舞厅彩灯及音响的S7-300PLC控制系统的设计
[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 PLC
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PLC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40000～50000h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，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。
目 录
前 言 10
第一章 绪论 11
1.1 可编程控制器的概述 11
1.1.1 PLC的起源 11
1.1.2 PLC的发展 11
1.2 PLC的定义及特点 11
1.3 舞台灯的发展 12
1.4 毕业设计内容安排 13
第二章 S7-300系列PLC的配置及组态 14
2.1 S7-300的系统组成简介 14
2.1.1 S7-300的结构特点 14
2.1.2 S7-300的硬件组态 14
2.2 S7-300的 I／O地址组态 15
2.2.1 S7-300的插槽地址 15
2.2.2 S7-300的机架组态 15
2.3 PLC控制舞台灯系统的任务要求 15
2.4 PLC控制舞台灯系统输入/输出分析 16
2.5 PLC控制舞台灯系统的硬件组态 16
2.6 PLC控制舞台灯系统的I/0分配表 17
第三章 S7-300的指令系统及编程 18
3.1 STEP 7的指令结构 18
3.2 PLC控制舞台灯系统的程序 19
第四章 模拟软件S7-PLCSIM调试程序 29
4.1 S7-PLC模拟软件S7-PLCSIM简介 29
4.1.1 S7-PLCSIM的特性简介 29
4.1.2 S7-PLCSIM的使用方法 30
4.2 PLC控制舞台灯系统的调试 32
第五章 WinCC视窗控制中心 37
5.1 WinCC的综述 37
5.1.1 WinCC的性能特点 37
5.1.2 WinCC功能一览 38
5.1.3 SCADA系统的基础功能 38
5.1.4 WinCC的组态 38
5.2 WinCC组态 39
5.2.1 创建WinCC项目 39
5.3 PLC控制舞台灯系统的WinCC激活画面 41
结束语 47
致 谢 48
参考文献 49
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.2007.1
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