毕业设计单点吊机控制系统设计 文档60页原创精品

目前国内舞台技术总体上要落后于发达国家，大型舞台机械控制系统般都引进国外的产品，成本相对较高。

因此为推动我国舞台技术的发展，对本课题的研究也显得更加有意义。

传统的舞台机械控制系统多采用继电器接触器控制方式，系统的可靠性较差。

可编程控制器是传统的继电器接触器控制方式与计算机技术的完美结合，具有可靠性高，编程直观容的特点，已广泛应用于工业控制中。

舞台机械控制也经历了从继电器接触器到控制和微机控制的过程。

对本课题的研究旨在开发出能够满足现代舞台技术发展需要的单点吊机控制系统。

本文构建了个基于现场总线的分布式单点吊机控制系统，由台和多台变频器构成主从式结构。

通过连接于变频器上的编码器采集到的数字量以及限位开关采集到开关量，由负责和变频器的通信，再通过以太网与机连接，并由直接控制舞台机械设备的运行，将下位机传送过来的数据进行处理，同时下达控制命令给，以实现集中管理和最优控制。

关键词分布式控制系统舞台机械变频器可编程逻辑控制器兰州理工大学毕业设计论文兰州理工大学毕业设计论文第章绪论舞台机械概述舞台机械的计算机控制计算机控制系统的分类舞台机械的控制参数舞台机械的操作模式舞台机械控制的发展状况舞台机械控制系统的要求课题研究的意义论文主要研究内容第二章现场总线控制技术控制系统的发展的体系结构现场总线控制技术现场总线简介现场总线标准及几种有影响的现场总线现场总线通讯系统的基本功能的系统配置与设备类型基本特征的系统行为第章单点吊机控制系统总体方案设计控制系统的设计原则单点吊机运行平稳性保证及系统抗干扰设计单点吊机控制系统控制特点单点吊机控制系统技术要求单点吊机的选用单点吊机的概况单点吊机使用的特性单点吊机系统单点吊机控制系统总体设计第四章主要硬件介绍可编程逻辑控制器关于可编程逻辑控制器的介绍的技术特点的硬件配置变频器变频器的基本介绍兰州理工大学毕业设计论文变频器的模块接线电气装置的选型编码器行程开关制动器开关电源接触器断路器本章小结第五章单点吊机控制系统分析单点吊机控制原理单点吊机控制回路具有变频器的总线控制特点控制系统流程位置信号的检测当前位置的检测极限位置的检测参考文献外文原文与译文外文原文译文致谢兰州理工大学毕业设计论文第章绪论舞台机械概述剧场是艺术表演的重要场所，舞台机械则是剧场中不可缺少的设备，它的运动形式变化多样，运行速度空间位置变化丰富多彩，从而达到舞台与舞美演员场景灯光等协调变化的功能，使精彩纷呈的演出更加丰富多彩变幻无穷。

根据在舞台中的空间位置不同，舞台机械可分为台上设备和台下设备。

台上设备主要是吊挂类机械和幕类机械，实现升降和水平运动台下设备包括升降台车台转台升降乐池等，主要完成平移转动和升降运动。

图典型舞台机械布置图典型的舞台机械设备布置总貌如图所示。

下面简要介绍各种舞台机械幕类机械根据作用不同，幕分为防火幕大幕前沿幕吸音幕等，主要是换景装饰衬景开场和闭幕时启闭之用等。

吊挂类机械活动假台口具有改变台口尺寸安装各种灯具适当调节音响效果进行特技摄影等功能。

灯光渡桥是用于舞台上部布置顶灯灯具的主要设备。

灯光吊笼是舞台上布置侧光灯具的设备。

灯光排架是布置顶光的机械设备。

还有吸音体活动灯光墙和声反射罩等。

吊杆类机械电动手动两用吊杆采用曳引式带配重的驱动方式。

具有电动吊杆易操作易管理省力的特点，也具有手动吊杆便于应急的特点。

电动手动切换容易。

兰州理工大学毕业设计论文台类机械升降台是以液压驱动，由计算机实现实时分时控制的多功能升降设备。

各块可单独运动或同步联动，构成各种不同高度的台阶，组成特殊的舞台背景。

旋转台可以实现转中有升降转动中有转动的运动效果。

利用计算机控制实现转台的正反可逆旋转及无级调速。

操作方便，定位准确，运行平稳。

车台是实现舞台大面积大行程平移的机械设备。

可根据剧情参加演出，能迅速准确地实现换场，换景等。

采用有效的导向系统，使车台在移动过程中与固定台的间隙小，运行平稳。

速度能实现无级变化，使演出更加逼真。

液压升降乐池是乐队演出的场所，利用乐池升降台可扩大观众厅，扩大舞台，延伸表演区。

采用液压技术，升降平稳，噪音低。

并通过剪叉机构使行程放大。

舞台机械的计算机控制计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类方法很多，可以按照系统的控制方式分类，也可以按照系统的功能分类。

