PLC與音響設備.doc

用可編程控制器PLC改造舞廳的音響設備摘 要傳統(tǒng)的音響系統(tǒng)是用傳聲器把原發(fā)聲場聲音的聲波信號轉換為電信號，并按一定的要求將電信號通過一些電子設備的處理，最終用揚聲器將電信號再轉換為聲波信號進行重放。目前國內歌舞廳所使用的專業(yè)音響，多數(shù)為進口設備，應該說可靠性較高。主要問題是操作者專業(yè)素質不齊，真正配備合格調音師的單位很少。而其采用的音響系統(tǒng)也大多是傳統(tǒng)的音響系。所以，經(jīng)常出現(xiàn)因操作不當造成音響效果不佳，甚至導致設備損壞的現(xiàn)象。用可編程控制器PLC控制發(fā)聲器來代替電子元件進行控制，可以很好的改善上面所說的現(xiàn)象，使整個舞廳音響效果得到改善。通過對PLC的編程，實現(xiàn)了對舞廳的音響設備的控制，即可使聲音正向流動，也可使聲音反向流動，還可控制流動聲的流動速度。并且用PLC 代替電子元件來制作流動音響比較簡單，電路連線很少，工作可靠，經(jīng)久耐用，抗干擾能力強，而且操作簡單；對PLC編程后，不需調試即可成功。關鍵詞：舞廳 可編程控制器PLC 流動聲13目 錄摘 要I第一章 緒論11.1 引言11.2 PLC概述1第二章設計思路及設計原理分析32.1 設計思路32.2流動音響基本原理32.3 舞廳流動音響組成框圖32.4舞廳音響設備的PLC選擇3第三章 舞廳音響設備的硬件控制設計43.1 引言43.2 PLC的I/O地址表43.3舞廳音響設備的PLC控制系統(tǒng)43.4舞廳音響設備的硬件接線原理圖5第四章 舞廳音響設備的軟件控制系統(tǒng)設計64.1引言64.2舞廳音響設備PLC控制系統(tǒng)的主程序65.1 系統(tǒng)梯形圖85.2系統(tǒng)指令表10結論與展望11參考文獻12致 謝12第一章 緒論1.1 引言現(xiàn)代舞廳的音響，音箱發(fā)出的聲音都是從一個固定的地方發(fā)出的。這樣的音響系統(tǒng)，存在著音效差，音調單一，音調無法很好的循環(huán)與變換。能否使聲音不固定在一個地方，讓聲音變動起來，是人們向往的需求。用可編程控制器PLC控制現(xiàn)代舞廳的音響設備，就可使聲音流動起來。1.2 PLC概述（1）PLC的應用現(xiàn)狀隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術的飛速發(fā)展，計算機控制已擴展到了幾乎所有的工業(yè)領域。PLC 的應用面廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)成為當代工業(yè)自動化的主要裝置之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領域得到了廣泛的使用，在其他領域（例如民用和家庭自動化）的應用也得到了迅速的發(fā)展1。PLC 的推廣應用在我國得到了迅猛的發(fā)展，它已經(jīng)大量地應用在各種機械設備和生產(chǎn)過程的電氣控制裝置中，各行各業(yè)也涌現(xiàn)出了大批應用 PLC 改造設備的成果。了解 PLC 的工作原理，具備設計、調試和維護 PLC 控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術人員和工科學生的基本要求2。（2）PLC的組成部分作為一種以微處理器為核心的用作數(shù)字控制的特殊計算機，它的硬件配置與一般微機裝置類似，主要由中央處理單元（CPU模塊）、信號輸入/輸出模塊、電源和編程器等部分組成。1.CPU模塊CPU模塊是PLC的主要組成部分，是系統(tǒng)的控制核心。它以循環(huán)掃描的方式采集要現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)信號，執(zhí)行用戶控制程序，并將運算結果傳送到相應的輸出裝置，驅動外部負載工作。CPU模塊中通常還插裝有存儲器，PLC的系統(tǒng)程序、用戶控制程序和工作數(shù)據(jù)就存儲在存儲器中。2.輸入/輸出模塊通常，將PLC的信號輸入模塊和信號輸出模塊簡稱為輸入/輸出模塊（I/O模塊）。輸入/輸出模塊是PLC的CPU模塊與外部控制現(xiàn)場相聯(lián)系的橋梁。PLC的輸入/輸出模塊通?？煞譃殚_關量輸入模塊、模擬量輸入模塊、開關量輸出模塊和模擬量輸出模塊等，分別用于聯(lián)系不同類型的外部信號。