PLC与音响设备

用可编程控制器PLC改造舞厅的音响设备摘 要传统的音响系统是用传声器把原发声场声音的声波信号转换为电信号，并按一定的要求将电信号通过一些电子设备的处理，最终用扬声器将电信号再转换为声波信号进行重放。目前国内歌舞厅所使用的专业音响，多数为进口设备，应该说可靠性较高。主要问题是操作者专业素质不齐，真正配备合格调音师的单位很少。而其采用的音响系统也大多是传统的音响系。所以，经常出现因操作不当造成音响效果不佳，甚至导致设备损坏的现象。用可编程控制器PLC控制发声器来代替电子元件进行控制，可以很好的改善上面所说的现象，使整个舞厅音响效果得到改善。通过对PLC的编程，实现了对舞厅的音响设备的控制，即可使声音正向流动，也可使声音反向流动，还可控制流动声的流动速度。并且用PLC 代替电子元件来制作流动音响比较简单，电路连线很少，工作可靠，经久耐用，抗干扰能力强，而且操作简单；对PLC编程后，不需调试即可成功。关键词：舞厅 可编程控制器PLC 流动声13目 录摘 要I第一章 绪论11.1 引言11.2 PLC概述1第二章设计思路及设计原理分析32.1 设计思路32.2流动音响基本原理32.3 舞厅流动音响组成框图32.4舞厅音响设备的PLC选择3第三章 舞厅音响设备的硬件控制设计43.1 引言43.2 PLC的I/O地址表43.3舞厅音响设备的PLC控制系统43.4舞厅音响设备的硬件接线原理图5第四章 舞厅音响设备的软件控制系统设计64.1引言64.2舞厅音响设备PLC控制系统的主程序65.1 系统梯形图85.2系统指令表10结论与展望11参考文献12致 谢12第一章 绪论1.1 引言现代舞厅的音响，音箱发出的声音都是从一个固定的地方发出的。这样的音响系统，存在着音效差，音调单一，音调无法很好的循环与变换。能否使声音不固定在一个地方，让声音变动起来，是人们向往的需求。用可编程控制器PLC控制现代舞厅的音响设备，就可使声音流动起来。1.2 PLC概述（1）PLC的应用现状随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到了几乎所有的工业领域。PLC 的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要装置之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的使用，在其他领域（例如民用和家庭自动化）的应用也得到了迅速的发展1。PLC 的推广应用在我国得到了迅猛的发展，它已经大量地应用在各种机械设备和生产过程的电气控制装置中，各行各业也涌现出了大批应用 PLC 改造设备的成果。了解 PLC 的工作原理，具备设计、调试和维护 PLC 控制系统的能力，已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求2。（2）PLC的组成部分作为一种以微处理器为核心的用作数字控制的特殊计算机，它的硬件配置与一般微机装置类似，主要由中央处理单元（CPU模块）、信号输入/输出模块、电源和编程器等部分组成。1.CPU模块CPU模块是PLC的主要组成部分，是系统的控制核心。它以循环扫描的方式采集要现场各输入装置的状态信号，执行用户控制程序，并将运算结果传送到相应的输出装置，驱动外部负载工作。CPU模块中通常还插装有存储器，PLC的系统程序、用户控制程序和工作数据就存储在存储器中。2.输入/输出模块通常，将PLC的信号输入模块和信号输出模块简称为输入/输出模块（I/O模块）。输入/输出模块是PLC的CPU模块与外部控制现场相联系的桥梁。PLC的输入/输出模块通常可分为开关量输入模块、模拟量输入模块、开关量输出模块和模拟量输出模块等，分别用于联系不同类型的外部信号。大型PLC中还有一类特殊I/O模块，如高速计数模板、PID控制模板、中断控制模板等，一般是为了提高PLC的实时控制功能和过程控制功能而专门设计的。3.电源PLC通常使用交流220V或直流24V工作电源。