舞台灯光控制系统设计毕业论文（精华版）

1、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电子信息工程学院第 4 页，共 49 页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 日学 生 姓 名指 导 教 师设计（论文）题目舞台灯光控制系统设计主要研究内容掌握 plc 控制系统的设计方法， 掌握 plc 的编程方法， 利用 plc实现舞台灯光控制系统的设计。研究方法原理设计主要技术指标(或研究目标)1、掌握 plc 控制系统的设计方法。2、完成控制系统硬件

2、设计，给出控制系统原理图。3、完成控制系统软件设计，编制控制程序。教研室意见教研室主任（专业负责人）签字：年月 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iabstract .i.i.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

3、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 .1 1.2.5.1 两种同步控制方式的比较 .1 1.2.6 系统的输入输出分析 .1 2.第 3 章 硬件设计 .1.4.3.1 系统整体概述 .1.4.3.2 控制器的选择 .1.5.3.3 舞台灯的选型 .1.6.3.4 变频器的选择 .1.7.3.5 舞台灯光的 i/o 地址分配表 .1 7.3.6 舞台灯光控制系统电气原理图 .1 9.i第 4 章 软件设计 2.4.4.1 step7介绍 .2.4.4.2 程序流程图 .2.4.4.3 程序设计 .2.6.4.4 pi

4、d 控制的设计 .2.9.4.4.1pid 参数整定 .3.1.第 5 章 系统测试 .3.2.5.1 测试的目的 .3.2.5.2 彩灯部分的仿真 .3.2.5.2.1 仿真软件的选择 .3 2.5.2.2 仿真过程 .3.2.5.2.3 仿真结果 .3.5.5.3 升降舞台的仿真 .3.6.5.3.1 仿真软件的选择 .3 6.5.3.2 仿真结果 .3.6.第 6 章 结论 .3.9.致谢 .4.0.参考文献 .4.1.附录 .4.2.ii太原科技大学毕业设计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

5、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

6、台灯光， plc 控制，同步升降i第 6 页，共 49 页abstractin 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

7、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 achiev

8、ed 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 controlsystem ofbiginertia,nonlinear and time-varyingcharacterist

9、ics, 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

10、，plc control，synchronous liftii太原科技大学毕业设计第 1 章 绪论1.1 引言随着科学技术的不断发展以及人们审美水平的不断上升。在现代生活中，彩灯作为一种装饰可以用在很多场合。它不但可以增强美感还可以通过选择彩灯颜色以及控制彩灯的亮暗频率来烘托出特定的氛围。随着科技的发展，plc 技术在国内外控制领域中异军突起， 在实际生活中的应用越来越广泛。在这个发展的过程中，人们不再仅仅满足于系统功能的多样性，而是更多的要实现系统的自动化与智能化。这样不但可以提高效率，还可以使人 类从繁冗的工作中得以解脱。使得人们把更多的精力放在产品研发上。同时也提高了产品 的质量，减少了

11、系统出错的几率。本论文设计了一个舞台灯光控制系统，它多用于宴会厅， 酒吧等场所。系统采用plc 控制的方法，最终实现了一定的控制效果。1.2 国内外研究现状在工业自动化控制领域， plc 始终都占有一席之地，为许许多多的自动化系统提供了可靠稳定的控制。它可操作性强，不但可以使得很多复杂的控制变得简易，而且还可以提 供快捷的控制。但是目前看来，plc 还必须要面对其他新的技术所带来的挑战与冲击。所以 plc 目前依然需要不断的技术革新来满足当下大的市场环境。舞台灯光是根据舞台艺术演出的法则和特定的表演需求而设计的。其目的在于配合各种表演艺术来营造烘托出相应的氛围。随着人们生活水平的提高，对于一些

12、娱乐产业中类似宴会厅歌剧院的场所的要求越来越高。从运用方面来说，我国在舞台灯光的美观设计上的技术已经非常成熟，只是在舞台灯光系统的实际控制方面稍有欠缺。伴随着科学技术的不断进步，在研究人员的不断努力下，一大批高效节能的照明灯陆续问世。从最初的白炽灯到现在的各式各样的节能灯，无一不为我们展现出科技的进步。相比之下，新型的照明灯具比以往的照明灯更加的环保、节能和高效。除此之外，照明效果也有了质的提升。在安全方面，这些灯大都配置了红外反射膜，这样可以减少大量的热辐射从而延长了照明灯具的使用寿命也大大增加了演艺人员在演出时的安全系数。在国际潮流和科技的推动下，舞台灯光正朝着多元化的方向快速发展。在原有

