2024年2月4日发(作者：)

基于PLC的舞台灯控制系统及组态监控设计探究

摘要：随着经济社会的快速发展，人们越来越青睐高品质的生活，尤其是展现在物质精神方面，例如舞台表演艺术，对于剧场的环境非常挑剔。在信息化的背景下，剧场内的环境肯定会朝着信息智能化的方向发展。从当前我国各大剧场的发展来看，只有极少数舞台能够达到高标准要求。由于很多的舞台建设的时候非常久远，结构比较老化，灯光改造的难度系数在不断增大。导致整场节目演出的视觉效果受到观众的批评。在于可编程控制器(PLC)的原理下，设计师逐步将科技应用于舞台灯的控制系统中，确保舞台的灯光变化能够和表演的场景以及表演人员所展现出来的情况相协调，给观众带来视觉上的震撼。

关键词：PLC控制系统；舞台灯；组态监控；设计研究

PLC的舞台灯光控制系统也是为了让表演呈现出美轮美奂的现象，给表演艺术添加活力，使得人们更加热爱舞台艺术。在特定的背景下，舞台灯光可以渲染表演的氛围，让表演艺术表现的更加有立体感，是表演艺术中非常重要的组成部分。依据PLC为控制要点，观众可以利用组态界面直观的感受到舞台灯光来带的视觉效果，并且相关人员还能够通过软件设备进行对应的调整，不仅仅可以手动控制操作，利用计算机设备进行自动调解，能实现倍速播放的操作，同时还可以根据自己的要求进行自主选择要播放的内容。将舞台灯与PLC结合在一起，能够确保舞台灯按照要求进行调整，特别是可以根据表演者的肢体动作来控制灯光变化的效果，相较于之前的单片控制系统，在操作应用上显得更加灵敏[1]。

一、系统结构设计分析

（一）系统总体设计的结构原理

系统里面会分成输入接口和输出接口两个部分，在系统中的输入接口是直接和接触屏相连接，由接触屏来承担反应信息输入，其中还包含了接触屏内容的按

钮和输入界面，利用按钮可以调整功能或者切换模式，然后在利用输入框选择舞台需要的灯光进行控制，调整变化时间。而输出框可以不断变化舞台灯的效果。

（二）舞台灯的布局设置

在参考了普通的舞台灯的布局设置之后，根据实际情况可以进行适当的调整，根据舞台的大小，可以布置28台左右的灯具，然后将其分成16组，划分成两大片区，并且还可以使用弧形灯轨的形式，在中间的圆心出添上一盏形成一个有立体感的弧形区间，同时在个灯轨上的相同位置上摆放相同数量的灯具，让不同轨道上的灯具可以连接成一个半圆弧，并形成一组[2]。

（三）人机交互界面的设置

利用软件创建触摸屏监控组态界面，主要要利用接触屏来进行操控，其中每个重要部件对应的都是控制系统的开关和相应的监视用指示灯，根据舞台的控制系统可以将舞台的控制面板按照不同的特征进行区域划分。第一，要确保好总开关的位置，在按下总开关系统之后，就是灯光展示工作，直到再次启动开关，就是让舞台灯停止工作。第二，其中应该还要包含自动放映区，进行功能上的变化，自定义为自动放映模式，其中可以选择非循环模式经常操作，并且在自动放映模式中，还可以预留多种放映内容；第三，同时还需要预留手动模式操作区，利用按钮可以直接控对应的灯光，并且在该区域内，可以将灯光分为全自动和部分闪烁，全自动可以让所有的灯光同时闪烁或者叫停，而部分闪烁一般是单独操作的，就是每条线上的灯光都是单独分开的，去调整闪烁按钮的时候，同组的灯光亦可以进行同时闪烁或者同时熄灭。第四，在控制系统中，还需要留有调速功能，通过会调整为0.5倍控制。第五，在整个设计规划上，需要进规划自定义编辑区，便于进行多样化的灯光设计[3]。

二、舞台灯光控制系统的工作原理

（一）手动控制操作的原理

首先是拉下总开关阀，系统开始正常运行，在系统开始作业时，如果没有对播放模式进行调整，例如单流程播放形式或者循环播放形式的阀没有被按时，系

统会自动默认是手动控制操作，利用手动操作模式可以进行调解该区域内的灯光效果，实现全部熄灭或者闪亮。

（二）单流程放映操作的原理

当总开关的阀被放下之后，若单流程放映操作的阀也被放下，那么系统就为调整为单流程放映操作的形式，在这种模式背景下，可以利用自动放映模式区域按钮提前设置内容然后进行放射，每一个程序仅操作一次，在调速区域内还可以进行播放速度的调节[4]。