按照系统的控制方式分类按照控制方式的不同，计算机控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。

闭环控制系统闭环控制系统的方框图如图所示，该系统通过测量传感器对被控对象的被控量进行测量，再由变送器将测量元件的输出信号变换成定形式的电信号，反馈给控制器。

控制器将与反馈信号对应的工程量与系统的给定值比较，控制器根据误差产生控制信号来驱动执行机构进行工作，使被控参数的值与系统给定值相致。

舞台机械中的位置控制有些场合需要闭环控制系统，包括速度闭环控制和位置闭环控制。

图闭环控制系统结构图开环控制系统开环控制系统的结构图如图所示，它与闭环控制系统的区别在于它不需要被控对象的反馈信号，直接根据给定量进行控制，而被控制量在整个控制过程中对控制不产生任何影响。

这种系统只是单方向地依定的程序或规律实现控制，对应每输入量就有个输出值，而输出值的精度完全取决于系统的工作精度，易受各种干扰因素的显著影响。

该系统常用在对控制精度要求不高的控制装置中。

兰州理工大学毕业设计论文图开环控制系统结构图按照系统的功能分类数据采集系统。

数据采集系统是计算机应用于生产过程控制最早的种类型。

把需要采集的过程参数经过采用转换变为数字信号送入计算机。

计算机对这些输入量进行计算处理，并按需要进行显示和打印输出。

数据采集系统主要是对过程参数进行检测，不直接参与控制。

直接数字控制系统。

直接数字控制系统是计算机在工业中应用最普遍的种方式。

它是用台计算机对多个被控参数进行巡回检测，检测结果与给定值进行比较，并按预定的数学模型进行运算，其输出直接控制被控对象，使被控参数稳定在给定值上。

监督控制系统。

监督控制系统较系统更接近实际的生产情况。

它不仅可以进行给定值控制，同时还可以进行顺序控制自适应控制及最优控制等。

在监督控制系统中，计算机按照描述生产过程的数学模型计算出最佳给定值送给计算机，计算机控制生产过程，从而生产过程始终处于最佳工况。

分布式控制系统。

分布式控制系统以微处理器为核心，实现地理上和功能上的控制，同时通过高速数据通道把各个分散点的信息集中起来，进行集中的监视和操作，并实现复杂的控制和优化。

的设计原则是分散控制集中操作分级管理分为自治和综合协调。

本文即采用分布式舞台机械控制系统，在后面的章节中将作详细介绍。

舞台机械的控制参数舞台机械的控制参数主要是速度和位置。

速度控制。

速度控制在舞台机械中有两种情况。

种是调速，如大幕吊杆和转台等，其运行速度在较大范围内变化，但精度要求不高，采用开环控制即可另种是速度精度调节，主要用于两台或多台设备的速度同步控制，精度要求较高，般采用闭环控制。

位置控制。

位置控制就是控制舞台机械准确地停在设定的位置，又称定位控制。

定位精度要求不高且位置固定的定位可以利用行程开关来实现。

定位精度高或任意位置的自动定位，需要通过专门的定位控制系统来实现。

般这种系统设有速度负反馈和位置负反馈。

舞台机械的操作模式为保证系统的可靠性操作的方便性，新型舞台机械控制系统应具备多种操作模式。

采用计算机控制和手动控制相结合的方式，两套控制方式各自，互为备用。

兰州理工大学毕业设计论文计算机控制对所有舞台机械进行单台控制联动控制程序控制。

并具有动作记忆场景记忆等功能。

对设备的运行参数可进行预置，并能检查其值的有效性。

计算机控制应设双机冗余设计，互为备份，确保系统安全。

控制系统应具备多地控制，除了主控操作台以外，还应配备移动式便携式或手持式操作盘，以方便操作人员就地操作或应急操作。

控制系统应具备网络通信功能。

舞台机械控制的发展状况早期的舞台机械多是采用继电器接触器控制。

由于舞台机械数量众多，所需继电器和接触器数量非常大，接线复杂，再加上继电器接触器控制是有触点控制，使得控制系统的可靠性较差。

继电器接触器控制是简单的开关控制，无计数参数调节等功能，已难以实现舞台机械的控制是由继电器控制技术和计算机控制技术结合发展起来的控制器，已广泛应用于工业控制领域，特别适合于以开关量为主的逻辑控制系统中。

随着技术的发展，现在的也具备了模拟量控制功能。