基于组态王舞台灯设计系统毕业(设计)论文.docx

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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