基于PLC控制的舞台艺术灯光设计【实用文档】doc

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基于PLC控制的舞台艺术灯光设计【实用文档】doc文档可直接使用可编辑，欢迎下载＊＊＊*＊＊＊*＊**学院毕业论文（20１*届）基于PLＣ控制的舞台艺术灯光设计学生姓名＊*＊＊*学号＊***＊分院＊*＊*＊专业＊＊*＊*指导教师*＊＊＊＊完成日期***＊＊基于PＬC控制的舞台艺术灯光设计摘要在现代文化艺术领域中，晚会的舞台艺术灯光各式各样色彩缤纷,用以吸引观众的注意力。舞台艺术灯光成了整体艺术中不可缺少的重要组成部分，更是融艺术和技术为一体的,随着科技的不断发展，舞台艺术灯光正逐渐向自动化控制方向发展，单片机、PLC的应用正在不断地走向深入，对于这些灯饰的控制均可以采用PLC控制，如灯光的闪耀、移位及时序的变化等.本设计就是利用ＰＬC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，ＰLＣ的性能优势必定会使得舞台灯的设计变得更方便，更可靠。关键词舞台艺术灯PＬＣ编程设计目录TＯＣ\ｏ"１—3"\h＼z\ｕHYPERＬINK\l”_Tｏc32３192８30”第一章绪论ＰＡGEREF_Ｔoc32３192830\ｈ1HYPERLINK\l＂_Toc3２31928３１"１.1本课题设计背景ＰAGEREF_Ｔｏc３2３192８３１\h1HYPERLＩNＫ\l"_Toc３23192832”1。2本课程的设计内容PAＧEREＦ＿Ｔoc32319283２\h１1。3本课程的设计目的和意义PＡGEREF＿Toc3２３19２83３\h２第二章系统控制方案的选择和确立ＰＡGEREＦ＿Toc3２3１92834\ｈ42。1舞台灯光设计的传统控制PAGEREF＿Toc32３19２８36＼h4HYPＥRLINＫ\l”_Ｔｏc32319283７＂2。2PLC控制与继电器控制两者区别PAGEREF＿Ｔoｃ3２31928３7\h４HＹＰERＬINK\l＂＿Tｏc3２3192８38”2。3控制继电器存在的缺点PAGＥRＥF_Tｏc3２31９2838\ｈ6ＨYPERＬINＫ\l”_Ｔoc32３192839"２．4PLＣ相对于继电器线路的优势ＰAGEREF_Ｔoc3２31９28３9\h62．５ＰＬC的选型原则PＡGＥＲＥF＿Toc３23１9２840\h9ＨＹＰEＲLIＮK\l”＿Toc323192８４1”2.6机型的选择ＰAGEREF＿Toc３2３1928４1\h1３HYPEＲLINＫ\l＂_Ｔｏｃ323１9２8４2"２.7舞台灯的发展PAGＥREF_Toc3２３192842\h17HＹPERLINＫ\l"_Toc3231928４3＂２.８舞台灯的选择PAGEＲEF_Ｔoc323192843\h１7ＨＹＰERLINK\l"_Toｃ３２３19284４”第三章PLC控制舞台艺术灯系统的设计PAGEＲＥF＿Toc32３１9２844\h１93.1PＬC控制舞台灯系统的设计要求PAGEＲEF＿Toc3２３192846\h19３。2舞台灯系统设计的控制要求PAＧERＥF_Ｔｏc3２3１9２847\h2０3。３PLＣ控制舞台灯系统控制方式的要求ＰAGEREF＿Toc３231９2848\ｈ21３.4PLC控制舞台灯系统的I/O分配表PＡGEREF＿Tｏc32３1９2849＼h22HYＰＥRLINK\l＂_Toc３2３1928５0”３.５控制系统接线图PAＧEREF_Toｃ3２3１９2８50＼h223。6程序设计３２31９2851\h2４3．６．1梯形图PAGEREＦ＿Ｔoc３２３19２865\h243。6．2指令表PAGＥRＥF_Toc3２319286６\h２6HYPＥRＬIＮK\l”＿Toｃ323１92867"第四章ＰLC控制舞台灯系统的设计效果PＡGEREF＿Ｔoc3２3192８67\ｈ28HYPERLINＫ\l”_Toｃ3２3１９２868”结论PAGＥＲEＦ_Toc32３１９２868\ｈ３1ＨYPEＲLINK\l”_Tｏc3231９2８6９"致谢PAGEＲEＦ_Toc323192869＼h32ＨYPEＲＬINＫ\l”_Toc32３1９287０”参考文献PＡGEREF_Tｏc3231９2８70＼h33引言可编程控制器（PＬC）是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置,它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有高可靠性、灵活通用、易于编程和使用方便等特点，近年来在工业自动控制、机电一体化以及改造传统产业等方面得到了广泛的应用,被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之首。本论文针对典型舞台艺术灯的实际控制要求，运用三菱ＰLC基本指令和功能指令两种编程方法，在I／O分配的基础上，将整个舞台艺术灯实际控制系统分解为拱形和梯形两个部分，进行PLC梯形图程序设计和程序功能分析。绪论本课题设计背景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。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，从而提高设计效率,缩短产品的研制周期。本课程的设计内容基于PLC控制的舞台艺术灯光设计系统可以通过修改程序方便地调整灯光的闪烁次序与闪烁速度,再加上改变灯光的颜色和灯光的排列，可以设计出五彩缤纷的造型.如果对外部电路稍加修改，或者在系统程序中加入分支,可以把舞台艺术灯光系统改为霓虹灯、广告灯等艺术灯饰，能够用在娱乐场所、宾馆、餐厅以及大型商场的门面等多种地方,可以满足各种要求,收到良好的视觉效果。本论文针对典型舞台艺术灯的实际控制要求,运用PＬC基本指令和功能指令两种编程方法，在I/O分配的基础上，将整个舞台艺术灯实际控制系统分解为拱形和梯形两个部分,进行PＬC梯形图程序设计和程序功能分析。本课程的设计目的和意义在现代生活中，最初的灯光设计只是局限在简单的灯光切换上,灯光颜色单调，灯位布置单一,更不用说灯光特技了。而如今的舞台变得无比绚丽，光线色彩可以实现细微转变,舞台灯光变得更加灵活梦幻;投影技术可以生成各种造型，使舞台形象生动;电脑灯可以使光线根据音乐的旋律摇摆，使舞台更富动感,霓虹广告灯及晚会的舞台灯光各式各样,色彩缤纷，用以吸引观众的注意力。舞台灯光设计作为舞台表演的一部分，近年来得到了越来越多的关注和重视。灯光设备技术的高速发展，大大丰富了舞台灯光艺术表现手段，甚至给舞台灯光带来革命性的变化.近年来随着科技的飞速发展，我国的灯光技术也发生了翻天覆地的变化.灯具设备从最原始的自然光、烛光，发展到气灯、乙炔灯、电灯、气体放电灯、LＥD(发光二极管），继而到今天的电脑灯.舞台灯光的信号传输形式也由简单的线路传输发展为无线、光纤、网络化等多种形式。这使得操作控制管理直观化、简易化，并能精准地完成舞台演出所需要的艺术表现与再现单片机、PLC的应用正在不断地走向深入,对于这些灯饰的控制均可以采用PLC控制，如灯光的闪耀、移位及时序的变化等.PLC控制的彩灯控制设计具有可编程性、线路简单、可靠性高等特点，提高了系统的灵活性及可扩展性.系统控制方案的选择和确立舞台灯光设计的传统控制传统舞台灯光的控制是采用空气开关人工机械式控制，由于舞台灯光所控制的聚光灯数量较多,用人工机械式地拨动空气开关来实现变幻的舞台灯光效果，控制者常常手忙脚乱，感到十分疲倦,而且所控制的舞台灯光也难以达到预期的效果。PLC控制与继电器控制两者区别1、控制方法不同，电器控制系统逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成逻辑控制,其连线多且复杂，体积大,功耗大,系统构成后，想再改变或增加功率较为困难。另外，继电器的触点数量有限，所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大性质。