舞台灯光控制系统设计

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)

第4章软件设计 (24)

4.1 step7介绍 (24)

4.2程序流程图 (24)

4.3程序设计 (26)

4.4 PID控制的设计 (29)

4.4.1PID参数整定 (31)

第5章系统测试 (32)

5.1测试的目的 (32)

5.2彩灯部分的仿真 (32)

5.2.1仿真软件的选择 (32)

5.2.2仿真过程 (32)

5.2.3仿真结果 (35)

5.3升降舞台的仿真 (36)

5.3.1仿真软件的选择 (36)

5.3.2 仿真结果 (36)

第6章结论 (39)

致谢 (40)

参考文献 (41)

附录 (42)

摘要

为了解决解决过去简单机械式的舞台灯光控制方式的效率低和效果差的问题和升降舞台无法同步升降而导致演出事故时有发生的问题。本文设计了一种基于西门子s7-200的舞台灯光控制系统。本次设计中，针对舞台灯数量较多，且闪烁效果多变的特点。结合PLC 控制的优点，通过PLC的多种程序指令实现对舞台上28盏灯亮灭的控制。通过对时间继电器的控制来实现不同的闪烁效果。通过S7-200Sim2.0仿真证明采用PLC控制能够稳定控制舞台灯光有规律的亮灭，达到了预期的设计目的。其次，针对升降舞台同步控制系统大惯性、非线性、时变性等特点，结合常规PID控制的优点，提出了PID控制算法用于升降舞台系统的同步控制。通过MATLAB仿真证明采用PID控制算法能达到系统同步性、快速性、稳定性的要求。

关键词：舞台灯光，PLC控制，同步升降

ABSTRACT

In order to solve the issue that the way of simple mechanical stage lighting control mode is low efficiency and poor effect and platform lift cannot be synchronized lifting so that cause stage accident happened from time to tome. This graduation project is about a stage lighting control system based on Siemens s7-200. In this design, the number of stage lamps is large, and the characteristics of the flicker are varied. Combined with the advantages of PLC control, the control of 28 lights on stage is realized through PLC. Different flicker effects are achieved by controlling the time relay. Through the s7-200sim2.0 simulation, it is proved that PLC control can control the lighting of stage stably, and achieve the desired design goal. Secondly, in view of the lifting stage synchronization control system of big inertia, nonlinear and time-varying characteristics, combined with the advantages of conventional PID control, PID control algorithm is proposed for elevator stage of synchronous control system. MATLAB simulation shows that the PID control algorithm can meet the requirements of system synchronization, speed and stability.

Key words: stage lighting，PLC control，synchronous lift