它的电源模块为其他各功能模块提供DC5V、DC12V、DC24V等各种内部直流工作电源。一般情况下，许多PLC可以为输入电路和外部的传感器提供直流24V的工作电源，但是驱动PLC负载的直流电源或交流电源一般由用户提供。4.编程器及其他选件编程器是编制、编辑、调试、监控PLC的用户程序的必备设备。它通过通信接口与PLC的CPU模块相联系，完成人机对话。小型PLC的程序编制可直接使用简易的手持式编程器来完成，较为复杂的编程一般使用专门的编程软件。编程软件可以安装在普通计算机上，程序编制好后通过通信电缆下载到PLC中。PLC还可以选配其他设备，如盒式磁带机、打印机、EPROM写入器、人机接口单元、网络连接设备等，可以根据实际需要进行配置。第二章设计思路及设计原理分析2.1 设计思路本次设计主要思路，是由音乐喷泉及红绿交通灯的控制系统改变而来。利用PLC的控制原理，对音响的音频信息进行控制，从而达到音响声音流动的效果。2.2流动音响基本原理电路工作原理：音响主机产生音频信号后，经过可编程控制器PLC的控制，把音频信号依次选通到音箱（4-8只）上，使同一时刻，只有两个相邻的音箱发声。音箱在可编程控制器PLC的控制下，依次选二分时发声，周而复始。把音箱排成一列，则声音像火车鸣笛一样，一路直跑；把音箱围成一周，则声音转圈跑动，奇妙而美丽。在舞厅里可以如此，在家里也可以这样使用。在家庭里，可以不用多个音箱，而用多个喇叭代替音箱，以减少成本。把音箱或喇叭隐蔽布置，人在舞厅里看不见发声器，当可编程控制器PLC工作时，人们听到声音时感觉不到声音的停顿（从软件设计上解决），而感觉声音时在平滑地流动。2.3 舞厅流动音响组成框图图1所示为舞厅流动音响组成框图。音响主机产生音频信号后，经过可编程控制器PLC的控制，把音频信号依次选通到音箱上，在同一时刻，只有两个相邻的音箱发声。只要控制音箱按一定的顺序轮流发声，就可使声音流动起来。音箱音箱音箱音箱 PLC音响主机图12.4舞厅音响设备的PLC选择根据舞厅音响设备控制方式及其它要求， I/O点数：输入端12点，输出端12点，所以PLC型号选为FX2N-24MR。第三章 舞厅音响设备的硬件控制设计3.1 引言舞厅音响设备的硬件控制系统分为两部分，主要有操作控制部分和PLC控制部分组成。其中操作控制部分采用触屏模拟控制器代替传统的按钮，PLC采用日本三菱FX2N-24MR型号。3.2 PLC的I/O地址表输入元件输入地址输出元件输出地址SB1X1扬声器0-扬声器7Y000-Y007SB2X23.3舞厅音响设备的PLC控制系统图2为可编程控制器PLC控制八个音箱分时选二发声的电气原理图。PLC选用日本三菱FX2N-24MR一台，它有X000X007和X010X013,12点输入，Y000Y007和Y010Y013，12点继电器输出。PLC的继电器输出触头Y000Y007的一端与八个音频信号输出插孔分别相连；相间的PLC的继电器输出触头Y000、Y002、Y004、Y006的另一端均连接到信号放大器左声道音频信号线1端上，其他PLC的继电器输出触头均连接到信号放大器右声道音频信号线2端上。八个音频信号输出插孔的外圈均连接到信号放大器的音频信号线3端上。PLC的继电器输出触头Y000Y007受PLC程序的控制，当PLC工作时，可依次使相邻的两个触头闭合，将音频信号经1端和2端依次馈送到音频信号输出插孔相邻的两个上，并使连接在音频信号输出插孔上的八个音箱（图2中没画出）分时选二发声，周而复始。3.4舞厅音响设备的硬件接线原理图图3为PLC硬件接线图原理。其中SB1为声音正转控制按钮，SB2为声音停止控制按钮。SB1和SB2为触屏模拟控制器模拟控制按钮。Y000一Y007为PIE的继电器输出触点，其具体接线方法见图2。第四章 舞厅音响设备的软件控制系统设计4.1引言 PLC的输出继电器触头Y000Y007分别对应8个音箱得输入端口。PLC采用时间继电器来控制PLC的变换速度，从而达到变换声音的流动速度。