13、的的高效、节能、安全、便携等优点的基础上，舞台灯光正在朝着功能多样性和种类多样性的方1第 7 页，共 49 页太原科技大学毕业设计向发展。同时随着自动化技术的飞速发展，舞台灯光系统的自动化程度也日益提高。在升降舞台的研发方面，我国也已经付出了很多年的努力，技术也日趋成熟。但是如何更大程度的提高系统的安全性依然是一个无法完全解决的难题。由于升降舞台的控制的不严谨性，演出事故也是时有发生。例如旋转舞台的失控，导致在演出结束时演员无法正面对观众。还有，由于多块升降舞台的的不同步性，导致在某一平面时多块升降台无法处于同一水平面，从而引发演员摔倒或者坠落的演出事故。因此，实现舞台的同步控制就显得尤为重要

14、了。1.3 研究该课题的目的和内容本系统设计了一个自动化的舞台灯光控制系统，可以用于酒吧或者宴会厅的闪烁灯。所谓自动化就是指不需要人过多的干预就能够自动的配合舞台氛围或者场景的需要来达到控制一些灯的亮暗以及它们的闪烁频率的目的。本次设计通过plc 的控制，使舞台灯光的亮暗闪烁更加自动化和多样化。我首先选择了plc的型号，我选取了西门子s7-200 系列的cpu226 可编程控制器。然后进行了输入和输出的分析。在进行完这些准备工作后，我开始对舞台灯进行一定的空间布置。我一共选取了28 盏彩灯，其中有 4 盏彩灯为旋转彩灯，由四台电机带动旋转。剩余的 24 盏是固定彩灯。我将 24 盏彩灯均匀分布

15、在 3 个椭圆形光道上，每个光道由大到小依次嵌套，并且每个光道上都安装8 盏彩灯。其中最外侧和最内侧的光道上的灯为闪烁灯，中间光道的灯为常亮灯，保证舞台最基本的照明。最后就是绘制电气原理图和编程了。 绘制原理图我使用到了 auto cad 2014 这一软件。在绘制系统的 i/o 表时，考虑到所选用的 cpu 输出点不够， 所以我增加了三个拓展模块来满足我的设计要求。本系统还带有舞台升降的部分以及还带有风扇泡泡机和烟雾机。在升降舞台部分包括两块独立的升降台，为了安全起见，在起降时应当达到同步起降的效果。在需要时，按下相应的开关即可。1.4 文章结构本文分为六章。第 1 章为文章的绪论，主要介绍

16、课题研究的背景以及国内外的现状。第 2 章为课题的设计方案，主要介绍了系统控制方案的选择、舞台灯光的工艺要求以及舞台升降舞台的同步控制方法，还有控制升降舞台的电机的调速方法。第3 章是系统整体的硬件设计，对 plc 的型号选择、 cpu 的型号的选择、舞台灯的选型进行了一定的概述。最3第 8 页，共 49 页后本章还给出了系统的电气原理图和 i/o 分配表。第 4 章是软件设计部分， 主要包括对 step7 软件的介绍、程序流程图和对部分模块的程序的解释说明还有系统的建模和 pid 控制设计部分。第 5 章为系统测试，包括两部分。第一部分介绍了介绍了仿真软件。第二部分对仿真结果做了一定的解释。

17、第 6 章为本文的结论。太原科技大学毕业设计第 2 章 系统功能需求分析和设计方案本章节主要介绍了舞台灯光控制系统的设计方案。主要包括舞台灯光的空间布局和其工艺要求。为了安全，还增加了扩声系统的配电要求。最后介绍了升降舞台部分的设计思路以及控制方法。2.1 系统的功能需求分析舞台灯光的设计宗旨是配合舞台表演的需要来营造出一种艺术氛围，给观众带来美的享受。本文中，舞台灯光的空间布置要科学实用。既要美观，满足演出需求，又要避免照明死区。各种灯光的亮灭可以根据需求灵活组合。在需要时还控制舞台升降、开启烟雾机和风扇泡泡机来配合灯光营造表演氛围。1. 顶光系统设计配置需求本研究方案一共控制 24 盏闪烁

