的业余文化生活。

进入九十年代处，我国舞台机械方面又有了长足进步，先后建成了大剧院等一系列大型的较先进的现代化影剧院。这些剧院的舞台机械已经较为齐全，如台上舞台机械有匀速吊杆、电动伸缩大幕、活动假台口，还有灯光渡桥、灯光吊笼、天幕灯架等。台下舞台机械有机械伸降乐池、活动假台口，还有灯光渡桥、舞台伸降台、车台。特别是后舞台还有移动式转台，该设备具有可以电动行走到主台并可以旋转的功能，技术含量较高，应用较方便。这是，我国舞台机械化程度与世界先进水平之间的差距一逐渐缩小。

1.1.1舞台控制系统的发展现状

舞台控制系统发展经历了以下过程：

（1）采用STD工业控制机控制舞台机械设备

控制方法采用了光电隔离开关量输入输出，对吊杆、大幕、转台、车台和升降乐池进行控制。由于有效放电路STD5238板可以直接驱动中间继电器，以控制电机的正、反向旋转和停止。计算机判断控制对象的当前位置与将要到达

的位置是否一致，并发出相应的指令。对于升降台的控制，由于需要在任意位置停止、故采用了脉冲发生装置和脉冲输入/输出板，用Z80—CTC定时/计数器电路对所接收到的脉冲信号加以处理，发出相应的命令，控制升降台按预定的要求运行。若在吊杆、转台、电车等设备也安装上脉冲发生装置（编码器、霍尔元件等）。系统就可对这些设备进行计数控制，使其成为数控设备。

（2）采用PLC控制的舞台机械控制系统

近年来，由于可编程控制器（PLC）具有操作简单、运行可靠、性能稳定、功能齐全等特点，除了具有基本的开关量输出、输入模块外，还有多点I/O、A/D、D/A、高速计数器、模拟定时器、温度传感器等模块，其部一般还设有计数器、定时器、保持继电器、数据存储器，能够提供上千条指令完成数值计算功能和数据处理，具有响应速度快、实时性强、模块化结构组灵活、可靠性高的优点，并具有多种联网模式与计算机通讯。

（3）模糊控制用于舞台机械控制系统

在工业控制中，控制对象经常是时变的，非线性的。由于存在纯滞后，参数未知或存在漂移，其数学模型很难建立。因此采用传统的控制方法对这类被控制对象进行分析和综合是比较困难的。模糊控制作为一种语言控制器，近似的反映了最佳控制者—人的行为，无需预先获知被控对象的精确数学模型就可以获得满意的控制效果。模糊控制在实际中的应用越来越广，已经有将模糊控制应用于控制舞台的工程，主要控制如下：

①系统的启动

启动过程中要求调速器以合理的斜率跟综上给定的速度，启动过程要求平稳。在此系统中，以均匀加速来达到以上要求，且限制了最高斜率，启动过程在系统总行程的10%以完成。

②运动过程控制

当系统达到预定速度之后，采用单输入模糊控制策略来稳定或跟踪运行速度，这一过程主要是对速度进行稳定及追综，对位置的检测仅作为求取速度及判断减速制动时机的依据。

③系统减速及准确定位将变为主要矛盾，控制器的设计思想是：系统速度均匀降低，在到达指定位置时速度降到最低，再利用制动机构使其平稳的停在预