1、PLC舞台灯的控制毕业设计毕业设计课题名称： 舞台灯的PLC控制 毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入
2、学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）
3、。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它总 目 录第一部分 任务书 第二部分 开题报告 第三部分 毕业设计报告第 一 部 分任务书扬州工业职业
4、技术学院毕业设计任务书系 部电子信息工程系指导老师职称助教学生姓名班级0701机电技术学号设计题目舞台灯的PLC控制设计内容目标和要求一、毕业设计内容和目标：1、应用S7-300 PLC控制舞台灯系统的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。通过控制S7300 PLC的定时继电器的功能来实现舞台灯的运行。2、本次毕业设计目标：（1）通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC的编程和程序调试方法；（2）进一步熟悉PLC的I/O连接；（3）熟悉舞台灯等类似逻辑的工程实际的编程方法。二、毕业设计论文要求：1、提出选题的初步设想和研究目的；2、完成输入和输出分析；3、完成本毕业设计硬件组态和I/0分配
5、表； 4、完成本毕业设计梯形图控制程序设计； 5、完成程序调试；6、完成WinCC画面调试；7、根据本毕业设计的设计、编程、工作过程，形成符合学校规定的毕业设计书面文档。教研室审核系部审核第 二 部 分开题报告扬州工业职业技术学院 电子信息工程系10届 毕业设计（论文）开题报告书（表1）学生姓名专业班级学号题 目舞台灯的PLC控制指导教师职称助教学 位硕士题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它【课题的内容与要求】本次毕业设计内容是应用S7-300 PLC控制舞台灯系统的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。通过控制S7300 PLC的定时继电器的功能来实现舞台灯的熄灭，要求为打开日
6、光灯开关，日光灯亮，关闭日光灯开关，日光灯灭打开轻柔/激烈音响开关，轻柔/激烈音乐响，关闭轻柔/激烈音响开关，音响关闭。按下彩灯停止按钮：彩灯停止运作。按下眩目彩灯启动按钮，215号灯全闪，2次/秒。（如果启动彩灯时日光灯处于明亮状态，则日光灯在1秒后熄灭）【前言】随着科技的飞速发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中，PLC具有广泛的应用。PLC的一般特点：抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。PLC总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。【方案的比较与评价】可编程序控制器PLC是一
7、种数学运算操作的电子控制装置，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，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，并通过数字式或模拟式的输入，输出接口来控制各种类型的机械和生产过程。软件方面采用梯形图和SIMATIC Manager仿真软件进行程序的编写和调试。梯形图指令简单，使用方便，初学者容易理解和掌握，用它来对PLC进行编辑是最合适的选择。【预期的效果及指标】本毕业设计完成输入和输出分析，硬件组态和I/0分配表；梯形图控制程序设计，控制程序调试。实现舞台灯的各种闪烁形式。 本次设计的指标有编程简单，可在现场修改程序，可靠性高于继电器控制柜，体积小于继
8、电器控制柜，可将数据直接送入管理计算机，在扩展时，原系统只需很小变更。【进度安排】2010 年 02月 01日 - 2010 年 01 月 28 日 选题、调研、收集资料2010 年 03 月 02日 - 2010 年 03 月 22 日 论证、开题2010 年 03 月 25日 - 2010 年 04 月 21 日 设计（写作初稿）2010 年 04 月 24日 - 2010 年 05 月 21 日 修改、定稿、打印【参考文献】1胡学林.可编程控制器原理及应用.北京.电子工业出版社.2007.12胡学林.可编程控制器教程（提高篇）.北京.电子工业出版社.2005.83汪志峰.可编程控制器原理
9、及应用.西安.电子科技大学出版社.20044廖常初.S7-300/400PLC应用技术.北京.机械工业出版社.20055吴中俊，黄永红 .可编程序控制器原理及应用.北京.机械工业出版社.20046吕景泉.可编程控制器技术教程.北京：高等教育出版社.20017宋德玉.可编程序控制器原理及应用系统设计技术.北京.冶金工业出版社.20028郑晟，巩建平，张学.现代可编程序控制器原理与应用.北京：科学出版社.2003【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请说明理由）指导教师签章： 年 月 日 【系部意见】同意指导教师意见 不同意指导教师