而ＰLＣ采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需政变程序，因而很容易改变或增加系统功能。系统连线少,体积小,功耗小,而且PLC所谓“软继电器"实质上是存储器单元的状态,所以“软继电器”的触点数量是无限的,ＰLＣ系统的灵活性和可扩展性好.2、工作方式不同,在继电器控制电路中,当电源接通时,电路中所有继电器都处于制约状态,即该吸合的继电器同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合,这种工作方式称为并行工作方式。而PＬＣ的用户程序按一定顺序循环执行,所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中,受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，这种T作方式称为串联工作方式。3、触点数日不同，硬继电器的触点敬量有限，用于控制的继电器触点一般为4—８对,而梯形图中每只“软继电器”供编程使用的触点数是无限对的。４、组成器件不同，继电器控制线路是许多真正的硬继电器组成的,而梯形图是由许多所谓“软继电器”组成的。硬继电器易磨损，而“软继电器”则无磨损现象.5、定时和计数控制不同，电器控制系统采用时间继电器的延时时间控制,时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化影响,定时精度不高。而ＰLC采用半导体集成电路做定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高,定时范围宽，用户可根据需要在程序中设定时值，修改方便,不受环境的影响，且PLC具有计数功能，而电器控制一般不具备计数功能。6、可靠性和可维护性不同，由于电器控制系统使用了大量的机械触点,其存在机械磨损,电弧烧伤等,寿命短,系统的连线多，所以可靠性和可维护性差.而PLC大量的开关动作有无触点的半导体电路来完成，其寿命长，可靠性高,PLC还具有自诊断功能,能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供方便。控制继电器存在的缺点今天继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有更高的可靠性。但是，这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备,其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。ＰLC相对于继电器线路的优势ｌ、功能强,性能价格比高一台小型ＰLC内有成百上千可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能.与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可编程序控制器可以通过通信联网,实现分散控制，集中管理.２、硬件配套齐全，用户使用方便,适应性强可编程序控制器产品已经标准化，系列化,模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用.用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不同规模的系统.可编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线.ＰLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。3、可靠性高,抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的１/10—-I／１00，因触点接触不良造成的故障大为减少.PLＣ采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场,PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。４、系统的设计、安装、调试工作量少ＰLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少.ＰLＣ的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律,很容易掌握.对于复杂的控制系统，梯形陶的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。ＰLC的用户程序可以在实验窜模拟调试,输入信号用小开关来模拟,通过PＬC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决,系统的调试时间比继电器系统少得多。5、编程方法简单梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。梯形图语言实际上是一种而向用户的一种高级语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时,用解释程序将它“翻译"成汇编语言后再去执行。6、维修工作量少,维修方便PＬC的故障率很低,且有完善的白诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发坐故障时,可以根据PＬC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因,用更换模块的方法可以迅速地排除故障。7、体积小，能耗低对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型ＰＬC的体积相当于几个继电器大小,因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2－1/１0。PLC的选型原则在PLC系统设计时,首先应确定控制方案,下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体.易于扩充其功能的原则选型所选用ＰLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此,工程设计选型和估算时,应详细分析工艺过程的特点、控制要求,明确控制任务和范围确定所需的操作和动作,然后根据控制要求,估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等,最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。输入输出（I/O）点数的估算1、I/O点数估算时应考虑适当的余量,通常根据统计的输入输出点数,再增加1０%—20％的可扩展余量后,作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商ＰLC的产品特点,对输入输出点数进行圆整。2、存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此,程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/Ｏ点数的10—１5倍,加上模拟I／O点数的１00倍，以此数为内存的总字数（１6位为一个字），另外再按此数的25％考虑余量。控制功能的选择;该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择.３、运算功能简单ＰLＣ的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PＬC中还有模拟量的PＩD运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现,目前在PLC中都已具有通信功能,有些产品具有与下位机的通信,有些产品具有与同位机或上位机的通信,有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能.