多功能舞台电气控制系统的研究与设计概要

1、机电工程MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING MAGAZINE1999多功能舞台电气控制系统的研究与设计周铭杨惠中【摘要】介绍一种用触摸屏作为人机界面,PLC实现继电逻辑控制,交流变频调速的多功能舞台电气控制系统。关键词: 触摸屏;PLC;变频调速Research and Design on the Electric Controlling System of the Multi-function-dancing PlatformZhou Ming Yang HuizhongAbstrcat:A electric controlling system of t

2、he multi-function dancing platform is proposed in this paper, using touch screen for dialogue window, PLC for electric logical controller and frequency converter for speed adjustment.Key words:touch screen; PLC; frequency converter1引 言近年来,人们对舞台效果要求越来越高,各地电视台、剧院纷纷进展多功能舞台改造。新形式的多功能舞台根本具有以下一些或其中一种功能:整个

3、舞台由假设干个平台组成,各个平台能够独立升降,组合出各种效果;有一个或多个旋转平台;有一个或多个能够自动平移的机构。实现诸多功能需要复杂的机械构造,各局部之间的相互制约关系较多,要求电气控制系统工作可靠、使用方便、具有一定的控制精度形成较好效果。2电气控制系统组成电气控制系统组成,如图1示。 图1电气控制系统框图2.1触摸屏人机界面电气控制系统有许多控制信号、控制量需要输入,为了反映实时状态还要具有信号显示功能。系统选用Digital GP-570触摸屏作为人机界面。用于控制系统的触摸屏采用五线电阻式,触摸时需加适当的压力,触摸屏才会承受信号,而且这种触摸屏仅为人机界面单元,它不需要计算机系统

4、,通过一根串行通讯线与PLC相连,工作可靠、抗干扰能力强。Digital GP-570 触摸屏为液晶彩色显示,单24V供电,可与几乎所有类型PLC相连。它将PLC的X、Y、M、T、D、C软元件内容映射至内存。采用图形界面,很方便的完成人机对话功能。每屏可以设假设干触摸键,触摸键与某个软元件内容相关联,当按下触摸键时,即可改变相关联的PLC软元件内容,到达控制信号输入目的;为了实现控制量输入,可以设置数据框、数字小键盘;设置信号指示灯图形,将需要输出的开关信号显示出来;利用数据框和棒图、仪表指针的图形框显示被控制量。除此之外,还可以设置密码,以及对重要操作确实认。触摸屏单元内可以存储上千屏的内容

5、,屏与屏之间可以相互切换,每屏可以安排一个独立控制单元,如图2所示。 图2触摸屏各界面转换关系触摸屏编程方便,Digital开发了GP-PR0/PB3 for Windows95软件,在PC机进展屏幕制作完后,经过通讯线传送至触摸屏。当控制功能改变时,人机界面仅需通过软件修改来实现,可见,它能满足舞台控制功能的要求。2.2PLC网络组成的逻辑控制因为被控制对象较多,到达控制要求需要使用较多的高速计数器,本系统采用主从PLC网络。主控PLC与触摸屏相连。每个从PLC对一个独立单元进展控制,由主控PLC获得控制命令,将需要显示的信息由主控PLC反响给触摸屏。异步电动机作为动力装置,PLC选用三菱

6、FX2N系列,与变频调速器直接相连构成速度控制环节。变频调速器选用三菱 FR-A044系列。利用光电编码器作为位置信号检测传感器,构成闭环控制。3升降单元控制整个舞台由假设干个升降单元组成。对升降单元的设计要求为4m行程,允许偏差为2mm,升降速度多档可调。为了到达这样的控制精度,对于上升或下降过程需要一个爬行阶段。对于三菱 FR-A044系列变频调速器,可以利用PLC的输出节点与变频器的4个速度选择输入端直接相连,最多产生16个可预设的速度值。利用变频调速器,对异步电动机可以到达较好的调速效果,启动和减速时间可以通过参数设置。对于不同速度档设置不同爬行距离,使得升降过程中均可较好的到达指定位

7、置,PLC程序设计可以很方便的实现这样效果。图3所示的上升过程中l2l1,l1、l2分别为不同速度档时的爬行距离。 图3上升过程通过机械装置将上下的直线运动转变为旋转运动,光电编码器同轴旋转作为位置检测。光电编码器选用SUNX 600线,有A、B、Z相输出,可直接与FX2N PLC指定输入端相联,利用高速可逆计数器获得位置信号。C251为32位高速计数器,使用DHSZ指令时最高计数频率f max为1.2kHz。允许偏差为2mm,设计每个脉冲代表高度系数c=0.4mm/脉冲。对于PLC,最大升降速度v max=c.f max=0.41.2=0.48(m/s,满足应用要求。PLC连接图,如图4示。

