基于plc的舞台灯光设计本科毕业设计论文(编辑修改稿)

基于plc的舞台灯光设计本科毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

LC 以外绝大多数 PLC 均采用模块化结构 PLC 的各个部件包括 CPU 电源 I/O 等均采用模块化设计由机架及电缆将各模块连接起来系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 （ 4）编程简单易学。 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式对使用者来说不需要具备计算机的专门知识因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 （ 5） 安装简单维修方便。 PLC 不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接即可投入运行 , 各种模块上均有运行和故障指示装置便于用户了解运行情况和查找故障 , 由于采用模块化结构因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复运行。 PLC 的功能 （ 1） 逻辑控制 （ 2） 定时控制 （ 3） 计数控制 （ 4） 步进（顺序）控制 （ 5） PID 控制（ 6） 数据控制 (PLC 具有数据处理能力 )（ 7） 通信和联网 （ 8） 其它 PLC 还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块， CRT 模块。 可编程控制器的基本性能可用如下八条予以概括： 工作速度 工作速度是指 PLC的 CPU执行指令的速度及对急需处理的输入信号的响应速度。 工作速度是 PLC 工作的基础。 速度高了，才可能通过运行程序实现控制，才可能不断扩大控制规模，才可能发挥 PLC 的多种多样的作用。 PLC 的指令是很多的。 不同的 PLC 指令的条数也不同。 少的几十条，多的几百条。 指令不同，执行的时间也不同。 但各种 PLC 总有一些基本指令，而且各种 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 6 的 PLC 都有这些基本指令 ，故常以执行一条基本指令的时间来衡量这个速度。 这个时间当然越短越好，已从微秒级缩短到零点微秒级。 并随着微处理器技术的进步，这个时间还在缩短。 执行时间短可加快 PLC 对一般输入信号的响应速度。 从讨论 PLC 的工作原理知，从对 PLC 加入输入信号，到 PLC 产生输出，最理想的情况也要延迟一个 PLC运行程序的周期。 因为 PLC 监测到输入信号，经运行程序后产生的输出，才是对输入信号的响应。 不理想时，还要多延长一个周期。 当输入信号送入 PLC 时， PLC的输入刷新正好结束，就是这种情况。 这时，要多等待一个周期， PLC 的输入映射区 才能接受到这个新的输入信号。 对一般的输入信号，这个延迟虽可以接受，但对急需响应的输入信号，就不能接受了。 对急需处理的输入信号延迟多长时间PLC 能予以响应，要另作要求。 为了处理急需响应的输入信号， PLC 有种种措施。 不同的 PLC 措施也不完全相同，提高响应速度的效果也不同。 一般的作法是采用输入中断，然后再输出即时刷新，即中断程序运行后，有关的输出点立即刷新，而不等到整个程序运行结束后再刷新。 这个效果可从两个方面来衡量：一是能否对几个输入信号作快速响应；二是快速响应的速度有多快。 多数 PLC 都可对一个或多个输入点 作快速响应，快速响应时间仅几个毫秒。 性能高的、大型的 PLC 响应点数更多。 工作速度关系到 PLC 对输入信号的响应速度，是 PLC 对系统控制是否及时的前提。 控制不及时，就不可能准确与可靠，特别是对一些需作快速响应的系统。 这就是把工作速度作为 PLC 第一指标的原因。 控制规模 控制规模代表 PLC 控制能力，看其能对多少输入、输出点及对多少路模拟进行控制。 控制规模与速度有关。 因为规模大了，用户程序也长，执行指令的速度不快，势必延长 PLC 循环的时间，也必然会延长 PLC 对输入信号的响应。 为了避免这个情况， PLC 的工作速 度就要快。 所以，大型 PLC 的工作速度总是比小的要快。 控制规模还与内存区的大小有关。 规模大，用户程序长，要求有更大的用户存储区。 