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基于PLC的舞台灯光控制.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.29M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    目 录
    第1章 FXP
    1.1产品系列介绍
    1.2 FXPL
    1.2.1产品简介
    1.2.2性能规格
    第2章舞台灯光的介绍
    2.1发展
    2.2功能
    2.3作用
    2.4设计原则
    第三章 方案设计
    3.1设计目的与要求
    3.2 设计内容与控制要求
    3.3流程图
    3.5输入输出分配表
    3.6梯形图
    3.7指令表
    第4章方案调试
    第5章心得体会
    参考文献
    课程名称：PLC 课程设计 设计题目： 基于 PLC 的舞台灯光模拟设计 院 电气工程系 系： 专 年 姓 业： 级： 名： 电子信息工程 2010 级 林 红 指导教师： 许金福 西南交通大学峨眉校区 年 月 日
    目 录 第 1 章 FX N2 PLC 简介 ................................................................................................................... 3 1.1 产品系列介绍 ...................................................................................................................... 3 1.2 FX N2 PLC .............................................................................................................................3 1.2.1 产品简介................................................................................................................... 3 1.2.2 性能规格................................................................................................................... 4 第 2 章 舞台灯光的介绍 .................................................................................................................. 6 2.1 发展 .......................................................................................................................................6 2.2 功能 .......................................................................................................................................7 2.3 作用 .......................................................................................................................................8 2.4 设计原则 .............................................................................................................................. 8 第三章 方案设计 .............................................................................................................................. 8 3.1 设计目的与要求 .................................................................................................................. 8 3.2 设计内容与控制要求......................................................................................................... 8 3.3 流程图 .................................................................................................................................. 9 3.5 输入输出分配表 ................................................................................................................ 10 3.6 梯形图 ................................................................................................................................ 11 3.7 指令表 ................................................................................................................................ 