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PLC在舞臺吊桿控制系統中的應用
發布時間:2017-03-24 15:18:30 點擊次數:4375

文章編號:1005 —7277(2001) 05 —0048 —03


龔建興, 吳愛梅

(甘肅工業大學機械工廠, 甘肅蘭州730050)

摘要: 介紹了PLC在舞臺吊桿控制系統中的應用,以及PLC控制系統的硬件和軟件的設計方法。充分說明PLC在大規模開關量的管理和控制、提高產品的可靠性等方面具有極好的性能和優勢。

關鍵詞: PLC; 舞臺吊桿; 控制系統; 應用

中圖分類號:TP571.6 +1 文獻標識碼:B

ApplicationofPLCinthecontrols ystemof platformbooms

GONGJian-xing , WUAi-mei

( MachinesSho p,GansuUniversit y of Technology ,Lanzhou 730050, China)

Abstract: TheapplicationofPLCinthecontrols ystemof platformbooms, thehardwareandsoftwaredesi gnmethodof PLCcontrols ystemare

presentedanddiscussed.ItisshownthatPLChasbetter performanceinmana ging andcon 2trolling for greatswitchamount,im proving the controls

ystemreliabilit y for platformbooms.

Key words: PLC; platformbooms;controls ystem; application

 

1 引言

舞臺吊桿以其多功能和高利用率在眾多演出場館和劇場中得到普遍應用。吊桿常規控制采用繼電器、接觸器控制方式。由于每個劇場吊桿數量比較多,控制系統元器件數目也很龐大,接線繁雜,電路可靠性差,控制系統故障率高,維修困難,給正常演出帶來不便。利用PLC開發的舞臺吊桿控制系統,從根本上克服了這些缺陷。

可編程控制器是傳統繼電器控制方式與計算機技術完美結合的產物。其功能齊全, 具有診斷、報警、監控等功能。可以配備各種通訊接口和模塊, 與其它PLC和計算機組成網絡控制系統。PLC應用靈活,其標準的“積木”式硬件結構,模塊化的軟件設計, 可以適應大小不同、功能繁復的控制要求。可縮短整個設計、生產、調試周期,研制經費也相對減少。另外,PLC 操作、維修容易,其控制系統工作穩定可靠,抗干擾性能好。

2 控制系統要求與方案

(1) 舞臺吊桿主要用于懸掛幕布、場景等舞臺用具, 大量參與演出, 在演出過程中頻繁置換表演背景,借助燈光的變幻,與舞臺表演相映成輝,強化了舞臺藝術效果,增添了舞臺藝術魅力。由于吊桿換景均在場間黑場的間隔進行,這就要求吊桿控制有較高“智能化”, 設備運行時平穩且定位準確,控制系統具有場次管理功能, 很好的人機對話界面。考慮到現場環境因素,控制系統應具有在惡劣環境中長時間不間斷運行的能力, 高可靠性能, 穩定性好,抗干擾能力強。PLC完全具備以上功能。

(2) 舞臺吊桿數量較多(以60道為例) ,PLC需管理的開關量、位置反饋量、模擬量等信號量多達近千點, 因此, 系統選用的PLC控制器應具有高效的運算和管理、擴容能力, 有較大的程序存儲空間。

(3) 為便于操作和管理,系統應具有良好的人機對話窗口,完全實現菜單化管理。真正實現控制系統智能化、人性化。控制系統應具有上位管理機, 上位機應適用于工業現場, 下位機則應具有與上位機高效通訊的接口。

(4) 針對舞臺吊桿的控制要求,綜合控制系統的軟硬件因素, 力求達到系統最優化配置效果, 選定上位管理機采用研華工業控制機, 下位PLC采用SLC5/05 系統, 二者采用以太網通訊, 傳輸速率10Mbp/s, 完全可以滿足實時控制的需要。控制系統框圖如圖1 所示。

圖片18.png 

圖1 控制系統框圖

3 下位PLC硬件設計

根據舞臺吊桿系統的控制要求,吊桿控制開關量輸入信號由位置反饋、手動操作信號、變頻器故障等總計360 余個控制節點組成。PLC選用1746-IB32輸入模塊來實現。吊桿最快運行速度為0.8m/s, 即編碼器每秒輸出800 個脈沖信號。1746-HSCE2高速計數模塊計數頻率達到50kHZ, 完全滿足吊桿高速運行時定位精度的要求。

吊桿控制開關量輸出由制動控制、運行控制、故障復位控制等近300 個控制節點組成。選用SLC5/05 系統DC24V 和AC240V 開關量輸出模塊即可滿足控制要求。

控制系統要求吊桿無級變速,運行區間內任一位置準確定位。SLC5/05 系統配置了相關的模擬量輸出模塊,可以方便地進行變頻器調速控制。

上位工控機通訊網卡型號為3COMEtherLinkIIIISA (3C509b-TP0 ) ,下位機自帶以太網接口。高效率的通訊手段保障了上下位機的同步操作性能和控制精度。如圖2所示, 通過合理的配置主框架和從框架、系統電源和相關模塊, 吊桿控制系統下位機PLC系統可獲得最優化配置。


