基于组态王舞台灯设计系统毕业设计论文.docx
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基于组态王舞台灯设计系统毕业设计论文
摘要
本文介绍一种以组态王为主要设计平台,并以组态王6.53软件进行辅助设计的舞台灯设计系统。
本设计根据设计要求,设置了欢迎画面、自动控制画面、退出画面,采用了动画切换、定义变量、动画设计和命令语言编程等方式,另外还设置了自动控制功能,实现了对整个舞台灯灯光效果的监控系统。
本设计的舞台灯设计监控系统,操作方便,提高了控制系统的稳定性,并且本监控系统具有可靠性好,功能强,灵活好,成本低,适应面广等优点,在改善舞台灯灯光工作环境等方面都具有重要意义,符合当前的舞台灯发展方向,具有较好的应用前景。
关键词:
监控系统,舞台灯,组态王,配方
第1章绪论
1.1舞台灯的近况与特点
近几年,中国舞台灯年产量年均增长率递增,在产量增长的同时,品种也日趋多样化,为消费者提供了更多的选择余地。
舞台灯具是一类特殊的投光灯具,主要包括:
用于舞台、电视、电影及摄影埸所泛光投射照明的灯具;用于引导观众视线,突出演出主题或主角的聚光照明灯具;用于渲染舞台演出气氛,不断闪烁、变幻灯光的强弱、颜色、角度和图案的幻彩灯具,这种灯具通常还会被用于舞厅等娱乐场所,舞台灯灯具能够用于舞台照明,本世纪初,蓝光舞台灯得到普及,白光舞台灯技术逐渐成熟,舞台灯的光效比白炽灯成倍提高,大功率(瓦级)舞台灯的寿命可达到几万小时,同时,它还具备开关快速、调光方便的优点,将多个舞台灯组合以提高总光通量的新型舞台灯具开始出现。
使舞台灯产量持续快速增加,品种趋向多样化。
为适应这种高速发展趋势,中国舞台灯行业采取各种经营和革新各种工艺开发新的产品,来维持舞台灯增长的稳定,增加新的舞台灯热点和增长点。
因此舞台灯设备的换代和升级成为变革发展的关键之一。
1.2舞台灯设备现状
舞台灯设备和工艺具有方便化、工程化、功能化、专用化的特点。
主要由机械系统和电气系统组成,其中电气控制系统实现生产工艺的重要保证,现阶段舞台灯生产设备电气控制系统不外乎有继电器控制系统、单片机控制系统、PLC控制系统、组态控制系统组成。
性能各有差异。
1.2.1继电器用于舞台灯系统的特点
继电器用于舞台灯系统当中,控制技术较成熟,不能实现算术运算,控制系统控制逻辑采用硬件接线,利用继电器机触点的串联或并联等组合成控制逻辑,其连线多且复杂、体积大、功耗大,系统构成后,想再改变或增加功能、较为困难,不利于产品的更新换代。
由于继电器控控制系统使用了大量的机械触点,连线多,触点开闭时存在机械磨损、电弧烧伤等现象,触点寿命短,所以可靠性和可维护性较差。
1.2.2单片机用于舞台灯系统的特点
比较继电器控制逻辑可以很复杂,方便地实现算术运算,其体积小,功耗低,利于产品的更新换代,在工业环境下应用抗干扰能力差。
1.2.3PLC用于舞台灯系统的特点
相对于继电器控制系统,输入输出接入点少,可靠性高,完全可实现单片机控制系统的数学运算,可靠性高于单片机控制系统。
1.2.4组态用于舞台灯系统的特点
相对于纯PLC控制系统,能适应种类繁多的控制设备和过程监控装置,避免了当工业被控对象一旦有变动,就必须修改其控制系统的源程序,导致其开发周期长不利影响;也避免了倘若原来的编程人员因工作变动而离去时,则必须同其他人员或新手进行源程序的修改,因而更是相当困难不利局面。
它能够很好地解决传统工业控制存在的种种问题,使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态,完成最终的自动化控制工程。
另外对生产现场可以实时监控,进行报表等操作,不但可以改善生产操作人员的工作环境,而且可以保证产品的工艺和质量的要求。
1.3研究方案、技术措施及应用前景
1.3.1研究方案