18、灯， 24 盏灯均匀分布在三个椭圆形光道上。每个光道由8 盏灯组成。中间光道的 8 盏灯依次为 l1- l 8，设定为常亮灯，作为舞台的主要光源。内光道由 l 9- l 16 组成，外光道由 l17- l24 构成，设定为闪烁灯，闪烁频率为0.5 秒。投射方向多变，可根据需求刻画人物和突出表演效果。如图2.1 为闪烁灯的空间布置图。37第 37 页，共 49 页2. 旋转灯光的设计配置需求图 2.1 闪烁灯的空间布局图舞台正上方的前后左右四个位置分别安装一个旋转彩灯。每个旋转彩灯分别由一台电机带动。由于旋转彩灯的所需功率较小，所以这里选择ys-7134 型号的电机。通过对电机的转速进行控制来控

19、制旋转彩灯的转速。四个电机由一台变频器拖动。这样可以保证四个旋转彩灯的同步性，以达到美观的效果。3. 灯光换色器设计配置需求部分灯安装换色器，根据表演的需要给灯换以不同的，烘托表演氛围，增加舞台表演的多样性。4. 升降舞台的设计配置需求升降舞台的整个行程为舞台平面下2m 到舞台平面上 1m。整个升降舞台由两个单独的平行升降台构成，如图2.2 所示。两块升降台分别通过两台电机来拖动。这里电机选择y180m-2 型三相异步电机，该型号电机效率高、节能好、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。电机主轴通过减速器与柔性齿轮条的结合，把电机的旋转运动变为舞台的上升与下降。升降台 2升降台 15. 音

20、响系统供电配置需求图 2.2 升降舞台俯视图灯光和音响是舞台表演的两大重要组成部分。对于舞台表演艺术来说，二者同等重要。所以为了安全和演出效果不受干扰，现对音响扩声系统的配电提出以下要求：音响扩声系统的配电与舞台灯光的配电完全分开，并且要有稳压处理。在变压器部分，音响扩声系统和舞台灯光系统也应当独立使用。扩声系统供电容量 ac220v/10kv a，有条件的话，最好二路供电，主、备自动切换。为了防止电磁干扰，电力管线与音响管线应尽量交叉放置，若平行则必须保距离持50 厘米以上的。2.2 控制方案的选择2.2.1 继电器控制的特点如今继电器已经应用到国内生产的方方面面，在一些小型系统的控制上，继

21、电器控制因为其控制方式单一，所以更加的容易实现。但是这也是随之带来的一些问题。继电器控制是通过硬件接线的方式来实现的。当控制系统较大或者系统的输出较多时，继电器控制的接线就会非常复杂，占用的资源也较多。当系统形成后，很难对系统的功能进行调整。系统的可扩展性受到很大的限制。同时，由于系统的触点和连线较多，所以给后期对系统的维护和维修都带来了极大的不便。2.2.2 plc 控制的特点plc即为可编程逻辑控制器的简称。 plc控制具备以下优点 1、功能强大， 实用性高。2、稳定性好，抗干扰能力强。 3、系统易于调试操作。 4、编程方法简单 5、系统易于维护与维修。6、占用空间小，能耗低。 plc 的

22、弊端是 plc 的体系较为闭塞与独立，当用户选择了一种 plc 后，必须选择相应的控制规则，学习相应的语言。本控制系统输出点较多，如果使用继电器控制则浪费成本并且在多个输出同时工作的情况下，控制过程较为繁冗，还会产生大量的热量造成安全隐患。并且在改变灯光的控制规律时 plc 控制更加方便。所以我选择 plc 控制。2.3 系统建模异步电机数学模型的建立： 异步电机的电磁转矩为：mpu 2 ( r2)usr22tn式中：1( r112r ) 2s2 (l12l )2 mp（1 ）21(sr1r2)1122s1 ( l1l2)(2.1)m 相数，一般取 m=3； p 电机极对数；s 转差率；、 定