大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较,当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和ＰID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。４、控制功能控制功能包括PIＤ控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制,因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高ＰLＣ的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ＡSC码转换单元等。5、通信功能大中型PLＣ系统应支持多种现场总线和标准通信协议(TCP／IＰ），需要时应能与工厂管理网(ＴCP/IＰ）相连接。通信协议应符合ISO/IＥEE通信标准,应是开放的通信网络。PＬＣ系统的通信接口应包括串行和并行通信接口(RS２２32C/４2２A／4２3/４８5）、RIＯ通信口、工业以太网、常用DＣＳ接口等；大中型ＰLC通信总线（含接口设备和电缆）廊1:1冗余配置，通信总线应符合国际标准,通信距离应满足装置实际要求。PＬC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于lMｂps,通信负荷不大丁60%。ＰLＣ系统的通信网络主要形式有Ｉ?列几种形式：1）PC为主站，多台同型号ＰLC为从站，组成简易PLC网络;２）l台PLC为主站，其他同型号ＰLC为从站,构成主从式ＰLＣ网络;３)PＬＣ网络通过特定网络接口连接到大型DCＳ中作为DCS的子网;４）专用ＰＬＣ网络(各厂商的专用ＰLC通信网络)。为减轻ＣPU通信任务,根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的(如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。6、编程功能离线编程方式：PLC和编程器公用一个CＰU，编程器在编程模式叫,CＰU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制.完成编程后,编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程.离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CＰＵ负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换,编程器把在线编制的程序或数据发送到主机,下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高,但系统调试和操作方便,在大中型PＬＣ中常采用。五种标准化编程语言:顺序功能图（SFC）、梯形图(LD)、功能模块图（FＢＤ）三种图形化语言和语句表（IL)、结构文本(ST)两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC６１１３123），同时,还应支持多种语言编程形式，如C。Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求.7、诊断功能PLＣ的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬什的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断,通过软件对PＬＣ的CＰU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。ＰLＣ的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。8、处理速度PＬC采用扫描方式工作。从实时性要求来看,处理速度应越快越好,如果信号持续时间小于扫描时间,则PLC将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关.目前，PLC接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0２—0。4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期)应满足：小型ＰLC的扫描时间不大于05ms/K；大中型ＰＬC的扫描时间不大于02ms／K。机型的选择１、PLＣ的类型PLＣ按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CＰU字长分为1位、4位、8位、１6位、32位、６4位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLＣ的I/Ｏ点数固定,因此用户选择的余地较小,用于小型控制系统；模块型PLＣ提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的Ｉ/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。2、输入输出模块的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块,应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求.对输出模块，应考虑选用的输出模块类型,通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁,电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差.输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等,与应用要求应一致。可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块,以便提高控制水平和降低应用成本。3、电源的选择ＰLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PＬＣ应根据产品说明书要求设计和选用外,一般PＬC的供电电源应设计选用220VAＣ电源,与国内电网电压一致。重要的应用场合,应采用不间断电源或稳压电源供电.如果PLC本身带有可使用电源时,应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLＣ，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。4、存储器的选择由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项日的正常投运,一般要求PLＣ的存储器容量，按２5６个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。5、冗余功能的选择（１)控制单元的冗余１）重要的过程单元：CPU(包括存储器）及电源均应181冗余.２)在需要时也可选用ＰLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等.（2）I／O接口单元的冗余1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置.2)重点检测点的多点I/O卡可冗余配置.３)根据需要对章要的I/Ｏ信号,可选用２重化或3重化的I／O接口单元。