运用现代数字电子控制技术和组态控制技术,利用组态及其计算机进行辅助设计,实现设计出稳定实用、节能性高、操作简单方便的饮料生产控制系统,进而满足舞台灯系统工业化设计的需求。
规划设计→组态选型→组态程序设计→组态软件设计与仿真→设计验证的方法进行。
首先按照客户的要求制定设计规划。
在完成设计规划后,根据控制对象的实际情况和控制要求选择适合型号的组态软件作为控制器,依照所选用型号的组态软件设计相应的组态程序
主机上进行运行验证,直到控制系统能够正常运行,完成使用文档,最终交付用户使用。
1.3.2技术措施
主要采用了以下措施:
1、设计工艺流程及控制线路。
本设计舞台灯数量为9台,左柱灯2个,右柱灯2个,线灯1个,链灯1个,屏风灯1个,地面灯1个,拱灯1个,台阶灯1个,中柱灯1个,电磁控制开关9个。
工艺流程为:
软件部分设计自动电路图。
2、控制逻辑设计
采用组态的逻辑控制与组态的变量动画设计相结合,实现满足舞台灯系统设计工艺的要求。
1.5应用前景
本设计所涉及的基于组态王舞台灯设计控制系统,达到了智能化的设计要求,不但结构简单操作简便,而且提高了控制系统的可靠性和使用寿命。
适应了当前组态软件生产过程工业自动化的需求。
这些领域大量地使用实时数据处理软件,而且需要人机界面,但是由于现有组态软件为这些应用领域考虑得太少,不能充分满足系统的要求,因而目前这些领域仍然是专用软件占统治地位。
随着计算机技术的飞速发展,组态软件应该更多地总结这些领域的需求,设计出符合应用要求的开发工具,更好地满足这些行业对软件的需求,进一步减少这些行业在自动测试、数据分析方面的软件成本,提高系统的开放程度。
不但可以改善生产操作人员的工作环境,而且可以保证产品的工艺和质量的要求,并且还可以为舞台灯企业设计产品更新换代,减少设备投入,降低舞台灯成本提供了有利的手段,具有良好的应用前景。
第2章组态王软件
组态一词来源于英文单词Configuration,“组态软件”作为一个专业术语,到目前为止,并没有一个统一的定义。
从组态软件的内涵上说组态软件是指在软件领域内,操作人员根据应用对象及控制任务的要求,配置(包括对象的定义、制作和编辑,对象状态特征属性参数的设定等)用户应用软件的过程,也就是把组态软件视为“应用程序生成器”。
从应用角度讲组态软件是完成系统硬件与软件沟通、建立现场与监控层沟通的人机界面的软件平台,它的应用领域不仅仅局限于工业自动化领域。
而工业控制领域是组态软件应用的重要阵地,伴随着集散型控制系统DCS(DistributedControlSystem)的出现组态软件已引入工业控制系统。
在工业过程控制系统中存在着两大类可变因素:
一是操作人员需求的变化;二是被控对象状态的变化及被控对象所用硬件的变化。
而组态软件正是在保持软件平台执行代码不变的基础上通过改变软件配置信息(包括图形文件、硬件配置文件、实时数据库等),适应两大不同系统对两大因素的要求,构建新的监控系统的平台软件。
以这种方式构建系统既提高了系统的成套速度,又保证了系统软件的成熟性和可靠性,使用起来方便灵活,而且便于修改和维护。
2.1组态王-亚控科技公司开发简介
北京亚控科技发展有限公司(简称“亚控科技”),中国领先的专业从事工业自动化软件研发、营销的高科技企业。
自1997年成立以来,一直保持持续、稳健、高速的发展,销售额以年均40%的速度递增,每年上缴利税达300多万元。
公司总部设在北京,在上海、广州设有分公司,在成都、武汉、西安、济南设有办事处,全国员工已140人。
亚控科技拥有极具市场竞争力的自动化软件品牌——组态王,2004年在国内市场中同类产品占有率达30%以上。
迄今为止,亚控科技拥有自主知识产权的通用监控组态软件组态王,已经过近十年的各种突发环境的真实考验,至2004年年底,有32000余例工程在现场运行,支持超过2300多种硬件设备(包括PLC、总线设备、板卡、变频器及仪表),并以30余种/月的速度增长。