23、子的相电压、定子的角频率；、 定子每相电阻、转子每相电阻；、 定子每相漏感、转子每相漏感；1异步电机在正常工作的情况下， 其临界滑差率一般较大， 即转差率 s 小。所以有 r2 ?r，1r2 ? ss1( l1l 2) 即为：13pu 2 r2s3pu 2tn2 f1 (r2 )2 ss2 f 1r2（2.2）将s1np带入式（ 2.2）得n1t13 pu 2n pn(1）（2.3）2f 1 r 2n 1式中：n1 、np 同步转速、实际转速 r/min；电机在调速过程中，u 与f 的比例关系基本恒定，得到 u 1const ，3 pu 1k11f 1r12 f 1 r 2为变频调速增益，则t

24、nkr1u1 (1np ）n1（2.4）其中 n160f1p,则：tnkr1u1 (1npp）60f 1（2.5)根据电动机铭牌上标明的各个额定参数：功率pn ，电压 u n ，转速n n ，可计算出tpnpn2nnn n60; 将结果带入式（ 2.3），可推导出未知数r2 :rn3 pu22s n(2.6)2f n t n进而可得 kr1 的值。由电机机械运动方程：gd 2 dndntn - tljg（2.7）375dtdt式中：tl 工作机械负载转矩， n.m ；gd 2 电动机及负载转动惯量， kg. m 2 ；jg 转动惯量， kg. m 2将式（ 2.5）带入（ 2.6）得：kr1u

25、1(1nppg）- tl60f 1jdn dt（ 2.8）式 2.16 经拉式变换得：k r1u（ s）（ j g sk r1u n p ） n（ s） 60f n（2.9）得到电机传递函数近似为：g sn（ s） u（ s）jgsk r1k r1u n p 60f n（2.10）2.4 控制升降舞台的电机的调速方式2.4.1 变频调速的控制方法在本文中，升降舞台通过电机来带动，所以要想控制舞台的同步升降，只要控制了电机转速的同步性就可以控制升降舞台的同步性。控制电机的转速就涉及到电机的调速。变频调速是常用的电机调速的方式。概括来说，变频调速是通过改变电源频率来调整电动机转速的连续平滑调速方法

26、，改变电机电源来改变其转速。在变频调速领域，异步电机在调速时保持恒定的转差功率，其效率高、动态性能好的优点使其占有不可替代的地位，更有着不可比拟的优势。该方式能够从根本上入手，对电机施行控制，其控制思想是根据系统的稳态方程的变换研究得来的，由电机学理论知识得知：首先定义转差率 s 为：sn1 n1n（ 2.11 ）由式(2.11)经代数变换得：nn（1 1- s）（ 2.12）由于 n160f1p（2.13）将式(2.13)带入式 (2.14)，则有异步电机转速公式：n60f1 (1s)p（2.14）式中：n1 同步转速， r/min ； n 机械转速；f1 定子电源频率， hz；p 电机的极

27、对数； s 转差率。由公式 (2.14)可知，要使电机的转速发生改变，可通过以下三种参数的调整来实现：电源频率、极对数、转差率。通常情况下，极对数和转差率会保持不变，因此只能靠改变供电电源的频率f1 ，来使n1 发生相应变化，进而实现电机转速的调整。2.4.2 变频调速的方式由电机学可知：e14.44f 1n1k n1 m（ 2.15）式中：e1 定子每相绕组感应电动势；n1 定子绕组的每相串联匝数；k n 1 基波绕组的系数；m 每极气隙的磁通量；忽略定子阻抗压降，得到： u 1e14.44f1n1k n1 m（2.16）由(2.6)看出，如果电压u 1 保持不变， 那么随着f 1与气隙的磁