大型PLC中還有一類特殊I/O模塊，如高速計數(shù)模板、PID控制模板、中斷控制模板等，一般是為了提高PLC的實時控制功能和過程控制功能而專門設計的。3.電源PLC通常使用交流220V或直流24V工作電源。它的電源模塊為其他各功能模塊提供DC5V、DC12V、DC24V等各種內部直流工作電源。一般情況下，許多PLC可以為輸入電路和外部的傳感器提供直流24V的工作電源，但是驅動PLC負載的直流電源或交流電源一般由用戶提供。4.編程器及其他選件編程器是編制、編輯、調試、監(jiān)控PLC的用戶程序的必備設備。它通過通信接口與PLC的CPU模塊相聯(lián)系，完成人機對話。小型PLC的程序編制可直接使用簡易的手持式編程器來完成，較為復雜的編程一般使用專門的編程軟件。編程軟件可以安裝在普通計算機上，程序編制好后通過通信電纜下載到PLC中。PLC還可以選配其他設備，如盒式磁帶機、打印機、EPROM寫入器、人機接口單元、網(wǎng)絡連接設備等，可以根據(jù)實際需要進行配置。第二章設計思路及設計原理分析2.1 設計思路本次設計主要思路，是由音樂噴泉及紅綠交通燈的控制系統(tǒng)改變而來。利用PLC的控制原理，對音響的音頻信息進行控制，從而達到音響聲音流動的效果。2.2流動音響基本原理電路工作原理：音響主機產(chǎn)生音頻信號后，經(jīng)過可編程控制器PLC的控制，把音頻信號依次選通到音箱（4-8只）上，使同一時刻，只有兩個相鄰的音箱發(fā)聲。音箱在可編程控制器PLC的控制下，依次選二分時發(fā)聲，周而復始。把音箱排成一列，則聲音像火車鳴笛一樣，一路直跑；把音箱圍成一周，則聲音轉圈跑動，奇妙而美麗。在舞廳里可以如此，在家里也可以這樣使用。在家庭里，可以不用多個音箱，而用多個喇叭代替音箱，以減少成本。把音箱或喇叭隱蔽布置，人在舞廳里看不見發(fā)聲器，當可編程控制器PLC工作時，人們聽到聲音時感覺不到聲音的停頓（從軟件設計上解決），而感覺聲音時在平滑地流動。2.3 舞廳流動音響組成框圖圖1所示為舞廳流動音響組成框圖。音響主機產(chǎn)生音頻信號后，經(jīng)過可編程控制器PLC的控制，把音頻信號依次選通到音箱上，在同一時刻，只有兩個相鄰的音箱發(fā)聲。只要控制音箱按一定的順序輪流發(fā)聲，就可使聲音流動起來。音箱音箱音箱音箱 PLC音響主機圖12.4舞廳音響設備的PLC選擇根據(jù)舞廳音響設備控制方式及其它要求， I/O點數(shù)：輸入端12點，輸出端12點，所以PLC型號選為FX2N-24MR。第三章 舞廳音響設備的硬件控制設計3.1 引言舞廳音響設備的硬件控制系統(tǒng)分為兩部分，主要有操作控制部分和PLC控制部分組成。其中操作控制部分采用觸屏模擬控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鈕，PLC采用日本三菱FX2N-24MR型號。3.2 PLC的I/O地址表輸入元件輸入地址輸出元件輸出地址SB1X1揚聲器0-揚聲器7Y000-Y007SB2X23.3舞廳音響設備的PLC控制系統(tǒng)圖2為可編程控制器PLC控制八個音箱分時選二發(fā)聲的電氣原理圖。PLC選用日本三菱FX2N-24MR一臺，它有X000X007和X010X013,12點輸入，Y000Y007和Y010Y013，12點繼電器輸出。PLC的繼電器輸出觸頭Y000Y007的一端與八個音頻信號輸出插孔分別相連；相間的PLC的繼電器輸出觸頭Y000、Y002、Y004、Y006的另一端均連接到信號放大器左聲道音頻信號線1端上，其他PLC的繼電器輸出觸頭均連接到信號放大器右聲道音頻信號線2端上。八個音頻信號輸出插孔的外圈均連接到信號放大器的音頻信號線3端上。PLC的繼電器輸出觸頭Y000Y007受PLC程序的控制，當PLC工作時，可依次使相鄰的兩個觸頭閉合，將音頻信號經(jīng)1端和2端依次饋送到音頻信號輸出插孔相鄰的兩個上，并使連接在音頻信號輸出插孔上的八個音箱（圖2中沒畫出）分時選二發(fā)聲，周而復始。3.4舞廳音響設備的硬件接線原理圖圖3為PLC硬件接線圖原理。其中SB1為聲音正轉控制按鈕，SB2為聲音停止控制按鈕。SB1和SB2為觸屏模擬控制器模擬控制按鈕。Y000一Y007為PIE的繼電器輸出觸點，其具體接線方法見圖2。第四章 舞廳音響設備的軟件控制系統(tǒng)設計4.1引言 PLC的輸出繼電器觸頭Y000Y007分別對應8個音箱得輸入端口。