2.2组态王特点
(1)支持大画面、导航图:
用户可以制作任意大小的画面,利用滚动条和导航图控制画面显示内容;绘制、移动、选择图素时,画面自动跟踪滚动。
(2)方便的变量替换:
可以单独替换某个画面中的变量,也可以在画面中任意选中的图素范围内进行变量替换。
(3)自定义菜单:
支持二级子菜单。
(4)丰富的提示文本:
系统提供丰富的图素提示条文本,包括简单图素和组合图素。
(5)任意选择画面中的图素:
在画面中使用键盘和鼠标结合可以任意选择多个图素进行组合、排列等操作。
5、.变量
(1)定义结构成员时可以定义基本属性,例如变量属性、报警属性和记录属性等。
(2)定义结构变量时自动继承结构成员的属性。
(3)结构变量可整体赋值。
(4)结构变量可作为自定义函数的参数。
第3章设计方案与要求
3.1设计方案
如何就具体的工程应用在组态软件中进行完整、严密的开发,使组态软件能够正常工作。
下面列出了典型的组态步骤:
1、将所有I/O点的参数收集齐全,并填写表格,以备在监控组态软件和PLC上组态时使用。
2、搞清楚所使用的I/O设备的生产商、种类、型号、使用的通信接口类型,采用的通信协议,以便在定义I/O设备时做出准确选择。
3、将所有I/O点的I/O标识收集齐全,并填写表格,I/O标识是唯一地确定一个I/O点的关键字,组态软件通过向I/O设备发出I/O标识来请求其对应的数据。
在大多数情况下I/O标识是I/O点的地址或位号名称。
4、根据工艺过程绘制、设计画面结构和画面草图。
5、按照第一步统计出的表格,建立实时数据库,正确组态各种变量参数。
6、根据第一步和第二步的统计结果,在实时数据库中建立实时数据库变量与I/O点的一一对应关系,即定义数据连接。
7、根据第四步的画面结构和画面草图,组态每一幅静态的操作画面(主要是绘图)。
8、将操作画面中的图形对象与实时数据库变量建立动画连接关系,规定动画属性和幅度。
9、视用户需求,制作历史趋势,报警显示,以及开发报表系统。
之后,还需加上安全权限设置。
10、对组态内容进行分段和总体调试,视调试情况对软件进行相应修改。
11、将全部内容调试完成以后,对上位软件进行最后完善(如:
加上开机自动打开监控画面,禁止从监控画面推出等),让系统投入正式(或试)运行。
3.2舞台灯控制的设计要求
舞台灯控制根据实际需要,系统设置为“自动”控制方式能够实现对舞台灯的自动控制。
选择方式开关在“自动”方式,则自动执行舞台灯流程(长亮—亮灯时间—计时—确认)。
任何时候按下急停按钮,则立即停止作业。
1、片头画面设计
(1)本设计画面中间置顶位置要有本设计标题。
(2)画面上要用指导老师和制作者的名字。
(3)建立进入自动画面的提示按钮,空白处截与本设计相关的图片填充。
2、自动画面设计
(1)本设计的柱灯的设计与前面画面类似,不在赘述。
(2)按下长亮开关按钮,调节灯光的色彩,预设好亮灯时间以及确认按钮闭合,最后打开计时启动按钮。
(3)需建立非配方模式和配方模式;配方模式下要有配方选择和新建,变量数值显示区,空白处用与本设计有关的图片填充。
4、退出画面设计
本设计需建立退出按钮和谢谢使用画面。
第4章组态王的设计
4.1工程建立和定义外部设备
4.1.1新建名为“舞台灯控制系统”工程
1、单击菜单栏“文件\新建工程”命令,弹出“新建工程向导一”对话框,如图4.1所示。
图4.1新建工程向导一
2、单击“下一步”继续新建工程。
弹出“新建工程向导二”对话框。
单击“浏按钮,从弹出的路径选择对话框中选择工程路径,如图4.2所示。
图4.2新建工程向导二
3、单击“下一步”进入新建工程向导三。
在“工程名称”文本框中输入“汽车手动洗车监控系统”,单击“完成”确认新建的工程,完成新建工程操作,如图4.3所示。
图4.3新建工程向导三
4.1.2定义外部设备