28、通量 m成反比关系， 即f 1增大则 m 变小，若 f 1 变小则 m 增大。异步电动机的转矩表达式如下：mcmm i 2 cos2（2.17）式中：cm 异步电机转矩系数；i 2 转子绕组电流； 2 转子绕组功率角；可见，如果 m 减小，则电机的输出转矩 m 也会减小，最终使电机的效率变低，同时，电动机的最大转矩也受到影响，严重时会导致电机堵转；所以在大多数情况下会选择恒压频比控制。在电机调速的时候，一般情况下应尽量将每极磁通量m 控制在系统规定的数值上下。假如磁通量m 很低，则意味着电机铁心存在很大的浪费，没有资源的合理有效应用；但假若一味提高磁通量，那么铁心会饱和，甚至电机会因为绕组过热

29、而被烧坏。直流电动机有独立的励磁系统，所以要保持磁通恒定主要以补偿电枢反应的方式来实现。不同的是，异步电机中的磁通是由定子和转子磁动势共同合成，所以要想保持磁通恒定就没那么容易了。由公式 (2.5)可知，想要保证气隙磁通量m 恒定，就要使电源频率f 1 从额定值f n1慢慢降低的过程中，调节感应电动势 e1 的大小：e1const f1（ 2.18）但是，由于感应电动势的调节比较困难，所以当电动势处于较大的值时，定子压降可以忽略，此时，故：u 1e1u 1constf 1以上即为恒压频比控制。（ 2.19）2.5 升降舞台的控制方法升降舞台通过电机来带动。 一般的升降舞台的升降速度大约为1m/

30、s.对电机启动加速时间进行设置，来控制电机的加速时间，进而控制舞台的上升时的加速时间。在舞台停止时， 还应当设置减速点，当舞台上升到减速点位置时，舞台开始减速，到达停止点时（即限位开关），舞台停止上升。这里加速时间设置为电机启动后，速度在0.5s 内达到 1000r/min 然后保持匀速转动，到达减速点，速度时在0.5s 内转速变为 0。按下下降按钮时，舞台开始下降，电机的转速在 0.5s 内达到 1000r/min，到达减速点时，舞台开始减速，达到停止点时，舞台停止下降。这里的电机以及旋转彩灯所用到的电机启动方式均为变频启动，这样可以节约能源，减少大电流对绕组的冲击，延长电机的寿命。为了安全

31、起见，升降舞台的两块升降台应当达到同步控制的效果。这里我选择同步控制误差小于30mm 的标准，这样在安全和视觉两方面均可以有很好地保证。2.5.1 两种同步控制方式的比较升降舞台的同步控制的思路分为两种。第一种称为并行控制。这是一种最简单的控制方式。顾名思义，并行控制就是将多台电机采取并联的方式，各个升降台的调速系统都接受相同的信号来控制电机的转速。 这种方式容易实现，但是抗干扰能力较弱。如图2.3 就是并行控制的示意图。图 2.3 并行控制示意图另一种是主从控制，它是将两台电机分为主电机和从电机。主电机的输出值就是从电机的输入值。也就是说从电机的输出可以跟随主电机的输出来进行调整。而从电机的

32、输出不会影响主电机，这样安全性和整体性都大大提高。如图2.4 就是主从控制的示意图。所以选择主从控制的方式更加能够保证系统的整体性和同步性，从而提高安全性。图 2.4 主从控制示意图现代升降舞台系统中，由于舞台运动过程中存在负载不均匀，摩擦阻力大小不一等因素，因此舞台同步控制是一个复杂、 时变动态过程， 存在非线性、 大惯性的特征。 传统 pid 控制算法简单，可靠性较高，应用设计简便，应用广泛，对于确定数学模型的系统可以获得最好的控制效果。所以 pid 控制在舞台同步控制方面仍然占有一席之地。在本次设计中采用 pid 控制来实现两块升降台的同步升降。2.6 系统的输入输出分析针对上述中的对控

33、制方案的描述，现总结得出系统的输入输出。系统共有8 个输入，29 个输出。输入分别为启动按钮，停止按钮，舞台上升按钮，舞台上减速按钮，舞台上停止按钮，舞台下降按钮，舞台下停止按钮，舞台下减速按钮。输出为各个舞台灯的亮暗和带动升降舞台，旋转彩灯和风扇泡泡机的各个电机的变频启动和工频运行。综上所述本章总体介绍了舞台灯光控制系统的设计思路。分别对灯光控制系统部分以及升降舞台部分的设计思路以及设计需求做了介绍。在舞台灯的空间布局完成后，我初步选择了一套闪烁灯的闪烁方案。 在升降舞台部分， 我选择了主从控制的控制思路， 运用 pid来达到两块升降台同步控制的效果。在升降舞台的调速上，为了提高电机的输出效