PLC采用時間繼電器來控制PLC的變換速度，從而達到變換聲音的流動速度。4.2舞廳音響設備PLC控制系統(tǒng)的主程序（1）音箱要分時選二發(fā)聲，就要求PLC的輸出繼電器觸頭Y000Y007的閉合要符合表1所示內容的要求，否則，聲音流動時要停頓的感覺。表1（表中“1”表示觸頭閉合，“0”表示觸頭斷開） 觸頭時間時間時間Y000Y001Y002Y003Y004Y005Y006Y007T111000000T201100000T300110000T400011000T500001100T600000110T700000011T810000001在T1時刻，只有Y000和Y001兩個觸頭閉合，其余觸頭斷開，此時只有音箱1和音箱2兩個音箱發(fā)聲（設音箱18順序圓周排列）;在T2時刻，只有Y001和Y002兩個觸頭閉合，其余觸頭斷開，此時只有音箱2和音箱3兩個發(fā)聲.其余依次類推。(2)聲音的流動速度可以設定為1秒，2秒，或3秒等，避免低于1秒（時間過短時，因PLC為繼電器輸出，可造成它的觸頭全部閉合；再則，聲音流動過快，音響效果不太理想。用PLC內的時間繼電器即可，但這種時間一經(jīng)設定后，再使用中就不易修改。這時，可用三菱PLC自身攜帶的兩個模擬電位器中的一個D8030來設置時間繼電器的常數(shù)值K，這樣一來，在使用中就可以隨時調整聲音的流動速度。 (3)用狀態(tài)法來設計PLC的控制程序，如圖4所示。共分9個狀態(tài)（S0,S1S8），第一個狀態(tài)S0為初始狀態(tài)，PLC無輸出，為等待狀態(tài)；其他8個狀態(tài)S1S8為PLC的輸出狀態(tài)，S1S8分別對應表1中T1T8的內容，例如，S1狀態(tài)為T1時刻，只有兩個輸出Y000和Y004；S2狀態(tài)為T2時刻，只有兩個輸出Y004和Y001，等等。圖4第五章 梯形圖和指令表5.1 系統(tǒng)梯形圖5.2系統(tǒng)指令表0LD X21ZRST S1 S86LDM80027ORX28SETS010STLS011LDX112SETS114STLS115OUTT1K1518OUTY00019OUTY00420LDT121SETS223STLS224OUTY00425OUTY00126OUTT2K1529LDT230SETS332STLS333OUTY00134OUTY00535OUTT3K1538LDT339SETS441STLS442OUTY00543OUTY00244OUTT4K1547LDT448SETS550STLS551OUTY00252OUTY00653OUTT5K1556LDT557SETS659STLS660OUTY00661OUTY00362OUTT6K1565LDT666SETS768STLS769OUTY00370OUTY00771OUTT7K1574LDT775SETS877STLS878OUTY00779OUTY00080OUTT8K1583LDT884OUTS186RET87END結論與展望畢業(yè)設計，是對學生3年來學習情況的一次綜合考察，它把3年所學習的東西貫穿起來，使原來零散的知識有了一條明顯的主線，從而更加深了理解和記憶。通過這次設計也使我認識到，只要改變思路即使使用較落后的設備，只要使用恰當?shù)姆椒ㄒ部纱蠓忍岣呱a(chǎn)率，提高質量。本課題是利用PLC控制電路，在進行設計的過程中也給了我了一些啟迪：我們不僅要學會書本上的知識，并且要融匯貫通，把所學的知識結合實際加以應用。在設計中，我也遇到一些困難，通過這些問題也使我認識到對于每件事我們只有認真、努力，知難而進才能達到預期的目的。 而且通過這次設計，我也對PLC控制器的認識，也有了新的認識。PLC控制器不僅僅可以用于舞廳音響設備中，同樣也可以用于家庭環(huán)繞音響的改造中。我們可以將PLC控制器應用在家庭音響系統(tǒng)中，是家庭音響有更加意想不到的效果。我相信，在未來的日子里，PLC將會越來越廣泛的應用于我們的生活當中，而且PLC控制的利用與改善，就需要我們不斷的去發(fā)掘與努力。參考文獻1.可編程序控制器原理及應用趙金榮 葉 真編，上海應用技術學院2.可編程序控制器應用指南易傳祿主編，上海科普出版社3.可編程序控制器（PC）原理與應用朱紹祥主編，上海交大出版社 4.可編程序控制器教程王兆義主編 ，機械工業(yè)出版社 5.可編程序控制器原理及應用鐘肇新 彭 侃編 ，