10、意见（请说明理由） 其它（请说明）系（部）主任签章： 年 月 日舞台灯的PLC控制 刘坤 0701机电技术摘 要 随着科技的发展，无论在日常生活中，还是在工农业发展中，PLC具有广泛的应用。PLC的一般特点：抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。PLC总的发展趋势是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低成本、通信组网能力强。本舞台灯电路采用PLC为控制核心，具备开启和全部停止功能，这是一种PLC控制的自动灯光音响控制系统。应用此控制系统能显著提高劳动效率，减少劳动强度。关键词 高集成度 通信组网 舞台灯 PLCPLC c
11、ontrol of stage lightsLiu Kun 0701 Mechanical and electrical technologyAbstract：With the development of technology, whether in daily life, or in the industrial and agricultural development, PLC has a wide range of applications. PLC general features: anti-interference ability, high reliability, progr
12、amming simple and easy to use, easy to maintain, design, construction, commissioning period is short, easy to implement mechatronics. PLC general trend is: high-performance, high speed, high integration, high-capacity, small size, low cost, communications networking capability. The stage lighting ci
13、rcuit PLC as the control center, with open and all stop function, which is a PLC controlled lighting audio control systems. Application of this control system can significantly increase labor productivity, reduce labor intensity. Key words：High level of integration, Communication network, Stage ligh
14、ts, PLC前 言在PLC诞生之前，工业控制设备的主流品种是以继电器、接触器为主体的控制装置。继电器、接触器是一些电磁开关，后来随着工业自动化程度的不断提高，使用继电器电路构成工业控制系统的缺陷不断地暴露出来，在20世纪6070年代，社会的进步要求制造出小批量、多品种、多规格、低成本、高质量的产品以满足市场需要，不断的提出改善生产机械功能的要求。加上当时电子技术已经有了一定的发展，于是人们开始寻求一种以存储逻辑代替接线逻辑的新型工业控制设备，这就是我们现在所说的PLC。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了严格的抗干扰技术，具有很高的可靠性，从PLC的机
15、外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点以减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低，此外，PLC带有故障电路的自我检测功能，出现故障时可及时发出报警信息。PLC控制的自动灯光音响控制系统。应用此控制系统能显著提高劳动效率，减少劳动强度。第一章 绪论1.1 可编程控制器的概述1.1.1 PLC的起源虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通信技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致分为三大阶段：早期的PLC（20世纪60年代末到70年代中期）。早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的P