同时点数多，系统的存储器输入、输出的信号区（输入输出继电器区或称输入、输出映射区）也大。 这个区大，相应地内部器件也要增多，这些都要求有更大的系统存储区。 控制规模还与输入、输出电路数有关。 如控制规模为 1024 点，那就得有 1024条 I/O 电路。 这些电路集成于 I/O 模块中，而每个模块有多少路的 I/O 点总是有数的。 所以，规模大，所使用的模块也多。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 控制规模还与 PLC 指令系统有关。 规模大的 PLC 指令条数多，指令的功能也强，才能应付对点数多的系统进行控制的需要。 控制规模是对 PLC 其它性能指标起着制约作用的指标；也是 PLC 划分为微、小、中、大和特大型的标准。 组成模块 PLC 的结构虽有箱体及模块式之分，但从质上看，箱体也是模块，只是它集成了更多的功能。 在此，不妨把 PLC 的模块组成当作所有 PLC 的结构性能。 这个性输入刷新正好结束，就是这种情况。 这时，要多等待一个周期， PLC 的输入映射区才能接受到这个新的输入信号。 对一般的输入信号，这个延迟虽可以接受，但对急需响应的输入信号，就不能接受了。 对急 需处理的输入信号延迟多长时间PLC 能予以响应，要另作要求。 为了处理急需响应的输入信号， PLC 有种种措施。 不同的 PLC 措施也不完全相同，提高响应速度的效果也不同。 一般的作法是采用输入中断，然后再输出即时刷新，即中断程序运行后，有关的输出点立即刷新，而不等到整个程序运行结束后再刷新。 这个效果可从两个方面来衡量：一是能否对几个输入信号作快速响应；二是快速响应的速度有多快。 多数 PLC 都可对一个或多个输入点作快速响应，快速响应时间仅几个毫秒。 性能高的、大型的 PLC 响应点数更多。 工作速度关系到 PLC 对输入信号的响 应速度，是 PLC 对系统控制是否及时的前提。 控制不及时，就不可能准确与可靠，特别是对一些需作快速响应的系统。 这就是把工作速度作为 PLC 第一指标的原因。 内存容量 PLC 内存有用户及系统两大部分。 用户内存主要用以存储用户程序，个别的还将其中的一部分划为系统所用。 系统内存是与 CPU 配置在一起的。 CPU 既要具备访问这些内存的能力，还应提供相应的存储介质。 用户内存大小与可存储的用户程序量有关。 内存大，可存储的程序量大，也就可进行更为复杂的控制。 从发展趋势看，内存容量总是在不断增大着。 大型PLC 的内存容量可达几十 k，以至于一百多 k。 系统内存对于用户，主要体现在PLC 能提供多少内部器件。 不同的内部器件占据系统内存的不同区域。 在物理上并无这些器件，仅仅为 RAM。 但通过运行程序进行使用时，给使用者提供的却实实在在有这些器件。 内存器件种类越多，数量越多，越便于 PLC 进行种种逻辑量及模拟控制。 它也是代表 PLC 性能的重要指标。 PLC 内部器件有： 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8 I/O 继电器，或称映射区。 它与 PLC 所能控制的 I/O 点数及模拟量的路数直接相关。 内部继电器数，有的称为标志位数，代表着 PLC 的内部继电器数。 它与 I/O 继电器区相联系着，有时与后 者相联系进行处理。 内部继电器多，便于PLC 建立复杂的时序关系，以实现多种多样的控制要求。 一般讲，内部继电器数比 I/O 继电器要多得多。 有的内部继电器还可丢电保持，即它的状态（ ON 或 OFF）、 PLC 丢电后，靠内部电池仍予以保持。 再上电后可继续丢电前的状态。 保持继电器可增强 PLC 控制能力，特别对记录故障，故障排除后恢复运行，更显得有用。 定时器，可进行定时控制。 定时值可任意设定。 定时器有多少，设定范围有多大，设定值的分辨率又是多少，这些都代表定时器件的性能。 计数器，可进行计数，到达某设定计数值可发送相应信号。 可进行什么样的计数，计数范围多大，怎么设定，有多少计数器，则是 PLC 计数器性能的代表指标。 数据存储区，用以存储工作数据。 多以字、两字或多字为单位予以使用，是PLC 进行模拟量控制，或记录数据所必不可少的。 这个存储区的大小代表 PLC 的性能也是越大越好。 趋势也是越来越大。 小型机也如此。 如日本 OMRON 公司的CQM1 机，其 DM区就有 6k 字。 而过去同是小型机的 C60P 的 DM 区才 64 个字。 大型机的 DM 可达 10K 以至几十 K。 