圖片19.png 

圖2

4 系統軟件設計

舞臺吊桿控制系統軟件設計分上位工控機人機界面軟件和下位PLC控制軟件兩部分。

4.1 上位機

上位機采用研華工業控制機,其專業的工業環境適應能力可以保證控制系統在劇場復雜干擾存在的條件下安全運行,上位顯示器使用PHILPS17”彩顯。

上位操作系統是利用Rsview32組態軟件開發的。軟件工作平臺為WINDOWS95。系統可仿真舞臺吊桿的升降狀態畫面和操作“按鈕”,實時監控吊桿的運行狀況。當系統顯示器畫面上的“按鈕”被觸發時,與其相關的B3:XX 文件被激活,該文件被置入數據或置位,通過通訊送入下位機。在下位機中同域B3:XX 文件被賦于7:XX 文件或直接引用, 觸發相應的操作,完成特定的功能。設備運行的狀態參數則被賦于相應的N7:XX 文件或B3:XX 文件,并通過通訊送入上位機。組態應用程序按照送入的參數控制舞臺吊桿組態畫面的變化,實現設備的實時監控。

上位操作系統畫面均為漢化界面,具有良好的交互性。操作人員可以直接按壓畫面上的按鍵,進行畫面的切換和吊桿升降高度的設定。畫面“按鈕”與系統內部節點一一對應,形成影射關系。

4.2 下位機

下位機PLC軟件設計采用RSLogix500 系統軟件編寫。應用程序為梯形圖。其工作平臺為Windows95 。具有編程方便、程序結構清晰、易調試等優點。

舞臺吊桿根據給定位置運行。編碼器發出反饋信號, 控制器不斷比較計數器和給定值, 通過PID參數調節后, 模擬量輸出控制變頻器的速度給定,從而實現吊桿的無級變速和定位控制。同時,控制系統設置了相應的報警程序, 針對不同的檢測信號, 發出聲光報警信號或自動停機, 提示用戶設備出現故障,從而確保設備可靠運行。系統控制流程圖如圖3 所示。

圖片20.png 

圖3 系統控制流程圖

4.3 升降過程的設計

升降過程的軟件設計是下位機控制程序的主要部分。下位PLC接受上位機控制參數后,系統檢測外部反饋正常,PLC 輸出模擬量給變頻器, 開關量打開制動器,設備將按控制參數要求運行。計數器模板不斷累計編碼器反饋信號, 通過比較、PID運算, 調整變頻器的速度給定, 實現吊桿無級調速和準確定位。對于相應反饋,系統具有完善保護功能,確保吊桿運行的安全性和可靠性。控制軟件簡要流程如圖4所示,相應匯編程序如下:

SORXICB3/0BSTCOP#M1:1.0#N11:064

NXBOTUB3/0BNDEOR

SORXICB3/528COP#N11:0#M0:1.064

EOR

SORXICB3/528BSTMOV80O:1.5NXB

MOV80O:1.13NXBMOV80O:1.21NXB

MOV80O:1.29BNDEOR

SORXICB3/2BSTXICI:1/68NXBXIC

圖片21.png 

圖4 控制軟件流程簡圖

I:1/69BNDSUBI:1.0I:1.2N15:11EOR

SORXICB3/9XICB3/31XICB3/113XIC

B3/65OSRB3/321BSTMOV128O:1.0NXBCOP#

N11:97#O:1.14BNDEOR

SORXICB3/32XICB3/31XICB3/113XICB3/65BSTMOV

160O:1.0NXBCOP#N11:97#O:1.14BNDEOR

SORXICT4:49/DNXICB3/31XICB3/113XICB3/65MOV

71O:1.5EOR

SORXICI:1/64BSTOSRB3/481MOV72O:1.5NXBEQU

O:1.572TONT4:350.01500BNDEOR

SORENDEOR

控制系統同時設置了手動備份操作部分,在上位機發生故障或上位機檢修時可切換到系統備份操作, 保證了設備運行的連續性, 操作界面采用觸摸式面板。

5 結論

在舞臺吊桿控制系統中,采用可編程控制器大大提高了舞臺吊桿的控制精度,提高了舞臺控制設備的可靠性。系統現場安裝調試后,完全達到各項技術指標, 效果良好, 取得較好的社會效益和經濟效益。

(1) 在舞臺設備控制系統中, 涉及大量輸入輸出變量的邏輯管理和控制時,利用可編程控制器具有獨特的優勢和卓越的性能。能比較完美地發揮設備的功能,提高產品檔次,降低內耗,也使舞臺控制系統工作的安全性和可靠性大大提高。

(2) 控制系統經過長時間運行后, 根據用戶要求通過修改PLC軟件,改變聯鎖、互鎖和組合功能,調整控制系統控制功能和流程,無需改動任何硬件和接線。維修改造簡便,安全可靠,節約成本,可以獲得較好的經濟效益。

(3) 利用PLC的可擴展性在舞臺設備控制中增添新的功能,進一步完善舞臺設備的控制。

(4) 利用PLC所具有的通訊功能,可以為劇場整體舞臺機械產品實現微機聯網控制打下基礎。

參考文獻:

[1] 朱善君等. 可編程序控制系統[M]. 北京:清華大學出版社.

[2] 崔亞軍. 可編程控制器原理及程序設計[M]. 北京:電子工業處版社,1993.


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