4.2舞厅音响设备PLC控制系统的主程序（1）音箱要分时选二发声，就要求PLC的输出继电器触头Y000Y007的闭合要符合表1所示内容的要求，否则，声音流动时要停顿的感觉。表1（表中“1”表示触头闭合，“0”表示触头断开） 触头时间时间时间Y000Y001Y002Y003Y004Y005Y006Y007T111000000T201100000T300110000T400011000T500001100T600000110T700000011T810000001在T1时刻，只有Y000和Y001两个触头闭合，其余触头断开，此时只有音箱1和音箱2两个音箱发声（设音箱18顺序圆周排列）;在T2时刻，只有Y001和Y002两个触头闭合，其余触头断开，此时只有音箱2和音箱3两个发声.其余依次类推。(2)声音的流动速度可以设定为1秒，2秒，或3秒等，避免低于1秒（时间过短时，因PLC为继电器输出，可造成它的触头全部闭合；再则，声音流动过快，音响效果不太理想。用PLC内的时间继电器即可，但这种时间一经设定后，再使用中就不易修改。这时，可用三菱PLC自身携带的两个模拟电位器中的一个D8030来设置时间继电器的常数值K，这样一来，在使用中就可以随时调整声音的流动速度。 (3)用状态法来设计PLC的控制程序，如图4所示。共分9个状态（S0,S1S8），第一个状态S0为初始状态，PLC无输出，为等待状态；其他8个状态S1S8为PLC的输出状态，S1S8分别对应表1中T1T8的内容，例如，S1状态为T1时刻，只有两个输出Y000和Y004；S2状态为T2时刻，只有两个输出Y004和Y001，等等。图4第五章 梯形图和指令表5.1 系统梯形图5.2系统指令表0LD X21ZRST S1 S86LDM80027ORX28SETS010STLS011LDX112SETS114STLS115OUTT1K1518OUTY00019OUTY00420LDT121SETS223STLS224OUTY00425OUTY00126OUTT2K1529LDT230SETS332STLS333OUTY00134OUTY00535OUTT3K1538LDT339SETS441STLS442OUTY00543OUTY00244OUTT4K1547LDT448SETS550STLS551OUTY00252OUTY00653OUTT5K1556LDT557SETS659STLS660OUTY00661OUTY00362OUTT6K1565LDT666SETS768STLS769OUTY00370OUTY00771OUTT7K1574LDT775SETS877STLS878OUTY00779OUTY00080OUTT8K1583LDT884OUTS186RET87END结论与展望毕业设计，是对学生3年来学习情况的一次综合考察，它把3年所学习的东西贯穿起来，使原来零散的知识有了一条明显的主线，从而更加深了理解和记忆。通过这次设计也使我认识到，只要改变思路即使使用较落后的设备，只要使用恰当的方法也可大幅度提高生产率，提高质量。本课题是利用PLC控制电路，在进行设计的过程中也给了我了一些启迪：我们不仅要学会书本上的知识，并且要融汇贯通，把所学的知识结合实际加以应用。在设计中，我也遇到一些困难，通过这些问题也使我认识到对于每件事我们只有认真、努力，知难而进才能达到预期的目的。 而且通过这次设计，我也对PLC控制器的认识，也有了新的认识。PLC控制器不仅仅可以用于舞厅音响设备中，同样也可以用于家庭环绕音响的改造中。我们可以将PLC控制器应用在家庭音响系统中，是家庭音响有更加意想不到的效果。我相信，在未来的日子里，PLC将会越来越广泛的应用于我们的生活当中，而且PLC控制的利用与改善，就需要我们不断的去发掘与努力。参考文献1.可编程序控制器原理及应用赵金荣 叶 真编，上海应用技术学院2.可编程序控制器应用指南易传禄主编，上海科普出版社3.可编程序控制器（PC）原理与应用朱绍祥主编，上海交大出版社 4.可编程序控制器教程王兆义主编 ，机械工业出版社 5.可编程序控制器原理及应用钟肇新 彭 侃编 ，