12 第 4 章 方案调试 ............................................................................................................................ 14 第 5 章 心得体会 ............................................................................................................................ 14 参考文献 ...........................................................................................................................................15
    第 1 章 FX N2 PLC 简介 1.1 产品系列介绍 PLC 是 Programmable Logic Controller 的缩写，即可编程控制器。 IEC 对 PLC 的定义：PLC 是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环 境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来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，并通过数字的、模拟的输入和 输出，控制各种类型的机械或生产过程。 三菱电机小型 PLC 经历了从 F 系列到 FX3U 系列的发展历程。 F 系列包括其改进型的 F1，F2 系列 PLC 为其第一代产品，20 世纪 90 年代 曾经有很高的市场占有率。目前已经停产，属于淘汰产品。 FX 系列是在 F1，F2 系列基础上开发的小型 PLC。早期产品有 2FX 系列和 0FX 系列，其性能已经比 F 系列有很大的提高。后来又推出来 FX 0 , S FX 0 N 系列的 代替产品 FX 1 , S FX 1 N 系列。而 FX , FX , FX , S FX 0 0 2 0 N 等系列产品也都已停产和淘 汰。 FX 1 , S FX 1 N 和 FX 2 N 为其第二代产品。 UFX 3 系列 PLC 是三菱电机在 2005 年开发的第三代产品。在整个 FX 系列中 是功能最强、速度最快、I/O 点数最多的小型 PLC。而且它完全可以兼容 FX 系列 PLC。因此，是目前三菱电机强力推广的机型。 FX FX , , 1 S 1 N 2 N 1.2 FX N2 PLC 1.2.1 产品简介 在第二代 FX 系列产品中， NFX 2 系列是端子排型的高性能标准型规格机型。 它的市场占有率也相当高，其适用于绝大多数单机控制，生产线控制和简单网络 控制的场合。 NFX 2 PLC 具有以下特点： （1）较高的运算速度。 NFX 2 的基本逻辑控制指令的执行时间为 0.08us/条， 缩短为 SFX1 / NFX1 的 1/6~1/3。功能指令的执行时间由 SFX1 / NFX1 的 3.7us/条缩短
    到 1.52us/条。 （2）较大的存储容量。 NFX 2 的内置 8000 步 RAM 存储器，如果扩展到一 个存储器盒，最大可以扩展到 16000 步存储容量。可以满足中型系统对程序容量 要求。 （3）强大的编程功能。 NFX 2 有丰富的编程软元件，有辅助继电器 3328 点， 状态元件 900 点，定时器 256 点，计数器 243 点，数据寄存器 8212 点，其于 Windows 平台，使用 GX Developer 编程软件和 GX Simulator6 仿真软件可以快速 地开发应用程序。 （4）灵活的 I/O 点数配置。 NFX 2 基本单元有 6 种风格，每个规格中又有 AC100/200V 和 DC24V 两种输入方式，有继电器、晶体管、双向晶闸管三种输 出形式。并配套开发了既有混合 I/O 扩展，又有单独输入扩展、输出扩展的众多 的扩展单元和扩展模块，使 NFX 2 的 I/O 点数的配置十分灵活。从 16 点到 256 点 都可以进行多种形式的组合。 （5）丰富的功能指令集。 NFX 2 的功能指令数目增加到 132 种 309 条，增加 了传送、移位、求补、浮点数运算、方根、三角运算等功能指令，使其应用范围 得到了扩大。 （6）众多的扩展功能模块和单元。 NFX 2 为扩展其应用领域范围，开发了众 多的特殊功能模块和单元，它们是模拟量（A/D 与 D/A 转换）模块、温度测量 与调节模块、高速计数模块、脉冲输出与定位模块、位置控制单元、转角检测单 元、网络扩展模块等。 （7）特有的网络控制能力。 NFX 2 通过内置式通信扩展板进行 RS-232C， RS-422，RS-485 标准通信接口扩展，实现 PLC 与 PLC 及 PLC 计算机与 PLC 的 互联，也可以通过网络主站与从站模块，实现网络控制功能， NFX 2 系列可作为 分布式 PLC 系统的主站，链接远程 I/O 模块，构成 cc-link，AS-i 分布式 PLC 系 统。 1.2.2 性能规格 项目 规格 备注 运转控制方式 通过储存的程序周期运转 I/O 控制方法 批次处理方法(当执行 END 指令时) I/O 指令可以刷新 运转处理时间 基本指令：0.8µs/指令 应用指令：1.52至几百µs/指令 编程语言 逻辑梯形图和指令清单 使用步进梯形图能生成 SFC 类型程序