8、 图4PLC连接图C251的计数值对应于平台的高度。C251为掉电保持型软元件,一直储存高度信息。将预定高度存入D1,由设定的上升速度确定爬行距离,存入D2。上升或下降命令发出,立即计算开场爬行点的位置,利用DHSZ指令进展比拟,判断出所处区域。如图5示, 中间继电器M21置位表示上升, 中间继电器M31置位表示下降。对于上升过程D1减去D2为爬行起始点D3,高度低于D3,那么M50置位,高度位于D3、D1之间M51置位,高度到达D1后M52置位;对于下降过程D1加D2为爬行起始点D3,高度下降到D1后,M60置位,高度位于D1、D3之间,M61置位,高于D3那么M62置位。M50或M62置位

9、分别对应匀速升降,M51或M61置位对应于爬行过程,M52或M60置位那么需立即停顿。为了到达要求的精度,M52或M60置位后采取机械制动。 图5升降区域判断梯形图其他单元控制方法根本相似。主控PLC协调各专用PLC的运行,对全场设定效果与当前状态进展分析,确定改变步骤,使各单元位置改变顺序或同时进展。主控PLC程序中还确定了一些自动模式,通过模式选择可以马上得到预设的效果,不需要对每个单元分别设定,方便使用。4结论选用触摸屏作为人机界面,使得控制面板简洁,使用也很方便。用PLC构成的多功能舞台控制系统,构造简单,工作可靠。触摸屏与PLC结合起来,应用前景极为广泛,对于功能要求相差很多的舞台控

10、制尤为适宜,通过程序修改既能实现不同的功能,缩短开发周期。变频调速器的应用改善了控制效果。作者简介:周铭,1965年出生,1985年毕业于华北电力大学电力系,1991年于浙江大学电机系研究生毕业,硕士。现工作于中国计量学院机械电子教研室,讲师。研究方向为电气自动化、计算机辅助测量。作者单位:中国计量学院(杭州310034参考文献1朱善军等.可编程控制系统.北京:清华大学出版社,1992.2GP-PRO/PB3 for Windows95使用手册,1997.多功能舞台电气控制系统的研究与设计 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期： 被引用次数： 周铭， 杨惠中， Zhou Ming， Ya

11、ng Huizhong 中国计量学院,杭州,310034 机电工程 MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING MAGAZINE 1999，16(4 0次 参考文献(2条 1.朱善军 可编程控制系统 1992 2.GP-PRO/PB3 for Windows95使用手册 1997 相似文献(10条 1.期刊论文 罗敏.LUO Min 基于PLC和触摸屏的纸厂污水控制系统 -机电工程技术2021,38(11 着重研究如何使用PLC和触摸屏对纸厂污水处理进展控制.PLC采用S7-300系列(CPU314.针对污水处理中构筑物(格栅、调节沉淀池、提升泵、加药装置和SBR反

12、响池等的作用和运行特 点,确定需要检测的水质参数和设备运行状态,提出系统控制的方案.根据方案用流程图介绍自动控制的工艺流程,分析系统如何使用PIC进展控制污水处理的控制.触摸屏采用EasyBuilder500.应用触摸屏集中显示分散在现场的PLC点和仪表所采集的各种工艺数据.根据现场设备运行状况及工艺要求,使用触摸屏发出主控指令传到达现场. 2.期刊论文 吴霆.陆平.李芳.凌大鹏.陈宁.WU Ting.LU Ping.LI Fang.LING Da-peng.CHEN Ning PLC和触摸屏相结合的控制系统在检测仪器 中的应用 -舰船科学技术2021,30(z2 介绍了如何利用PLC(可编程

13、控制器和触摸屏相结合,对自动采集系统进展控制.简单介绍了PLC和触摸屏,阐述了系统组成以及PLC和触摸屏的软件、算法设计.本文基于CODcr(水质化学 耗氧量在线检测仪器的设计,选用艾默生EC10系列PLC和Eview触摸屏,实现了仪器的自动采集、手动设定、故障报警、纪录、上传历史数据及通讯等功能,并具有友好的人机交互界面. 3.期刊论文 谢英 基于触摸屏和PLC的发射机控制系统 -信息化研究2021,35(11 PLC(可编程逻辑控制器与触摸屏的组合应用为发射机控制提供了一个全新、方便可靠、功能完善的软硬件平台.文中介绍了GE公司新推出的Proficy ME 5.80软件的使用和开发,描述