6、经济性的考虑选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此,点数的增加对CＰU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响.在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。随着PLC的推广普及,PLC产品的种类和数量越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从美国、日本、德国等国引进的PＬC产品及国内厂家组装或自行开发的产品已有几十个系列、上百种型号。ＰＬC的品种繁多，其结构型式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各不相同,适用场合也各有侧重。本设计的彩灯系统控制需要设置总启动、停止按钮各1个，输出负载为８组发光二极管，可选用工作电压为12V，工作电流为１０～２0mA的发光二极管.因为输入信号较少,而输出负载较多，时间响应较快,所以选择ＰＬＣ基本单元FX2N-32MＴ，可提供1６输入/1６输出,输出电压DC5～30V,输出电流0.8A／4点,响应时间小于0。2ｍs。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。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，把精力集中子啊创造性的方案与概念构思上，从而提高设计效率,缩短产品的研制周期。舞台灯的选择舞台灯光按灯光的不同位置可分为面灯、侧灯、天幕灯和地灯等，一般中大型的舞台因地灯安置在舞台的前面对演出有一定的影响而取消，取而代之的是提高面灯的功率(３KW）,以增强舞台光源的强度。而小型舞台一般采用1KＷ左右的聚光灯，这种舞台面灯功率小，光源弱，需要设置地灯进行补偿。本设计采用八组工作电压为12V,工作电流为10～20mA的发光二极管。PＬＣ控制舞台艺术灯系统的设计PLC控制舞台灯系统的设计要求1、如下图所示,共有8道灯，其中5道灯呈拱形，３道灯图3SEQ图\＊ARABIC\s11舞台艺术灯的结构图呈梯形；２、7号灯一亮一灭交替进行；3、6至3号灯由内到外依次点亮,全亮后再全灭；４、2至0号灯由上到下依次点亮,全亮后再全灭.舞台灯系统设计的控制要求舞台灯光的照明系统在设计和安装时的主要要求如下１、舞台照明每一回路的可载容量(额定电流)２0A,使用容量(功率)一般按２-4kＷ考虑。２、在舞台照明设备的供电系统中,演出过程中可能频繁启动交流电动机，当其启动冲击电流引起电源电压波动超过３%时,宜采用与舞台照明负荷分开的变压器供电。3、灯光控制系统在电气设备运行中的安全设置合理配置输出：每个调光、直通输出一般有1只３2A的插座，每个插座的3根导线长度应一致，通过绞合而输出；良好的接地：为消除可控硅干扰，使音、视频设备达到使用要求，在灯光系统设计中选择较合理、实用的接地系统.扩声系统和灯光系统都设有独立接地干线,采用共用地极，接地电阻≤1欧姆；触电保护:应采取PE线与相关回路相线一起配线的方式。以减小零序阻抗，保证在发生单相接地故障时保护装置可靠动作，保障人身安全;雷电防护：在变电所低压母线装设避雷器，调光灯光配电柜装设电涌保护器，防止舞台或附近建筑物遭受雷击时由于电磁感应、静电感应产生的过电流、过电压损坏调光柜及灯光控制计算机系统,保证调光柜及灯光控制计算系统安全。4、灯光系统电气线缆及线路敷设设置灯线和音乐、视频等信号线相互远离,相遇时须做９0°交叉且留有０。5m距离，平行时间距设置大于1ｍ;所有信号连接线缆均选用五芯屏蔽线，以防止干扰;电缆敷设时应将电磁干扰降低到最低程度,当采用接线图电缆软管时，其长度不能超１m；动力或控制线路所用的多芯和屏蔽电缆的芯线易于按编号识别,少于2５芯的电缆使用颜色代码。PLC控制舞台灯系统控制方式的要求1、本程序分控制和输出两大部分,控制部分运用ＰLC功能指令编写，输出部分则运用PLC基本指令编写。２、将舞台艺术灯的控制要求划分为以下两部分:其一，7号灯一亮一灭交替闪烁,同时6、5、４、3号灯由外到内依次点亮,全亮后再全灭；其二，2、１、０号灯由上到下依次点亮,全亮后再全灭。3、7至3号灯运行周期为6秒,分别用辅助继电器M0～M5表示,启动X0和停止Ｘ1分别运用PLC置位和复位指令(操作对象是M2０)实现。指令ＬDIT0和ＯUTT０K10实现每间隔１秒的循环.PＬC左位移功能指令传送Ｍ０在此6秒周期内，只有第１秒为ON(即逻辑为“1”),其他5秒都为ＯFF（即逻辑为“0”),故每隔1秒,Ｍ0～M5依次只有一个线圈得电.当第6秒未传送到Ｍ6线圈得电时,启动区间复位指令ZRSＴ，辅助继电器M1～Ｍ6全部复位,自动进入下一个周期循环。4、2至0号灯运行周期为５秒,分别用辅助继电器Ｍ１１～M15表示。ＰLC左位移功能指令传送M１1在此５秒周期内，只有第１秒为ON(即逻辑为“1”），其他4秒都为OFF(即逻辑为“０”)，故每隔1秒，M12～Ｍ１5依次只有一个线圈得电。当第5秒未传送到M16线圈得电时,启动区间复位指令ＺRST，辅助继电器Ｍ11～Ｍ15全部复位，自动进入下周期循环。５、输出部分运用PLC基本指令编写,即用M辅助继电器来控制输出继电器Y：某一输出量在某几步中都为ＯN(即“多对一”），就将代表各步的辅助继电器的常开触点并联后，驱动该输出继电器的线圈.ＰLC控制舞台灯系统的Ｉ/Ｏ分配表表3－1PLＣ控制舞台灯系统的Ｉ/Ｏ分配表输入（I）输出（O）原件功能信号地址元件功能信号地址按钮ＳＢ1程序启动X0灯L0～L７组成舞台艺术灯(动感效果)Y0~Y７按钮SB2程序停止X1控制系统接线图根据I／O端口分配表，系统接线图如图３5所示。图3５ 控制系统接线图程序设计梯形图指令表PLC控制舞台灯系统的设计效果第一步：按下SＢ1,7号灯一亮一灭交替闪烁,同时6、５、4、3号灯由外到内依次点亮。如图4—1所示。图4SEQ图＼*ARAＢIC\s117号灯一亮一灭交替闪烁,同时6、5、４、3号灯由外到内依次点亮第二步：全亮后再全灭。如图4—2，图4-3所示。图４SEＱ图\＊AＲABＩC\s123-7号灯全亮图４３3-7号灯全灭第三步：2、１、0号灯由上到下依次点亮。如图４—３所示。图４32、1、０号灯由上到下依次点亮第四步:全亮后再全灭。如图4—4，４—5所示图442、1、０号灯全亮图452、１、0号灯全灭结论经过一个多月不懈的努力，终于完成了从舞台灯光的设计到论文的编写.该课题是根据PLC相关知识完成的。成功的道路不是一帆风顺的,有这么一句话说的好“不经历风雨怎能见彩虹”，当然我设计该课题时也曾遇到过困难，其中最大的困难就是有关于PLC这方面的知识,但是经过同学之间的讨论以及不断的学习,与此同时在老师的帮助下渐渐的对PLC有了进一步的了解。整个设计在发现错误改正错误的过程下不断完善，到最后终于完成了。本次设计使我能够更好的掌握和运用专业知识，并在设计中得到体现。在做这次毕业设计的过程中使我学到了很多，我感到不论做什么事都要真正用心去做，才会使自己更加的成长，没有学习就不可能有实践的能力,没有白己的实践就不会有所突破,希望这次的经历能让我在以后的学习生活中不断成长与进步.致谢毕业设计是学校培养人才的一个重要阶段，是我们毕业前学习的最后阶段,是对大家在大学所学知识的一个最好成绩单。毕业设计的最终完成，离不开我的指导老师林嵩的精心安排和悉心指导，倾注了老师大量的心血。他广博的学识，丰富的经验,严谨的治学态度,事业上积极进取的精神对我影响深远。在此,谨向柳老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！谢谢林老师在我制作毕业设计的过程中给予我极大地帮助。同时，毕业设计的顺利完成，也离不开同其他同学的关心和帮助，在此对他们表示衷心的感谢。在整个毕业设计制作过程中,各位老师、同学和朋友给我提供了宝贵的建议和意见,使得毕业设计顺利完成。 三年的大学生活即将结束，在这里我还要感谢母校的培育和电气分院的各位老师的谆谆教导,是你们让我在获取专业知识技能的同时也学会了如何立足社会，谢谢你们！