16、LC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时控制等。1.1.2 PLC的发展中期的PLC发展（20世纪70年代中期到80年代中、后期）。在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国、日本、德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。近期的PLC（20世纪80年代中、后期至今）。进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC
17、软、硬件功能发生了巨大变化。1.2 PLC的定义及特点1.2.1 可编程控制器可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置”。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。1.2.2 PLC的特点：1、可靠性高。PLC的MTBF一般在4000050000h以上，有的在10-20万h，且均有完善的自诊断功能。2、结构形式多样，
18、模块化组合灵活。有固定式适于小型系统或机床，组合式适于集控制系统。最少的PLC只有6点，而AB的ControlLogix系统的容量达128000点。3、功能强大。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。4、编程方便。控制具有极大灵活性。PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控
19、设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。5、适应工业环境。适应高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境以及电磁干扰环境。6、安装、维修简单。与DCS相比，价格低。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。7、当前PLC产品紧跟
20、现场总线的发展潮流。1.3 舞台灯的发展随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，在现代生活中，彩灯作为一种装饰，既可以增强人们的感观，起到广告宣传的作用，又可以增添节日气氛，为人们的生活增添亮丽，用在舞台上增强晚会灯光效果。随着电子技术的发展，应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展PLC技术的应用引起电子产品及系统开发的革命性变革。语言作为可编程逻辑器件的标准语言描述能力强，覆盖面广，抽象能力强，在实际应用中越来越广泛。在这个阶段，人们开始追求贯彻整个系统设计的自动化，可以从繁重的设计工作中彻底解脱出来，把精力集中在创造性的方案与概念构思上，从而可以提高设计效率，缩短产品的研制
21、周期。整个过程通过EDA工具自动完成，大大减轻了设计人员的工作强度，提高了设计质量，减少了出错的机会。本论文设计了一个舞台灯系统，它多用于酒吧，舞台的闪烁灯。系统采用可编程控制器（PLC）做控制，采用工业通用组态软件“组态王”设计控制界面，并最终完成直观方便的控制效果。1.4 毕业设计内容安排（1）完成输入和输出分析；（2）完成本毕业设计硬件组态和I/0分配表；（3）完成本毕业设计梯形图控制程序设计；（4）完成控制程序调试；（5）完成WinCC画面调试。第二章 S7-300系列PLC的配置及组态2.1 S7-300的系统组成简介S7-300系列的PLC是中型模板式PLC，各种模板（CPU模板、
22、信号模板SM、功能模板FM、通信模板CP、电源模板PS等）及人机界面（HMI），可以根据控制要求进行广泛的组合和扩展。CPU314一个机架上最多只能再安装八个信号模块或功能模块，最多可以扩展为四个机架。中央处理单元总是在0机架的2号槽位上，1号槽安装电源模块，3号槽总是安装接口模块，槽号4至11，可自由分配信号模块、功能块。2.1.1 S7-300的结构特点（1）采用集成的背板总线（Back-Plane Bus）；（2）采用DIN标准导轨，安装和更换模板方便；（3）硬件组态灵活；（4）机架扩展方便。2.1.2 S7-300的硬件组态S7-300的编程元件： （1）输入继电器I；（2）输出继电器
23、Q ；（3）辅助继电器M（或称为位存储器）；（4）外部输入寄存器 PI ；（5）外部输出寄存器PQ ；（6）定时器T(共5种)；（7）计数器C (共3种)；（8）8数据块寄存器DB；（9）本地数据寄存器L。2.2 S7-300的 IO地址组态2.2.1 S7-300的插槽地址S7-300的各个模板安装在机架的插槽上，不同的模板在插槽的安装位置是固定的。 如果选择了电源模板PS307，必须安装在1号槽位上。 CPU模板的安装位置紧挨着电源模板，安装在2号槽位上。 用于连接扩展机架的接口模板IM，安装在3号槽位上。 各种信号模板SM，安装在4号11号槽位上。从4号槽位开始，CPU为信号模板分配I0