1、在工程浏览器的左侧选中“COM1",在右侧双击“新建”,弹出“设备配置向导”对。
在工/0设备列表显示区中,选中PLC设备,单击符号“+”将该节点展开,再选中“亚控”,依次选中“仿真PLC”设备,选中“串行”,如图4.4所示。
图4.4设备配置向导
2、单击“下一步”按钮,则弹出“设备配置向导一一逻辑名称”,在编辑框输
入“PLC",如图4.5所示
图4.5设备配置向导——逻辑名称
3、接下来的对话框设置均采用默认设这,均直接单击“下一步”按钮,直至最后一个对话框,单击“完成”,即完成了外部设备的定义,则设备安装完毕。
4.2组态画面设
计
4.2.1组态画面建立
根据设计要求建立组态画面,包括欢迎界面、,自动控制界面、结束界面退出界面等的设计,分别如图4.6、图4.7、图4.8、图4.9所示。
图4.6欢迎画面
图4.7自动画面
图4.8结束界面
图4.9按钮界面
1在工程浏览器左侧的“工程目录显示区”中选择“画面”选项,在右侧视图中双击“新建”图标,弹出新建画面对话框,如图4.10所示。
图4.10新建画面对话框
(1)
2、在新画面属性设置中可设置所建画面的基本属性,如片头画面基本属性如图4.11所示。
图4.11新建画面对话框
(2)
4.2.2建立画面的方法
根据设计要求本文采用组态王提供的点位图法、图库法和绘图法三种方法,来建立画面。
1、点位图法
欢迎画面、切换画面的按钮、配方界面中的图片、谢谢使用界面,这些都使用了点位图法。
例如“欢迎进入新建画面中,如果工具箱没有出现。
单击工具选择显示工具箱或者直接在键盘上按快捷键F10就可打开工具箱。
在工具箱中单击点位图工具,再将鼠标移置画面空白处,按住鼠标并且拖动鼠标这时出现一个空白框。
然后右击鼠标选择从文件中加载,即可将组态王软之外的一些图片加载进入我们所开发的工程画面中。
如系统中所用的片头背景图片都是是运用此方法加载进来的,如图4.12、4.13、4.14所示。
4.12欢迎画面的命名
4.13文件的加载
4.14加载的图片
2、.图库法
组态王画面开发系统中自带有图库,图库中有各种图形图素可直接使用。
本系统所有的按钮就是直接再选择的建立按钮有两种方法;一种是再工具箱中直接选择;另一种是打开图库,在图库中选择图库中选择。
(1)打开工具箱选择按钮工具,将鼠标移至画面空白处。
按住鼠标并移动鼠标待合适的大小后松开。
再右击鼠标,选择字符串替换可以输入按钮文本字。
也可选择按钮类型、按钮风格的设置。
画面中其他的按钮,如自动模式按钮的建立也是同样的方法。
。
(2)建立系统启动、停止按钮。
打开工具箱选择图库工具,也可就在画面菜单栏直接点击图库选择打开图库或者按快捷键F2。
这样就打开图库管理器了,如图4.15所示。
图4.15图库管理器
在图库管理器中选择按钮,打开图库管理器里所有按钮类型的按钮图画。
选中适合自身系统所需的按钮类型双击鼠标,再到画面中单击鼠标一下按钮就建立在画面中了。
单击按钮按住鼠标拖动箭头可改变按钮的大小。
再加以文本提示就可完成按钮的设置了,例如启动、停止按钮受折磨如图4.16所示
图4.16启动、停止按钮
3、绘图法
组态王画面开发系统中可以根据设计者自身设计所需,绘制所需的图画和文本。
本系统画面中所有的文本文字的编辑和美化、画面背景设置、利用工具箱进行绘图的操作,
都是使用此方法绘制的,如图4.17所示
4.17文本文字输入
画面文本文字输入完成后还可以对所有编辑的文本文字进行美化衬底。
在工具箱中选择圆角矩形工具,移动鼠标至文本文字一角,按住鼠标且移动鼠标将拉出的空白框完全覆盖住文本文字。
再选择工具箱中的图素后移工具即可将文字显示于空白框之上。
选中空白框,在工具中打开过渡色类型和调色板,进行美化编辑。
此方法也可用于整个画面的背景设置。
如图4.18所示。
4.18文本文字美化衬底、画面背景色美化
4.2.3画面的切换