感谢在百忙中评阅论文和参加答辩的各位领导和老师，由于首次独立设计如此全面地课题,错误、漏洞一定不少，望各位老师不吝赐教.参考文献[１]孙振强.可编程控制器原理及应用教程。北京：清华大学出版社．2005.［２]李俊秀。可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社．20０8。［３］张万中。可编程控制器应用技术．北京：化学工业出版社.20０9。[4]瞿彩萍。PLC应用技术(三菱)．北京:中国劳动社会保障出版社，2０06.［5］刘守操。可编程序控制器技术与应用．北京：机械工业出版社.２006．[6］唐进．ＰＬＣ在彩灯控制中的应用.电子技术。20０９(6）:２０－21.[7］罗辑.机床设备电气与ＰLＣ控制.重庆:重庆大学出版社．2０04．［8］王阿根．电气可编程控制原理与应用.北京：清华大学出版社。２007.[9]昊丽。电气控制与PＬC应用技术。北京：机械工业出版社.200８.[１0］王兆义.小型可编程控制器实用技术．北京：机械工业出社.2002.RevolvｉngplａtforｍdesiｇnbasｅdonPLＣ,sｅｒvｏｐosiｔｉｏningcontrol基于PLC伺服定位控制的周转台设计摘要选用三菱PLC对汇川伺服驱动器进行控制进而对伺服电机进行控制，实现机械定位、算法功能实现的控制目的。首先介绍的是周转台算法的实现:如何在工作台中进行９0度旋转,这就要用到伺服的定位脉冲控制，然后介绍伺服驱动器和伺服驱动器的工作原理、技术参数及结构性能.根据玻璃机械的电气控制工艺标准，进行软件的编程和硬件电路图以及电控柜设计，主要内容有：软件编程中手动调试程序与自动运行的可重复性，硬件的选型及其工作原理,主电路和控制电路的设计以及电控柜的排版与接线，原点信号与限位开关的位置选择,最终周转台的通过触摸屏传数值的整机调试。选用三菱FＸ3Ｕ－48MT/EＳ(-A）晶体管（漏型）pｌｃ为核心控制器,以汇川ＩS500ＡT3R51—212伺服驱动器和汇川IＳＭH3—85B15CD伺服电机为定位执行设备，根据机械工艺要求和工作原理设计流程图，完成控制算法、程序。电路的设计。设计完成后,整机进行试验调试，试验结果表明:所设计的程序与电气控制能准确的完成玻璃旋转的动作，符合周转台设计的要求。关键词PLC伺服定位控制AｂstracｔUｓemiｔsubｉshiPLＣｔoｃｏnｔroｌHuiＣhuansｅrvoｄｒivｅs，ｉntuｒn，tocontroｌservomotoｒ,rｅａlｉzeｍecｈanｉｃalposｉｔioｎing，implｅｍｅntationoftheconｔroｌａｌｇorithm。Fｉrstｉｓｒｅvolviｎgtｈereaｌizａtioｎoｆthｅaｌgoｒiｔｈmis：ｈowｔoroｔａtｅ90dｅgrｅesinthｅｗorkｂeｎｃh，tｈiｓisａboｕttｏusesｅｒvopoｓitioningpulseｃｏntrol，thｅnｉntｒoducｅｔheservｏdrivesａndｓervoｄrivestｈewoｒkinｇprｉnｃiple，ｔechｎｉｃalｐaｒaｍeｔｅrsaｎdstruｃturepｅrforｍanｃe.Aｃcordｉngtoｔheｇｌassmacｈiｎeryelectriｃａｌcontrｏltｅｃｈnolｏgystａndaｒd,ｓofｔwarｅｐrｏｇｒaｍmｉngaｎｄｈａrｄwareｃircuitｄiagramａｎdelectｒicａlcｏｎtｒoｌcabｉnetdesigｎ，maincontｅnｔinｃｌudes:softwaredeｂｕgpｒoｇrammiｎgmanualaｎdautomａtiｃoperatioｎofｒｅｐeatabilitｙ，ｈａｒdwarｅseleｃtiｏｎaｎｄitｓwoｒkingprinciｐｌe，mａincｉrcuｉtaｎdcｏntrolcirｃuｉtｄesiｇnaｎdelｅctricｃoｎtrolcabiｎetlayoutanｄwirｉng,thｅoriginａｎdthｅcｈｏiceoftheｌocａtｉonofｔhelimiｔｓwitcｈsｉgnal,eｖenｔｕallyflｏｗnｕｍericａlmacｈｉnedebｕggingｔｈrｏugｈtouｃhscreen。ChｏoｓemitsuｂｉshiFX３Ｕ—48mｔ/ES(-a）tranｓistor（leakage)PLＣasthecorｅｃontroller，ｗitｈHuiＣhｕanIS５0０ＡT３R51—2１２ｓerｖodrivesａnｄＨｕiChuａｎb１5cdISMH３—8５servｏmotｏrfoｒｔhｅpositｉoningｄevice，ａccｏrdiｎgtoｔｈewoｒｋingpｒｉncｉpｌeofmｅchanicalｐroｃｅssrequirementanddeｓｉｇｎｆｌoｗchart，comｐletｅcontrolalgoritｈｍａndｐｒoｇraｍ。Theｄesignoftheciｒcｕit．Testdesign，afteｒthecoｍｐｌetiｏnoftｈewholemａchineｃｏmmissiｏnｉng,testreｓuｌtssｈｏwｔｈaｔthｅdesignprogramanｄelectricalｃontrｏlｃanaccuratｅlycompleｔegｌaｓsroｔａrｙmovement，acｃordwitｈtheｒequｉreｍｅntofthetuｒnovermａcｈinedesiｇn.KｅywｏｒdｓPＬCｓervopｏsｉｔｉoningcoｎｔrｏl前言上个世纪80年代随着交通、建筑和旅游业的发展，对深加工个玻璃的需求越来越多，是玻璃深加工行业得到了快速的发展,玻璃深加工的产量较快的上升，为玻璃深加工的应用开辟了广阔的市场；就现在来说,世界上5０-６０ｃm的平板玻璃原片都会进过深加工后再上市，浮法玻璃原片己不再受玻璃企业推崇，进而向实用型、功能型、安全型、装饰型、环保型五大方向的深加工玻璃发展,成为２1世纪平板玻璃创新产品的追求目标。2003年12月4日,国家发改委,建设部,国家质检总局，国家工商总局等四部位委联合发布《建设安全玻璃管理规定》：200４年1月1日起实施,地市级以上含地市级城市的新建、扩建、改《建设安全玻璃管理规定》的实造、装修及维修工程等建筑物，应按该《规定》要求使用安全玻璃。意在有效地保障人身、财产的安全，规范安全玻璃的生产、使用和安装，受到社会各界的广泛关注。门窗使用具有节能作用的镀膜玻璃、镀膜钢化、镀膜中空、镀膜夹层、低辐射中空玻璃。这些玻璃的生产过程，要求玻璃的边部必须经过磨边处理。传统的砂布磨边己满足不了生产工艺和建筑市场的要求,存在生产效率低,生产成本高的弊端.因此，大型玻璃深加工企业必须采用自动化程度高的智能玻璃磨边机器。玻璃磨边机的作用是根据需要将玻璃边部磨削成特定的形状，比如磨直边、磨４5度边、磨任意角度的斜边等。周转台就是将四台玻璃磨边机组合成一条自动生产线,实现一个平面玻璃的四边磨，从而大大提高了机器的自动化程度，减少了人工的成本，提高了玻璃磨边的效率。本设计利用伺服定位控制旋转９0度的原理,根据玻璃磨边机器的特点，设计了一种进过三个周转台的旋转实现平面玻璃的四边磨的机器。此机器有较高精度的定位与旋转，实现机器自动打磨玻璃边生产线的高自动化生产,并且设计结构简单,成本低,具有很大的使用价值。第1章周转台机器的电器系统组成1.1周转台机器简介测长光电开关Y方向测长光电开关Y方向X方向一排测宽光电原点皮带10条，同步托盘旋转托盘横移X方向一排测宽光电原点皮带10条，同步托盘旋转托盘横移1。１.1周转台机器的用途在玻璃深加工行业，玻璃磨边机对于玻璃的边进行打磨会让玻璃边安全,并且是玻璃不容易碎。现有的机型只能实现单边打磨玻璃,需要人为的将一边打磨好的玻璃进行旋转边后实现玻璃的四边打磨。这样人工的增加和效率的降低是玻璃磨边机的缺点,为了尽量克服这个缺点,设计了周转台机器，使玻璃打磨完一边后进入速度同步的周转台皮带上，经过定位计算实现自动旋转90度，进入后面一台玻璃磨边机.