14、了该软件的集成开发环境和开发工具,在此根底上分别介绍了该发射机控制系统的硬件和软件设计,给出了PLC模块配置图和控制程序流程图,阐述了触摸屏IC754VSL12CTD的程序和显示界面 设计,以及该发射机控制系统的通信特点. 4.期刊论文 褚渊博.唐云龙.Chu Yuanbo.Tang Yunlong PLC、触摸屏仿真软件在交通信号灯系统设计中的应用 -石家庄铁道学院学报 2021,23(1 以交通道口信号灯控制系统的开发为例,论述了PLC、触摸屏仿真软件在控制系统开发中的应用.采用三菱公司的GX Developer软件编写PLC控制程序、GX Simulator仿真软件测试PLC控 制程序、

15、触摸屏软件GT Designer2设计人机对话窗口、触摸屏仿真软件GT Simulator2检验人机对话窗口,并将其与PLC程序连接,对整个控制系统进展联机通讯仿真.经实验证明,该虚拟仿 真方法开发控制系统方便灵活、危险性低、可重复操作性强,不但能够大大地缩短系统研发周期,还可以有效降低系统研发本钱.可应用于高等院校实践教学、现代化企业的人员培训. 5.期刊论文 刘广萍.翟润平.LIU Guangping.ZHAI Runping 交通信号PLC控制触摸屏动态显示系统 -世界科技研究与开展2021,30(6 本文基于可编程逻辑控制器(PIC和触摸屏,设计了一个城市道路交通信号动态显示系统.该系

16、统的特点是组合应用了PLC和触摸屏,采用PLC对交通信号进展控制,同时将交通信号的实时 状态显示在触摸屏上,并具有在线修改信号配时参数的功能.该系统能对不同相位的信号穿插口的信号进展控制,同时具有信号的协调控制功能.文章介绍了系统的设计过程,论述了交通信号 PIE控制程序的设计步骤以及相应的触摸屏界面的制作方法,并给出了典型的PLC控制子程序. 6.期刊论文 张晓杰.王君艳.ZHANG Xiao-jie.WANG Jun-yan 基于触摸屏、PLC及伺服驱动器的伺服系统 -微特电机2021,38(3 介绍了一种由触摸屏、PLC及伺服驱动器构成的伺服电机控制系统,该控制系统采用空间矢量脉宽调制和

17、CANopen总线通信,保证了系统的高速、高准确性. 7.期刊论文 杜韦辰.张世俊.DU Wei-chen.ZHANG Shi-jun 基于PLC与触摸屏的恒压供水系统的设计 -兰州石化职业技术学院学报2021,10(2 给出了一种由触摸屏与PLC、变频器组成的恒压供水系统.论述了设计思想、系统组成、系统功能、工作原理和平安措施,以及PLC的主要程序设计,变频器的设置,通过触摸屏为系统提 供良好的人机界面,使得操作更加简洁. 8.期刊论文 张还.张后国.唐菊兰.Zhang Huan.Zhang Houguo.Tang Julan PLC和触摸屏技术在真空玻璃生产线控制系统中的应用 -玻璃 20

18、21,36(7 通过对真空玻璃生产线工作机理和工艺流程的分析,设计了基于三菱FX系列PLC和上海步科EVIEW触摸屏的真空玻璃线电气控制系统.该控制系统可以实现进料、清洗枯燥、检查、 定位、待料、板压、翻转等全过程的自动化生产,大大地提高了真空玻璃生产的自动化水平和生产效率. 9.期刊论文 韩满林.HAN Manlin 用触摸屏和PLC实现四人抢答器的控制设计 -电子工程师2007,33(12 用触摸屏和PLC(可编程逻辑控制器实现控制是现代工业控制中的一种新方法.文中基于三菱F940GOT-LWD-C型触摸屏和FXOS-30MR型PLC,提出了4路抢答器控制系统.描述了触摸屏的工 作原理及特点,阐述了控制系统硬件与软件设计方案,实现了对四路抢答器的监控.系统软件设计包括触摸屏端的画面运行系统的设计和基于顺序功能图的控制程序设计.实际应用说明,该系 统具有运行稳定、可靠性高、实用性强等特点. 10.期刊论文 王飞.侯力.舒畅.雷唐.WANG Fei.HOU Li.SHU Chang.LEI Tang PLC和触摸屏在爆炸