1、showpicture()这句命令语言的功能是,用来打开一个界面。
例如在按钮界面中的片头按钮,就是用来打开舞台灯控制系统片头界面。
双击片头按钮,打开动画连接选择按下时弹出命令语言编辑框。
再编辑框中编辑showpicture()语言再按确
定,则可完成按钮设置。
按钮命令语言设置如图4.19所示。
4.19片头按钮命令语言设置
2.exit()
exit()命令语言的功能是,关闭运行系统。
例如在按钮界面中的退出按钮,在系统运行时,点击退出按钮就可以直接退出运行。
双击片头按钮,打开动画连接选择按下时弹出命令语言编辑框。
再编辑框中编辑exit语言再按确定,则可完成按钮设置图4.20所示。
自此,所有的画面建立与编辑就完成了。
图4.20退出按钮命令语言设置
4.3定义组态变量
舞台灯设计系统变量的类型主要分为三种变量:
内存离散型,内存整形、字符串型。
详见表.4.23、4.24所示。
4.3.1内存离散型
内存离散型变量包括拱灯、台阶灯、线灯、链灯、屏风灯、地面灯、中柱灯、地面灯圈、白光灯灯变量名称。
4.3.2内存整形
在本组态控制设计系统中内存整形主要包括拱灯亮灯时间、地面亮灯时间、中柱亮灯时间、线灯亮灯时间、链灯亮灯时间以及屏风亮灯时间等变量。
4.3.3内存字符串型
在本组态控制设计系统中内存字符串型变量有配方名称。
表4.1内存型变量
变量名称
变量类型
初始值
拱灯
内存离散型
台阶灯
内存离散型
线灯
内存离散型
链灯
内存离散型
屏风灯
内存离散型
地面灯
内存离散型
地面灯圈
内存离散型
白光灯
内存离散型
表4.2内存整形变量
变量名称
变量类型
初始值
最大值
拱灯亮灯时间
内存整形
0
999999999
中柱亮灯时间
内存整形
0
999999999
线灯亮灯时间
内存整形
0
999999999
灯亮灯时间
内存整形
0
999999999
屏风亮灯时间
内存整形
0
999999999
地面亮灯时间
内存整形
0
999999999
4.4变量类型建立
4.4.1内存离散型变量的建立
内存离散型变量包括拱灯、台阶灯、线灯、链灯、屏风灯、地面灯、中柱灯、地面灯圈、白光灯灯变量名称。
在此,只例举一个拱灯为例说明其建立的过程如图4.21所示
图4.21内存离散变量的建立
4.4.2内存整数型变量的建立
在本组态控制设计系统中内存整形主要包括拱灯亮灯时间、地面亮灯时间、中柱亮灯时间、线灯亮灯时间、链灯亮灯时间以及屏风亮灯时间等变量。
在此拱灯亮灯时间为例说明。
,如图4.22所示
4.22内存整形变量的建立
4.4.3字符串型变量的建立
在本组态控制设计系统中内存字符串型变量有配方名称。
如图4.23
4.23字符串型变量的建立
4.5动画设计
根据设计要求本设计采用三种方法、隐含、填充。
4.5.1闪烁
本组态王舞台灯设计未采用闪烁动画设计。
4.5.2隐含
本系统还采用了隐含的动画设计方法。
系统中所有的多边形的动画连接就是采用了隐含的方法。
根据系统要求,不同时间段要求不同多边形隐藏或出现,实现了舞台灯的发亮与灯灭,本系统用多边形隐含的方式来实现了此效果。
将多边形置于不同的位置固定,在不同的时间段把多边形的隐含和显示都设计好。
这样就可以实现多边形根据时间的要求不同方式工作。
在自动界面,鼠标双击一个多边形,弹出动画连接对话框。
在此对话框中点击隐含,则进入了隐含连接对话框。
在条件表达式中输入控制条件,表达式为真时显示单击确定。
这样多边形的隐含动画连接就完成了。
如图4.24所示,任意一个多边形的动画连接
图4.24小车隐含动画连接
4.5.3填充
为了更真实的、更直观模拟了舞台灯控制系统的工作。
本系统对于舞台灯控制系统的动画设计在闪烁的基础之上还加上了填充的效果。
在自动界面,鼠标双击舞台灯灯光的多边形,弹出动画连接对话框,在此对
话框中点击填充属性,则进入了填充属性连接对话框。
在表达式右边点击“?