这样的机器设计简单,成本低，提升了机器的自动化水平，降低了人工成本，增加了效率。周转台的产生使玻璃机械自动化大批量生产成为现实.1.1．2周转台用到的电器主要设备（1)三菱ＦX３U－48MT/ＥS（-A)晶体管(漏型)ｐlc(2）汇川IＳ500AＴ3R51－212伺服驱动器（３）汇川ＩSMH3—85Ｂ15CD伺服电机（4)汇川IＴ507０Ｔ触摸屏（5）２4ＶDＣ开关电源，光电开关PＺ－G4２B,接近开关（用作原点）ＬJ12A3-4－Z/EX，限位开关(行程开关）ME8１08，电磁阀等1。１．3周转台的工作原理皮带伺服电机一直运转处于等待状态,要是有玻璃贴工作台Y方向边进入周转台上后,会经过工作台Y方向测长光电开关，通过光电开关的上升沿和下降沿就能将玻璃的长度脉冲数值测量出来，通过伺服电机的脉冲当量的转换，就可以转换成玻璃的实际距离值，通过X方向一排光电开光将玻璃的宽度实际距离值测量出来.进过工作台的算法后，皮带电机会带动玻璃运行到工作台Ｙ方向中间停止,这是托盘开始寻找玻璃X方向中间位置,进行移动。找到玻璃中间位后托盘气缸电磁阀，负压风机电磁阀开始通电，这样使托盘顶着玻璃升起来，经过一定的延时后,开始向后移动到工作台横移的底端进行９0度的旋转,之后将旋转好的玻璃通过计算运送到工作台有测长光电的一边后下放玻璃,也就是气缸电磁阀、负压风机电磁阀断电，通过一定时间的延时,托盘开始回到原点位置,准备下一块的旋转。这是周转台后面的磨边机如果没有磨玻璃处于空闲状态，则会发出一个信号即光电开关Ｘ３，皮带电机开始启动,将玻璃送到后面的磨边机。后面的磨边机在玻璃进入时，会有一个光电开关,上升沿到来时接通1米行程的气缸电磁阀，将玻璃推入磨边机皮带上,确保能够打磨到玻璃;下降沿时,断开电磁阀的电,使1米行程气缸回到起始位置.如果下边一台磨边机正在打磨玻璃，则Ｘ３不会接通,玻璃只是处于等待状态。之后的逻辑以及信号控制会通过CAN-ＬINK总线进行控制跟完善.１。2周转台的设计要求玻璃前进至工作台中间定位吸盘上升放松，万向轮下降转位后玻璃距旋转台边距离定位后退工作台边转位90度完成设计要求X方向中间位定位结束托盘找玻璃X方向中间:玻璃前进至工作台中间定位吸盘上升放松，万向轮下降转位后玻璃距旋转台边距离定位后退工作台边转位90度完成X方向中间位定位结束托盘找玻璃X方向中间吸盘上升吸附同时方向轮上升吸盘上升吸附同时方向轮上升升玻璃向前运行玻璃向前运行结束、重复开始结束、重复开始周转台设计工艺要求：在玻璃放置在皮带上时，必须是贴边放置，在工作台装有测长光电开关的一侧,装有轮子，能够使玻璃顺利的随皮带前进;在旋转９0度后，玻璃随托盘回到装有测长光电开关的一侧时，玻璃的边必须与工作台的边紧靠,这样才能顺利进入下台玻璃磨边机进行磨边；周转台的重复性要高，就是第一块玻璃旋转完之后,第二块玻璃进入周转台必须顺利的按照一样的动作进行旋转，不能每放一块玻璃就重新设定一次。单边流水线控制方案：转台宽度约2。6米（中间0.4米,两边各1。1米），减去最大加工宽度再除以２为０.５5米（原设计最小加工尺寸为0．5５米,最大1.5米),加上磨边机的出料端0.45米，共1米：即目前尺寸只能连续加工1米的玻璃，超过１米时就要保证玻璃间距不低于某个值,也就是通过两块玻璃之间的间隔来保证前后玻璃之间不发生干涉:转台上料开始时与开始下料时的时间差乘以磨边机速度即为玻璃之间的间隔。目前连续加工时要保证玻璃不超过1米，间距在15cm~30cm即可：第一块玻璃一直往前运行（转台上下线端同时)，直到玻璃的中心到转台的中心处停下；经过延时（先开吸气,延时1～2秒后顶起气缸动作。当前一块玻璃在顶起后,后边玻璃就可继续往前运行,当转台上料端中间的检测传感器检测到后面玻璃立即停止.当前边玻璃落下后，再一起重新往前送料——此时转台下料端也运行。此时的逻辑是：当测宽玻璃检测到有玻璃,后面的玻璃就只能在转台上料端的中心停下才能保证前面玻璃落下时不会压到第二块玻璃，否则该玻璃将一直往前走直到中心停止点停下。前面玻璃开始下料时清除‘前边有玻璃'标志，然后上下线端一起往前传送。加工１~1.5米长的玻璃时，转台上料端前要加1米左右的缓冲带;转台下料端后也要加1米左右的缓冲带—-主要是起到将旋转后不正的玻璃推到加工侧靠齐和保证前后玻璃不发生干涉。在触摸屏端上采用速度配方：预设４组,里面包括磨边机加工速度、转台在不同时期的速度、气阀延时时间、加减速比、加减速时间、中断定长（可能用不到）等数据.触摸屏通过OPENCAN总线分别与各个磨边机的变频器和转台伺服驱动器相连接。转台往返小车有前后限位开关各１个,零点接近开关(靠近塑料导向轮组侧)一个；旋转头不设限位开关和原点开关,但升降气缸分别有１个行程开关或接近开关;在小车上加装1个凸轮行程开关,用于发生故障时临时自动测量宽度,保证连续运行。控制过程磨边机加工时速度约15~30Hｚ(0~40０cm/ｍiｎ）,因此在正在加工的玻璃的速度较慢,转台上料端速度应该与加工速度相同或稍慢；待玻璃已加工完(在磨边机出料端与转台上料端中间有检测传感器),转台速度再切换为8米/分钟左右速度工作;玻璃到达转台下料端且下台磨边机前的传感器（磨边机进料端与转台上料端中间有检测传感器,）检测到玻璃时，转台速度切换为磨边机相同的速度。磨边机出料传感器检测到磨边机玻璃已全部移出磨边机后，转台速度切换为高速；当转台上料端测长传感器检测到上升沿后开始计时,下降沿后结束，此时根据时间差和速度就可算出玻璃具体长度；玻璃的宽度通过检测第一台转台的上料端前面的1１个光电传感器检测闭合的个数就可大约算出－-—间距10cｍ，因通过转台中心旋转，故误差是５cm.由于宽度已知，转台提前移到宽度中间位置，玻璃通过转台移到转台下料端——此时下料端也以同样速度运行.长度算出后,就可算出需要后退到哪里开始旋转.当玻璃的中心点与旋转小车的中心重合后,转台上下线端停止,吸气阀打开，延时1～2秒后,气缸顶起动作，当顶起传感器(接近开关或行程开关）闭合后，再延时1～３秒后转台小车旋转９0度.完成后气缸放下，当落下传感器闭合后,转台上下线开始运行。在气缸升起且传感器闭合后,转台上料端就可单独运行,不过是以磨边机的加工速度,在转台上料端中心也有一个传感器，当上升沿检测到后停止——这种模式下玻璃尺寸较小,此时在转台上料端可以同时有2块玻璃，但必须是在中心传感器处及时停止,不然再测长就不准了-—不采用上升沿了直接开始计时,故此传感器即用于定位也用于测长;如果再增加１个,测长度与第二块玻璃定位传分开且位置可调时就更好了,目前是两个传感器.旋转到位后就要将玻璃往前送到前侧紧靠塑料导向轮排处，计划在中点处增加‘靠边到位’行程开关或光电开关和两个偏斜度测量开关，不使用定长中断,原因是：可能有小概率的玻璃可能因吸力不够、玻璃重量太轻或旋转过快等造成旋转过程中玻璃打滑造成旋转不到位，如果采用定长中断可能一边顶过，另一边仍不到边,此时若吸力较大玻璃顶到导向轮上还有可能过载。计划采用限位开关的方式,若因打滑造成旋转不到位,则应该是小于9０度，因此在计算的位移误差内没有碰到限位开关或只有1个偏斜度传感器闭合，说明玻璃偏斜,经过延时后——往前走一点；此时继续旋转直到另一个也闭合(偏斜度伸出5cm左右，中间的传感器是往前送玻璃到位传感器，位置偏后），再往前送固定距离距离范围—-理论计算值外加±2ｃｍ,若仍未碰到限位开关，那么放下玻璃,准备下一块玻璃的操作,此时要输出故障报警信号，若有指示用信号灯塔则要发出黄光-—表示旋转有故障需要检查。如果在加工过程中玻璃损坏，则首先需要将该玻璃拿下并及时在触摸屏上将该玻璃的数据清除为零.当下一台旋转台或磨光机发现传过来的数据为零且测长光电开关也没用检测到有玻璃通过,则不动作；如果数据为零但检测到了玻璃来到信号,则按照自动测长测宽程序来运行,待收到数据后再切换到数据联动方式.或存储２组数据的地址已填充数据——大于０，第三组数据来到，则自动消除第一组没有往下传送的数据，包括清掉‘前边有玻璃’.在触摸屏上共有3组玻璃的长宽数据,每组又含2份(因最多有２块玻璃等待操作）,每份又分别为“宽度(传感器)”、“宽度（计算）"、“长度(计算）”，下一转台若检测有2个不同宽度数据,优先选择计算的宽度值，若只有传感器排测得的宽度近似值，则使用该近似值。