（三）循环放映的原理

在总开关的按钮被拉下之后，如果是放下循环放映模式的按键，系统则会调整为循环放映的形式，在这种形式下，通过自动放映模式的按钮进行调整预设放映的内容进入到自动循环播放的节奏中，其中也可以通过调速功能区实现放映速度的调节要求。

（四）自定义放映的原理

当选择了单流程放映或者循环放映形式之后，也可以进入到自定义去进行提前编辑预设播放内容，一般是包括灯光的控制时间，还要调整灯光的间隔时长，还要控制的区域对象，按照预设的内容选择对应的形式进行展示灯光效果[5]。

三、PLC的舞台灯控制系统

舞台灯光的控制系统可以划分成四个步骤程序，从开始的启动系统，然后选择对应的放映模式，接着在选择播放的内容，最后就是关闭运行。在控制系统接通电源后，放下总开关阀之后，就可以开启系统操作，选择对应的播放模式，手动播放模式是为系统自动设定的，在手动操作的情况下可以调整功能，对灯组进行不断的转变。如果是在两种自动播放的模式下，可以提前做好内容的自定义便捷，还要调速，适当的进行灯组的调节[6]。

在系统的选择上一般要有28不同个输出点和38个不同的输出点使用继电器经常造，基本可以满足设计要求，本次实验操作的FX3U_128MR_002x系列的PLC。

图1中28各输出点

输出点

器件名称

输出点

称

器件名N1

1号灯具

5

N1具

15号灯N2

2号灯具

6

N1具

16号灯N3

3号灯具

7

N1具

17号灯N4

4号灯具

8

N1具

18号灯N5

5号灯具

9

N1具

19号灯N6

6号灯具

0

N2具

20号灯N7

7号灯具

1

N2具

21号灯

N8

8号灯具

2

N2具

22号灯N9

9号灯具

3

N2具

23号灯N10

10号灯具

4

N2具

24号灯N11

11号灯具

5

N2具

25号灯N12

12号灯具

6

N2具

26号灯N13

13号灯具

7

N2具

27号灯N14

14号灯具

8

N2具

28号灯图2所示的38各输入点

输入点

功能

输入点

功能

M1

总开关阀

0

M2闪烁功能开关

M2

2灯开关按钮

1

M2单流程放映模式按钮

M3

3灯开关按钮

2

M2钮

循环放映模式按M4

4灯开关按钮

3

M2弧形从上到下放映形式

M5

5灯开关按钮

4

M2矩形从上到下放映形式

M6

6灯开关按钮

5

M2弧形从下到上放映形式

M7

7灯开关按钮

6

M2矩形从下到上放映形式

M8

8灯开关按钮

7

M2弧形从左到右放映形式

M9

9灯开关按钮

8

M2矩形从左到右放映形式

M10

10灯开关按钮

9

M2弧形从右到左放映形式

M11

11灯开关按钮

M3矩形从右到左放

0

映形式

M12

12灯开关按钮

1

M3弧形开屏模式播放预设

M13

13灯开关按钮

2

M3矩形开屏模式播放预设

M14

14灯开关按钮

3

M3关

0.5倍速放映开M15

15灯开关按钮

4

M3关

常用倍速放映开M16

16灯开关按钮

5

M3倍速放映开关

M17

17灯开关按钮

6

M3自定义开始放映开关

M18

控制全场熄灭/闪烁

7

M3自定义停止放映开关

M19

闪烁功能按钮

8

M3清空自定义数据开关

总结

在舞台灯光操作系统中，里面蕴含了很多的科技原理，在PLC的设计思路中，可以提高了整体的操作效率，降低了手动操作失误的概率，并且通过智能化的装

置实现整体变化，也不会对系统产生其他作用。同时也需要相关的人员加大投入研究力度，将智能化能够完全应用到舞台的建设中，不断完善舞台灯光控制要求。

参考文献：

[1]胡丞熙. 电梯PLC控制与监控组态设计探讨[J]. 决策探索(中), 2020,

No.666(10):57-58.

[2]秦常贵. 基于PLC的智能交通信号灯控制系统设计[J]. 公路交通技术,

2022, 38(2):7.

[3]秦亚萍, 李晓丽. 基于小型PLC的十字路口交通信号灯控制系统设计[J].

开封大学学报, 2021, 35(4):4.

[4]李红娟, 陈国强, 吴诗雨,等. 基于PLC实时交通灯控制系统设计[J].

汽车世界, 2020(6):1.

[5]程冬. 基于PLC的景观灯光控制系统设计[J]. 通信电源技术, 2020,

37(22):4.

[6]禹隆锋, 杨馥华. 基于PLC和ZigBee的路灯智能控制系统设计[J]. 南方农机, 2020, 51(10):2.

作者简介：张凯 1968.11 男 湖北黄梅 汉 本科 九江市工人文化宫体育部副部长，助理舞台技术员 九江市工人文化宫 研究方向:舞台灯光