”进入选择变量对话框,选择\\本站点\中柱灯色彩阈值变量点击确定返回到填充属性连接对话框,再设置刷属性一栏设置零为红色,一为橙色单击确定,这样中柱灯色彩填充效果动画设计就完成了,如图4.25所示。
图4.25中柱灯色彩填充设计
4.6命令语言
根据设计要求本组态采用了自动画面控制命令语言
4.6.1自动画面控制命令语言
秒发生器,定时器、功能切换语言,动画控制
1、秒发生器命令语言:
用在整个系统中产生一个以秒为单位的发生器,它也相当于一
个频率发生器,每一秒发射一个频率。
其语言如下:
if(\\本站点\秒发生变量<1)
\\本站点\秒发生变量=\\本站点\秒发生变量+1;
else
\\本站点\秒发生变量=0
2、命令语言:
用于定时器启动、停止还有定时器计数
/*中柱灯定时*/
if(\\本站点\中柱灯定时器.定时使能==1&&\\本站点\中柱灯定时器.定时计数<\\本站点\中柱灯定时器.定时预设值&&\\本站点\秒发生变量==1)
\\本站点\中柱灯定时器.定时计数=\\本站点\中柱灯定时器.定时计数+1;
if(\\本站点\中柱灯定时器.定时使能==1&&\\本站点\中柱灯定时器.定时计数>=\\本站点\中柱灯定时器.定时预设值)
\\本站点\中柱灯定时器.定时输出量=1;
else
\\本站点\中柱灯定时器.定时输出量=0;
if(\\本站点\中柱灯定时器.定时使能==0)
\\本站点\中柱灯定时器.定时计数=0;
3、动画控制命令语言:
用来控制画面中指示灯的动画。
if(\\本站点\拱灯选灯确认==1)
\\本站点\定时器1.定时使能=\\本站点\使能控制
4、详细见附录。
第5章验证
根据设计要求进行如下功能验证。
5.1欢迎画面的验证
本设计采用两种进入方式切换到画面运行模式。
1
、从工程画面点击view
图5.1点击view进入
2、从绘图画面点击菜单或右击选择view进入
图5.2右击选择view进入
图5.3欢迎画面
5.2自动画面验证
本设计采用两种方法切换到自动画面。
1、从片头画面左击“欢迎进入自动舞台灯控制系统”进入自动画面。
2、从片头画面左击“自动控制”进入到自动画面
5.2.1配方模式
配方模式是为自动控制服务,有两种进入方式。
1、从自动画面左击“进入配方模式”进入到舞台灯配方画面。
2、从画面底端左击配方画面
(1)进入到配方画面后选择所要存储的配方,如图5.4所示
5.4配方画面
(2)新建一个配方,点击插入新配方,打开后的画面如图5.5所示。
5.5新建配方画面
5.3退出画面验证
本设计的手动、自动工作结束后点击退出按钮,此设计演示结束,如图5.6所示
图5.6退出画面
结论
通过这次对舞台灯系统的设计,我了解了组态王的工作原理和应用前景,掌握了组态王6.53软件的使用;提高了对动画切换使用以及定义变量的方法的能力;同时也提高了我查阅资料和解决实际问题的能力。
主要的工作有:
1、规划设计
对于舞台灯系统进行全面分析,根据控制要求,初步确定设计方案。
2、选型
按照设计规划中控制要求选择合适的组态王型号。
3、动画设计
主要包括欢迎画面、自动画面、退出画面。
4、程序设计
按照控制要求完成对系统的自动功能的程序设计。
5、程序验证
按照设计要求启动组态王进入欢迎画面,左击“自动控制画面”,然后进入到自动控制画面,对其进行验证,以确定系统能完全实现设计要求中的各项控制功能。
顺利如期的完成本次实习,深入了解到了舞台灯系统设计,采用组态王设计投资少、编程简单、可靠性高等很多独特的优越性;让我不禁感叹科学技术作为第一生产力的强大力量。
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- 基于 组态 舞台 设计 系统 毕业设计 论文