第一台转台:宽度近似值+准确长度值,运行测长子程序；第二台转台:准确宽度值+准确长度值，运行测宽子程序；;第三台转台：使用第二台转台传送的数据;数据传送由各转台的下料端传感器的上升沿来传送，并在传送完成将数据清零,最后将后面的数据提到前方-—完成后清零后方数据,触摸屏只起监视和将数据清零功能。8.有故障时需要拿掉玻璃并将数据清零时还要有暂停功能;如果不容易实现，则故障处之前要停机（正在磨边机里加工的要加工完成后在停机)，故障处之后可以继续工作直到加工完成.１.３周转台的电气系统组成1、三菱漏型24VDCＰLＣ2、三个汇川伺服驱动器+三个汇川伺服电机３、四个中间继电器+一个交流接触器4、接线端子板5、十三个光电开关+两个行程开关+一个接近开关1．4周转台的算法实现１.4.1玻璃长宽的测量方法玻璃长度的测量：在Y方向上放置一个光电开关，皮带在传送过程中，有玻璃就会使光电开关接通，利用光电开关的上升沿和下降沿，就能知道玻璃的长度脉冲值。玻璃宽度的测量:在Ｘ方向上安装一排光电开关，如果玻璃经过时,亮几个光电，玻璃宽度就定义为几个光电所代表的宽度值,这样测量存在一定误差，想要减少误差就的增加光电开光的数量。1.4.2定位算法的实现工作台的长度和宽度是固定不变的值，这里用Ｙ和X分别表示；在Ｙ方向安装好光电开光后，光电开关到工作台Y方向的中心的距离就是定值,可以实际测量出来，用Y１表示;原点开关的位置与托盘中心的距离在原点确定后也是个定值即托盘的一半，用Ｘ1表示；玻璃的长度用y表示，宽度用x表示；横移轨道的实际能运动的轨道长度也是机械决定的定值用X2表示.1、Y方向玻璃中心定位：Y１＋y/２2、X方向玻璃中心定位:ｘ／2－Ｘ１３、Ｘ方向托盘运动到另一边进行旋转应走距离的定位：X２－x／２—Ｘ14、托盘旋转90度定位齿轮1：1机械结构,所以伺服电机旋转1/4圈,就相当于托盘旋转了90度5、旋转完成后托盘送玻璃到一开始的工作台边的定位:y/26、托盘回原点的定位：y／２—X1以上所有算法和定位是基于伺服的绝对定位来设计的算法。第２章周转台软件设计２.１plc输入输出端口的分配序号输入名称位置PLC输入端口１原点开关横移边一侧X０2测长光电开关工作台Y边一侧Ｘ23下台磨边机空闲信号光电开关工作台Ｙ边一侧X34下台磨边机气缸动作光电开关下台磨边机前端X４5横移正转限位横移轨道一侧Ｘ10６横移反转限位横移轨道一侧X11序号输出名称PLC输出端口１皮带轴位置信号Y02皮带轴方向信号Ｙ40为正转,1为反转3横移轴位置信号Y１４横移轴方向信号Ｙ５0为正转,1为反转５旋转轴位置信号Y２６旋转轴方向信号Y6０为正转,1为反转7托盘气缸电磁阀输出信号Y1２８托盘负压电磁阀输出信号Y139下台磨边机气缸电磁阀输出信号Y１４2。２PLＣ程序设计2。2.1相关软元件介绍软元件编号名称Y00０Y00１Y002Y0０3＊１M802９指令执行结束标志位M8３29指令执行异常结束标志位Ｍ8３38*２加减速动作＊3M８３３6*4中断输入指定功能有效*3Ｍ8340M83５0M836０M8370脉冲输出中监控（BUSＹ/ＲＥAＤY）Ｍ8341M8351M８３61M8371清零信号输出功能有效*３Ｍ83４2M83５2M8362Ｍ８３72原点回归方向指定＊3M８34３M8３53M83６３Ｍ８373正转极限M8３44M８35４M83６4M8374反转极限M8３４5M8３55M836５M8375近点信号逻辑反转＊３M8346M8356M８３6６Ｍ83７6零点信号逻辑反转＊3Ｍ８347M835７M８367M837７中断信号逻辑反转＊3*5M８３48M835８M8368M８３７8定位指令驱动中M834９M8３59M8３6９M83７9脉冲停止指令*3M８４6０*２M8461*2M8462＊2M8４63*２用户中断输入指令＊3M846４＊2M８465*2M8466*2M846７*2清零信号软元件指定功能有效*3三菱ＦX３U系列的晶体管漏型输出PＬC支持四轴定位输出分别为Y0，Ｙ１，Y２，Y３，相对应的方向输出为Ｙ４，Y5，Y6。2.2.2ＤOG搜索功能的原点回归：(1)开始位置在通过ＤＯＧ前时通过执行原点回归指令,开始原点回归动作;以原点回归速度开始向原点回归方向移动;一旦检测出DOG的前端，开始减速到爬行速度；检测到ＤOG信号后端后,在检测出第一个零点信号时停止。(2)开始位置在ＤOＧ内通过执行原点回归指令，开始原点回归动作；以原点回归相反的方向开始开始移动；检测出ＤOG的前端后减速停止；以原点回归速度开始向原点回归方向移动;旦检测出ＤOG的前端，开始减速到爬行速度;检测到DOG信号后端后，在检测出第一个零点信号时停止.（３)原点回归的限位开关为ON的时候通过执行原点回归指令，开始原点回归动作；以原点回归相反的方向开始开始移动;检测出ＤOＧ的前端后减速停止；以原点回归速度开始向原点回归方向移动；旦检测出DOＧ的前端，开始减速到爬行速度；检测到DOG信号后端后,在检测出第一个零点信号时停止.2。2.3绝对定位及指令介绍绝对方式（绝对地址）以原点为基准指定位置(绝对地址)进行定位.起点在哪里都没有关系.绝对定位指令DRVA（单字节）、DＤRVＡ（双字节)设定数据操作数类别内容S1指定输出脉冲数（相对地址）.＊1S2指定输出脉冲频率。*2D1指定输出脉冲的输出编号。D2指定旋转方向信号的输出端编号。注意：＊1。设定范围：16位运算时，—32，７6８～+32,767（0除外)３2位运算时，—9９9,999~+999，９99（0除外）＊2。设定范围：１6位运算时，1０~３2，７67（Hz）32位运算时,如下表所示：脉冲输出端设定范围FX3u可编程控制器高速输出特殊适配器10~20０,0０0（Ｈz)FＸ3u·ＦX3ｕc可编程控制器基本单元（晶体管输出)10～10０,000（Hz)2.3．4伺服放大器(驱动单元)侧的设定１）.可编程控制器侧的脉冲输出形式基本单元(晶体管输出（漏型输出））基本单元(晶体管输出)时,脉冲输出信号（脉冲输出端,旋转方向)如下图所示:※１．OＮ、OFF表示可编程控制器的输出状态。H、L表示波形的HIＧＨ、LOW.2）三菱PＬＣ与伺服放大器的连接基本单元(晶体管输出(漏型输出）)可编程控制器和伺服放大器的连接FX3u系列可编程控制器(漏型输出）时，如下图所示：３）三菱ｐlc的输出波形２.3。５电子齿轮的设定以及脉冲当量的计算（１)三个伺服电机的电子齿轮比的设定:三菱FX3Ｕ晶体管漏型输出的PLＣ脉冲发送最高位１００00０HＺ,我们所选的汇川伺服电机为额定转速1５0０转，2500线的编码器，所以四倍频输出的话伺服电机的分辨率为10000pｌｓ／rev，要达到额定转速1５０0rpm，给伺服驱动器的脉冲信号(１50０／60)＊１０００0＝２5０００0脉冲/秒,三菱FＸ３U晶体管漏型输出的PＬC脉冲发送最高位１0００00ＨＺ，要达到额定转速电子齿轮应设置为５:2。(2）皮带电机脉冲当量的计算减速机为１5:１的减速比;转动轮的直径为１2７．４mｍ；脉冲当量=（１２7.４×３.14）／（15×４０００）=０。00６7（3）横移电机的脉冲当量的计算转动轮的直径为5１ｍｍ，1：1的转速比；脉冲当量＝(５1×3.１４)/4000=０。０４（4）旋转电机的脉冲当量的计算齿轮为１:1,所以伺服电机转一圈需要４0００个脉冲，则需要托盘旋转９0度，相当于伺服电机转1／４圈,就是需要pｌｃ输出１0００个脉冲即可。２.3．