34、率，我选择了恒压频比的调速方式。最后对系统整体的输入输出做了分析，第 3 章 硬件设计本章节讨论了硬件的选型。主要包括 plc 的选型， cpu 的选型，舞台灯光的选择以及变频器的选择。 本章节还给出了舞台灯光的 i/o 表和电气原理图， 并分别对其做出了一定的解释。3.1 系统整体概述系统总体分为输入单元、输出单元、和cpu。输入单元由输入按钮，输出按钮组成。输出单元由 28 盏灯和升降舞台、烟雾机和风扇泡泡机组成。编写的程序存放在存储器中。如图 3.1，当按下启动按钮时， plc 开始工作， cpu 开始执行相应的程序来控制某些继电器的触点的闭合或者断开。此时控制旋转彩灯的继电器触电闭合，

35、控制灯l1-l7 的继电器触电也闭合，所以常亮灯的8 盏灯变亮。且会持续到停止按钮按下。同时，如果演出需要，则可以开启烟雾机制造烟雾，也可以开启风扇泡泡机，共同配合灯光营造出特定的演出氛围。最后还设置了急停按钮。万一出现意外情况，则可以按下急停按钮，所有的继电器触电全部断开，避免造成不必要的损失。图 3.1 舞台灯光控制系统结构图3.2 控制器的选择目前市面上市场占有率较高的plc 品牌有三种， 分别是西门子 plc，三菱 plc 和欧姆龙 plc。三菱的优势在于离散控制和运动控制，三菱的指令丰富，有专用的定位指令，控制伺服和步进容易实现，要实现某些复杂的动作控制也是三菱的强项，但是三菱plc

36、 模拟量模块价格较为昂贵，程序也较为复杂。欧姆龙plc 使用较为方便，价格较低。适合小型系统的控制，但是其稳定性欠佳。西门子plc 价格适中抗干扰能力比较强，也比较耐用， 维护率，损坏率比较低。最重要的是西门子的模拟量模块价格便宜，程序简单。而本文中对大量彩灯的控制均为模拟量。所以综合考虑后，我选择了西门子品牌的plc。而 s7 系列的 plc 又是西门子 plc 中最为经典的，所以我选择西门子s7 系列的 plc。1、s7-300s7-300 针对适用于低性能且结构模块化的中小型控制系统，其优点是结构高度模块化， 很容易就可以实现配置分布化，不论从电磁兼容性还是抗震冲击性能上其性价比都非常高

37、，这也是它被广泛应用于众多的工业控制领域的原因。另外它也可在很多不同的cpu 模块中选择使用，扩展模块更是多达 32 个模块。这使得它变的很强大。2、simatic s7-400( 产于德国西门子公司）s7-400 plc 的性能偏中、高档，广泛应用于机械行业，它较s7-200 和 s7-300 而言处理速度快，通讯能力更强，采用免风扇的模块化形式，保证了其安全可靠性，多种cpu、通用功能模块使得 s7-400 plc 可以根据不同的需求组合成不同的系统。还有一个特出的优点是其只需要增加少许的模块即可在控制系统的范围变大的时候使系统满足其需求。3、s7-200s7-200 plc 是小型化的

38、plc 种类，它适用性强，与自动化检测和控制有关的工业领域都将 s7-200 plc 广泛的应用其中，性价比高，在各种行业、场合中都能自动检验、监测并控制，它的功能很强大，不管是单机运行还是以网络形式运行都能够将复杂的控制完成， 安全性、可靠性都很高，另外它的内容简单，很容易掌握并操作，丰富的指令集、内置集 成功能、扩展模块以及超强的通讯能力更是让这个产品实用无比。对三种不同的 plc 进行比较， s7-300plc 和 s7-400plc 的 cpu 模块、通信模块等等都适用于本系统。但结合实验室以及设备的型号特点，需要昂贵的经费支持。因此其设备表 3.1 cpu22x(cpu226)主要技术指标表型号cpu