24、地址，且根据信号模板的类型递增I0地址。2.2.2 S7-300的机架组态 电源模板PS307，必须安装在1号槽位上。CPU模板的安装位置紧挨着电源模板，安装在2号槽位上。用于连接扩展机架的接口模板IM，安装在3号槽位上。各种信号模板SM，安装在4号11号槽位。2.3 PLC控制舞台灯系统的任务要求打开开关1、音乐响，1号灯亮。2、1秒后2、6、7、15号灯亮。3、1秒后3、5、8、14号灯亮。4、1秒后4、9、13号灯亮。5、1秒后10、11、12号灯亮。6、2秒后除1号灯外全灭。7、1秒后2、3、4、5、6号灯亮。8、1秒后7、8、9、10、11、12、13、14、15号灯亮。9、2秒后除
25、1号灯外全灭。10、1秒后除1号灯外全闪烁5秒，1次/秒。11、2秒后循环第二步到第十步。2.4 PLC控制舞台灯系统输入/输出分析（1）输入：启动按钮，停止按钮。（2）输出：1号灯，2号灯，3号灯，4号灯，5号灯，6号灯，7号灯，8号灯，9号灯，10号灯，11号灯，12号灯，13号灯，14号灯，15号灯，音响。2.5 PLC控制舞台灯系统的硬件组态本系统的硬件组态如图2-5所示图2-5 硬件组态图2.6 PLC控制舞台灯系统的I/0分配表表2-6 PLC控制舞台灯系统的I/0分配表输入/输出电器元件I/0地址作用输入启动按钮I1.0启动系统停止按钮I0.0停止系统输出音 响Q4.0控制音响1
26、号灯Q4.1控制1号灯2号灯Q4.2控制2号灯3号灯Q4.3控制3号灯4号灯Q4.4控制4号灯5号灯Q4.5控制5号灯6号灯Q4.6控制6号灯7号灯Q4.7控制7号灯8号灯Q5.6控制8号灯9号灯Q5.7控制9号灯10号灯Q5.0控制10号灯11号灯Q5.1控制11号灯12号灯Q5.2控制12号灯13号灯Q5.3控制13号灯14号灯Q5.4控制14号灯15号灯Q5.5控制15号灯第三章 S7-300的指令系统及编程3.1 STEP 7的指令结构（1）指令组成在STEP 7中，根据采用的程序编辑器（LADSTLFBD）不同，有梯形逻辑指令LAD，语句指令STL和功能块图指令FBD。（2）位逻辑指
27、令 位逻辑指令包含位逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令和位测试指令等。可以使用位逻辑指令扫描布尔（BOOL）操作数的状态，通过“与（AND）”、“或（OR）”、“异或（XOR）”及其组合操作实现逻辑操作。逻辑操作结果（RLO）用于赋值、置位/复位布尔操作数，也控制定时器和计数器的运行。 （3）位逻辑运算指令 位逻辑运算指令是对“0”或“1”的操作数进行扫描，经过相应的位逻辑运算，将逻辑运算结果“0”或“1”送到状态字的RLO位。 标准触点指令标准触点指令是指“与”及“与非”指令、“或”及“或非”指令、“异或”及“异或非” 指令 。标准触点：动合（常开）：常闭（动断）： 输出指令：逻辑串输出指
28、令（输出线圈）：中间输出指令： 跳变沿检测指令RLO 跳变沿检测指令：RLO正跳沿检测 RLO负跳沿检测 （4）计数器指令 在S7-300的CPU的存储器中留有一块区域用于存储计数器的计数值，每个计数器需要2 byte，不同的CPU模板，用于计数器的存储区域也不同，最多允许使用64512个计数器。 在S7-300中有3种计数器可供选择，如图3-1所示 图3-1 计数器结构图（5）比较指令 比较指令用于对累加器2与累加器1中的数据进行比较。数据类型可以是整数、长整数或实数，但是要确保进行比较的两个数据的类型相同。 应用比较指令的比较类型有：等于、不等于、大于、小于、大于等于、小于等于。如果比较的
29、结果为真，则RLO为1，否则为0。3.2 PLC控制舞台灯系统的程序（1）按下启动按钮I0.1，系统启动。（2）辅助继电器M0.1控制音响启动，T1运行2秒。（3）辅助继电器M0.1控制1号灯亮。（4）T2得电，2号灯的控制。（5）T3得电，三号灯的控制。（6）T4得电，4号灯亮。（7）T3得电 5号灯亮。（8）T2得电，6号灯亮。（9）T2得电，7号灯亮。（10）T3得电，8号灯亮。（11）T4得电，9号灯亮。（12）T5得电，10号灯亮。（13）T5得电，11号灯亮。（14）T5得电，12号灯亮。（15）T4得电，13号灯亮。（16）T3得电，14号灯亮。（17）T2得电，15号灯亮第四章
30、 模拟软件S7-PLCSIM调试程序4.1 S7-PLC模拟软件S7-PLCSIM简介 S7-PLCSIM模拟软件是在STEP-7环境下，不用连接任何S7系列的PLC（CPU或I0模板），而是通过仿真的方法运行和测试用户的应用程序。 S7-PLCSIM提供了简单的界面，可以用编程的方法（如改变输入的通断状态，输入值的变化）来监控和修改不同的参数，也可以使用变量表（VAT）进行监控和修改变量。 4.1.1 S7-PLCSIM的特性简介（1）S7-PLCSIM的功能是很强的，可以使用STEP-7的所有工具监控和调整模拟PLC的性能，通过S7-PLCSIM，STEP-7的工作过程与真实的PLC相比，差别很小。 （2）在SIMATIC Manag