５程序的编写（在论文最后)程序流程图开始皮带轴处于待机运行状态开始皮带轴处于待机运行状态测长光电接测到玻璃，进行长度测量（脉冲值）测长光电接测到玻璃，进行长度测量（脉冲值）通过皮带脉冲当量转换成距离值，与当前轴应该运行距离比较，实际运行大于等于此值皮带轴停止通过皮带脉冲当量转换成距离值，与当前轴应该运行距离比较，实际运行大于等于此值皮带轴停止开始宽度的中间位计算并发脉冲使横移电机运行开始宽度的中间位计算并发脉冲使横移电机运行找中心完成后，接通气缸负压电磁阀，是托盘吸住玻璃上升找中心完成后，接通气缸负压电磁阀，是托盘吸住玻璃上升延时后，后退至横移另一边，定位准备开始旋转延时后，后退至横移另一边，定位准备开始旋转定位完成后，旋转电机开始90度的旋转定位完成后，旋转电机开始90度的旋转旋转完成后，拖动玻璃前行至横移开始一边定位旋转完成后，拖动玻璃前行至横移开始一边定位负压阀断电，气缸电磁阀断电，松开玻璃，下放负压阀断电，气缸电磁阀断电，松开玻璃，下放延时后，托盘回原点定位；下台磨边机是否空闲延时后，托盘回原点定位；下台磨边机是否空闲空闲则重复开始，不空闲则停止等待空闲信号空闲则重复开始，不空闲则停止等待空闲信号玻璃传到下台磨边机时，1米行程气缸动作玻璃传到下台磨边机时，1米行程气缸动作进入下台磨边机开始打磨玻璃边进入下台磨边机开始打磨玻璃边2.3.6触摸屏的界面设计总共有6个界面:初始界面,手动界面，自动界面，报警界面，I/Ｏ口显示界面，数据显示界面１）这样的是位状态设置按钮，选择为2)这样的是数值输入,选择为3)这样的是功能键,选择为４)这样的是位状态指示灯,选择为5）这样的是数值显示，选为第3章周转台硬件设计3。1伺服驱动器的电路连接介绍系统控制原理框图:3。1.１伺服驱动器CH1端子的内部电路图主要用到的是位置控制的７、８、1１、1２号端子,其中７、８号是位置控制的接线端子，１１、１2号是方向控制的接线端子；7，1１号端子集电极输出形式下，接24VDC串联2.4K电阻；8，１２号分别接PＬC的Y０、Ｙ４输出。还有就是伺服控制器必须是ON状态才能工作,将40号与50号短接起来，伺服驱动器一上电，伺服驱动器就处于运行状态，可以接受脉冲进行工作。汇川伺服驱动器内置24VＤC电源，由于电源电压不稳定，而且与外部接线的回路不容易接线，所以不采用内部24VＤC电源，使用外部24VＤC开关电源。3．1。2输入输出信号（CＮ1）的名称及其功能1、输入信号信号名默认功能针脚号功能通用DI1CMD1４６多段速度选择1ＤI2CMD２４5多段速度选择2DI3DIＲ－SEL4内部指令方向选择:默认方向或反方向DI4ALＭ—RST４4警报清除：解除伺服警报状态DI5S—OＮ40控制伺服电机ＯＮ/OFＦ(通电/不通电）的信号DＩ6ZＣLAMP41零位固定功能使能:使能零位固定功能DI7ＣMＤ342多段速度选择３DI8CMＤ4４3多段速度选择４DＩ9JOGＣＭD＋23正向点动DI１0JOGＣMＤ—24反向点动位置指令ＰULＳ+PＵＬＳ—SIGN+SＩGN－７８111２输入脉冲指令差分驱动器集电极开路输入模式方向＋脉冲Ｂ相正交脉冲CW/CCW脉冲CLＲ+CLR—15１４清除偏差计数：在位置控制时，清除偏差计数PL１PL２PL３３１３1８ＰＵＬS、ＳＩGN以及CLR指令为集电极开路输出信号时,供给+24V工作电源（伺服驱动器重内置2４V电源通过2.4K电阻供给）位置指令输入电路下面就用户接口连接器的指令脉冲输入、指令符号输入、偏差计数清除信号端子进行说明.当为集电极开路输出，使用用户准备的外部电源时：参考对工作电阻R1的值进行设定，使其满足电流在6mA~１0ｍＡ范围之间的条件。ＶCC电压Ｒ1阻值2４Ｖ2．4ＫΩ１2V1.５KΩ5V2０0Ω3。２电气原理图3。2。１主电路图及触摸屏电路图如上图所示:3．2.2三个伺服驱动器的电路原理图这是皮带轴电机的电路原理图，横移轴、旋转轴的只是将Ｙ0、Y４分别改为Y1、Y5,Y2、Y6，就可以.3.２.３PＬC输入电路图３．２．４PLC输出电路图电磁阀如果是24VDC的，则直接与中间继电器的辅助常开触点连接；如果是交流220V的电磁阀，需要将中间继电器的常开触点一边接220V火线，另一端接电磁阀的一端，电磁阀的另一端接零线上。所有的接线要通过接线端子板，为了之后查线方便和走线的规范。实际接线时要将plc的COM口并联起来接到24V开关电源的COM口上。电磁阀如果是24VDC的，则直接与中间继电器的辅助常开触点连接；如果是交流220V的电磁阀，需要将中间继电器的常开触点一边接220V火线，另一端接电磁阀的一端，电磁阀的另一端接零线上。所有的接线要通过接线端子板，为了之后查线方便和走线的规范。实际接线时要将plc的COM口并联起来接到24V开关电源的COM口上。3。３电控板的布局将三台伺服控制器放在板子的最左侧，依次排列；之后将三菱plｃ放在中间，再往右边是中间继电器、交流接触器.板子右下角是接线端子板;在板子四周放上走线槽,所有的导线都走走线槽,美观。示意图:第４章周转台伺服电机调试4．1伺服驱动器界面显示与按键操作4。1。1界面介绍伺服驱动器的操作界面由5只7段LED数码管和5只按键组成，可用于伺服驱动器的状态显示及参数设定.界面布局如下:４.1．2按键功能说明按键按键名称功能MODＥMＯDE按下该键可在功能码组间的依次切换，返回上一层菜单。▲UP按下该键可增加当前闪烁位设定值，长按可快速增加。▼DOＷN按下该键可减少当前闪烁位设定值，长按可快速减少.◀◀SHIFT按下该键可将所选闪烁位左移一位.长按功能：在需显示多于5位数码管的内容时，可用于翻页。SEＴSET按下该键可保存修改、进入到下一级菜单。注:当发生警报时,请首先排除警报原因,然后再进行警报复位操作。4。1.3伺服驱动器状态显示伺服驱动器的运行状态由5只七段LED数码管的显示字符显示，分别显示如下表:符号LED显示图形状态描述及字符含义说明“ｒEＳEt"上点初始化状态数码管显示该字符,表明为软件启动状态或复位状态.“nrd”启动或复位完成之后，伺服尚未准备好,如主电路未上电。“rdy”伺服系统自检正常，等待上位控制装置给出伺服使能信号。“rｕn”伺服正常运行状态，此时可以通过H0b组功能码查看伺服运行状态和各变量.“Ｅr．xｘx”伺服系统发生故障，“xxx"三位数字代表故障码。4。1.4伺服驱动器参数的浏览与修改操作方法切换到参数显示模式时，首先显示的是参数组号，以“Hxx.”三位显示，也称“0级菜单"。其中的一个显示位为闪烁显示状态，此时按UP键或ＤOＷN键，该闪烁位的数字会增1或减1；若按SHIFT键，闪烁位会移动,便于设置为所需的组号:当设定了所需的组号后,按下ＳET键，即可进入该组内的参数序号的设置状态,此时显示“Hxx.xx”,也称“I级菜单”，当设置为所需要的功能码序号后，按SET键，即可进入该功能码的参数设置状态，也称“IＩ级菜单”，若参数可以修改,其最低位会闪烁显示，此时按SHIFT/ＵP/ＤOWＮ等键进行修改。4．２电机带负载的实际调整4.2。1安全事项的调整(1）超程设定请进行超程设定。(2)扭矩限制的设定扭矩限制功能是计算出机械运行所需的扭矩，为使其不超出该值而对输出扭矩进行限制的功能。在机械发生干扰或碰撞等故障时可以减轻冲击。若扭矩限制设定得低于运行所需的值，则有可能发生超调或振动。扭矩限制的选择通过Ｈ０7－0７进行设定.(３）位置偏差过大故障值的设定位置偏差过大故障是使用伺服驱动器进行位置控制时的有效保护功能。在电机动作与指令不符时,通过设定适当的位置偏差过大警报值，可以检出异常情况，使电机停止运行。电机位置偏差是指位置指令值与实际位置的差。位置偏差可以用下面的位置增益与电机转速的关系式来表示：注：H08－02：位置环增益[最小单位为0．1Hｚ］.因此位置偏差过大故障值H０ａ-1１可按下式设定[设定单位：1指令单位］双下划线部分的（１．2~２)是为避免位置偏差过大故障频繁发生的盈余系数。只要按照上式关系进行设定,在常规运行时就不会发生位置偏差过大故障。当位置指令的加减速度超出电机的追踪能力时，即伺服电机已经赶不上过快的位置指令，从而导致位置偏差不能满足上述关系式.请将位置指令的加减速度降至电机能追踪的值，或增大位置偏差过大故障值。４。2.2伺服响应速度环的调整速度环增益的设定根据需要用户可以设定以下增益参数：功能码名称设定范围最小单位出厂设定生效时间类别相关模式H0８0０速度环增益1．0Ｈz~200０。0Hｚ0。1Hz40０.0Ｈz立即生效运行设定PＳH080１速度环积分时间参数0.15ms~5１2。00ms0。01ｍｓ２0。００ms立即生效运行设定PS以上为伺服驱动器内部的速度环的增益和积分时间常数.速度环的增益设定的值越大，或速度环积分时间常数的值越小，越能进行响应性高的速度控制，但受机械特性的制约,过大可能引起