    程式容量 指令数目 I/O 配置 辅 助 继 电 器 （M 线圈） 状 态 继 电 器 （S 线圈） 定 时 器 （T） 计 数 器 （C） 高 速 计 数 器 （C） 数 据 寄 存 器 （D） 8000步内置 基本顺序指令：27 步进梯形指令：2 应用指令：128 使用附加寄存盒可扩展到16000步 最大可用298条应用指令 最大硬体 I/O 配置点256，依赖于用户的选择（最大软件可设定地址输入256、 输出256） 一般 锁定 特殊 一般 锁定 初始 信 号 报 警 器 500点 2572点 256点 490点 400点 10点 100点 100毫秒 范围：0至3276.7秒200点 10毫秒 范围：0至327.67秒46点 M0至 M499 M500至 M3071 M8000至 M8255 S0至 S499 S500至 S899 S0至 S9 S900至 S999 T0至 T199 T200至 T245 1 毫 秒 保 持型 范围：0至32.767秒4点 T246至 T249 100毫秒 范围：0至3276.7秒6点 T250至 T255 一般16位 范围：0至32767数200点 锁定16位 100点（子系统） 一般32位 15点 锁定32位 15点 单相 单 相 c/w 起始 停止输入 双相 A/B 相 范 围 ： -2147483648 至 +2147483647数 一般规则：选择组合计数频率不大 于20KHz 的计数器组合 注意所有的计数器锁定 一般 200点 C0至 C199 类型：16位上计数器 C100至 C199 类型：16位上计数器 C200至 C219 类型：16位上/下计数器 C220至 C234 类型：16位上/下计数器 C235至 C240 6点 C241至 C245 5点 C246至 C250 5点 C251至 C255 5点 D0至 D199 类型：32位元件的16位数据存储寄存器 对
    锁定 7800点 文 件 寄 存 器 7000点 特殊 变址 用 于 CALL 256点 16点 128点 用于中断 6输入点、3定时器、6计数器 指标 （P） D200至 D7999 类型：32位元件的16位数据存储寄存器 对 D1000至 D7999通过14块500程式步的 参数设置 类型：16位数据存储寄存器 从 D8000至 D8255 类型：16位数据存储寄存器 V0至 V7以及 Z0至 Z7 类型：16位数据存储寄存器 P0至 P127 100*至150*和16*至18* (上升触发*=1，下降触发*=0，**=时间 (单位：毫秒)) 嵌套层次 用于 MC 和 MRC 时8点 N0至 N7 十进位 K 16位：-32768至+32768 32位：-2147483648至+2147483647 常数 十 六 进 位 H 浮点 16位：0000至 FFFF 32位：00000000至 FFFFFFFF 32位：±1.175*10，±3.403*10（不能直接输入） 第 2 章 舞台灯光的介绍 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。 2.1 发展 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 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，利用从丝织品上反射出来 的电弧光源来摹拟自然界的光色表现天空的幻觉。 20 世纪初瑞士舞台美术家 A.阿庇亚及英国导演、舞台美术家戈登·格雷先 后提出了灯光艺术造型理论，要求灯光表达出视觉雕塑感、音乐感和舞台空间中 的运动与节奏感。实践证明它为灯光艺术开拓了广阔的天地。在现代派的演出中， 未来主义和表现主义的演出都很重视舞台灯光的作用。如利用闪烁的灯光制造出 动荡的舞台气氛；以切光代替闭幕，制造舞台上的蒙太奇场面等。20 年代德国 导演 E.皮斯卡托首先在舞台上使用了电影手法。50 年代中捷克斯洛伐克的舞台 美术家 J.斯沃博达创造了多屏幕、多层次多角度的投映技术和不同的灯光塑形技 术，从而丰富了舞台灯光的造型语言，促进了灯光艺术的进一步发展。 中国宋代以后，舞台上就曾使用过人工照明，清代张岱的《陶庵梦忆》有文 字记载，彩灯也始于宋代。刘辉吉在演出《唐明皇游月宫》时就使用过灯光变化。 清代后期，宫中和民间都在演出“灯彩戏”。光绪十年(1884)慈禧寿诞时，一次 演出就用去蜡烛 448 枝，而民间演出的《牛郎织女》也用了许多喜鹊灯。辛亥革 命后，中国剧场一般使用汽灯或电灯照明。从 1933 年上海上演《怒吼吧，中国！》 时起，中国舞台上开始建立了舞台聚光投射系统。1954 年后，先后建成了一些 符合国际标准的剧场，引进并建立了中国自己的舞台灯光系列，发展了中国独特 的幻灯表现艺术。 2.2 功能 功能：①使舞台画面更清晰：使观众能够看清什么或舞台的某些角落不观众 看见（现性）。②加强舞台表演的效果：符合剧情需要，使背景显得自然，对剧 情发展直到衬托、暗示和诱导作用、调节气氛（演员、观众）。 舞台灯光的使用原则：①强度（指灯光的亮度）：必须有足够的灯光，使 观众能够看到颜色、外表和细节。②分配：包括灯光的使用分配和射向舞台的方 向分配，主体必须与配角和背景与明显不同（颜色）可亮度区别。③颜色：依靠 色纸、电脑调色等方式来满足剧情的需要。④变化：依剧情需要，使灯光的颜色、 亮度、运动进行变化。在舞台灯光的具体使用过程中，在减少某一光源前，应做 好增强下一光源的准备，除剧情的特殊需要外。尽是避免黑声，以免影响演职人 员的工作。
    2.3 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。 2.4 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； 第三章 方案设计 3.1 设计目的与要求 随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，PLC 在工业控制领域内得到十分 广泛地应用。从单机自动化到整条生产线的自动化，乃至整个工厂的生产自动化； 从柔性制造系统、工业机器人到分散式网络化控制系统，PLC 都承担着及其重要 的角色。从应用的角度来说，学习 PLC 技术不仅要靠掌握系统配置和编制程序 的方法，更需要通过具体的编程操作实践训练，系统集成（PLC 外部接线、输入 信号处理、输出控制对象、功能模块组装）实训，系统的调试、纠错和运行等实 践环节，才能不断加深对 PLC 指令功能及特点的理解和认识，掌握编程方法， 提高编程技巧，真正具备 PLC 技术的综合应用和设计能力。 3.2 设计内容与控制要求 本实验是用 PLC 构成舞台灯光控制系统，按启动按钮，按以下规律显示：  花样一：1-1 2-1 2 3-1 2 3 4-……至全亮保持 3 秒  花样二：16 灭-15 灭-14 灭-……至全灭保持 2 秒  花样三：8 9-7 8 9 10-6 7 8 9 10 11-至全亮保持 3 次，然后全部置 0  花样四：1-1 3-1 3 5-……至奇数灯全亮保持 3 秒，然后全部置 0
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