此外还有其它一些内部器件，了解某 PLC 性能时，也都必须掌握它。 内部器件也是 PLC 指令的操作数，不 弄清楚是无法编程的。 指令系统 PLC 有多少条指令，各条指令又具有什么功能，是了解与使用 PLC 的重要方面。 你不懂 PLC 指令怎么编程，没有程序， PLC 又怎么工作。 PLC 的指令越来越多，越来越丰富。 功能很强的指令，综合多种作用的指令日见增多。 PLC 的指令繁多，但主要的有这么几种类型： 基本逻辑指令，用于处理逻辑关系，以实现逻辑控制。 这类指令不管什么样的 PLC 都总是有的。 数据处理指令，用于处理数据，如译码，编码，传送、移位等等。 数据运算指令，用于进数据的运算，如十、一、 X、 / 等，可进行整形数计算，有的 还可浮点数运算；也可进行逻辑量运算，等等。 流程控制指令，用以控制程序运行流程。 PLC 的用户程序一般是从零地址的指令开始执行，按顺序推进。 但遇到流程控制指令也可作相应改变。 流程控制指令也较多，运用得好，可使程序简练，并便于调试与阅读。 状态监控指令，用以监视及记录 PLC 及其控制系统的工作状态，对提高 PLC控制系统的工作可靠性大有帮助。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 9 当然，并不是所有的 PLC 都有上述那么多类的指令，也不是有的 PLC 仅有上述几类指令。 以上只是指出几个例子，说明要从哪几个方面了解 PLC 指令，从中也可大致看出指令的多少及功能将怎 样影响 PLC 的性能。 除了指令，为进行通讯，PLC 还有相应的协议与通讯指令或命令，这些也反映了 PLC 的性能。 支持软件 为了便于编制 PLC 程序，多数 PLC 厂家都开发有关计算机支持软件。 从本质上讲， PLC 所能识别的只是机器语言。 它之所以能使用一些助记符语言、梯形图语言、流程图语言，以至高级语言，全靠为使用这些语言而开发的种种软件。 助记符语言是最基本也是最简单的 PLC 语言。 它类似计算机的汇编语言， PLC的指令系统就是用这种语言表达的。 这种语言仅使用文字符号，所使用的编程工具简单，用简易编程器即可。 所以，多数 PLC 都配备有这种语言。 梯形图语言是图形语言，它用类似于继电器电路图的符号表达 PLC 实现控制的逻辑关系。 这种语言与符号语言有对应关系，很容易互相转换，并便于电气工程师了解与熟悉，故用得很普遍，几乎所有的 PLC 都开发有这种语言。 由于它是用图形表达，小的编程器不好使用它，得有较大的液晶画面的编程器，才能使用它。 多数是在计算机对 PLC 编程时，才使用这种语言。 流程图语言，它也 是图形语言，不过所用的符号不与电气元件符号相似，而与计算机用的流程图符号相似，便干计算机工作人员了解与熟悉。 流程图语言与符号语言也有一一对应关系，只是它对应的符号语言与梯形图的对应不一样。 熟悉计算机而又未从事过一般电气工作的人员，乐于用这种语言对 PLC 编程。 日本OMRON 公司开发的 F 系列机就是使用这种语言。 梯形图与流程图混合语言。 这种语言，梯形图与流程图两者兼用，可使 PLC程序结构化。 它用流程图把 PLC 程序划分成若干结构块，并规范块间的逻辑联系。 用梯形图再确定块中的种种量间的逻辑关系。 这种混合语言有不同的 实现方法，而且多用于大型的 PLC 的编程。 高级语言， PLC 编程也可以使用高级语言，如 BASIC、 C 语言等。 可以在 DOS，也可在 WINDOWS 平台上运行。 关键在于要把用高级语言编写的程序转换成助记符语言，或直接转换成 PLC 所能识别的机器语言。 从根本上讲，只要能实现这个转换的，什么高级语言都可以。 而编写这个转换的软件工作量很大，当然应由有关厂家开发与提供。 当前不少 PLC 厂家已有提供。 如 GE－ FANAC 的 PLC 就提供有可用 C 语言编程的软件。 再前进一步，从理论上讲使用自然语言编程也是完全可能的。 只是要下力气去开发， 以及市场有这个需要。 支持软件不仅编制 PLC 程序需要，监控 PLC 运行，特别是监视 PLC 所控制的系统的工作状况也需要。 所以，多数支持编程的软件，也具有监视 PLC 工作的功 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 10 能。 此外，也有专用于监控 PLC 工作的软件，它多与 PLC 的监视终端连用。 有的PLC 厂家或第三方厂家还开发了使用 PLC 的组态软件，用以实现计算机对 PLC 控制系统监控，以及与 PLC 交换数据。