基于PLC彩燈控制

1、1 引言基于plc控制的彩燈廣告，就是運用plc的邏輯控制功能對彩燈廣告的運行按給定要求自動運行。1.1 基于plc彩燈廣告控制器設計目的主要是通過設計實踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設計過程、設計要求、應完成的工作內容和具體設計方法。培養(yǎng)學生獨立地解決實際問題的能力；掌握初步掌握plc電氣電路的設計方法及其編程方法和程序的調試；1.2 基于plc彩燈廣告控制器設計內容1.2.1根據(jù)課程設計的目的和plc的原理理清思路。1.2.2 選取plc型號，完成硬件設計。1.2.3 畫出流程圖，時序圖，及編好梯形圖。1.2.4 進行仿真及調試。1.3 基于plc彩燈廣告控制器設計實現(xiàn)的目標廣告屏有8根彩燈管，

2、從左到右排列，編號為18號。系統(tǒng)啟動后，燈管點亮的順序依次為：1號2號3號.7號8 號，時間間隔為1s。8根彩燈全亮后，持續(xù)10s。然 后按照8號7號6號.2號1號的順序依次 熄滅，時間間隔為1s。燈管全部熄滅后，等待2s， 再從8號燈管開始，按照8號7號6號.2號 1號的順序依次點亮，時間間隔為1s。全部點亮后 持續(xù)20s，再按照1號2號3號.7號8號的 順序熄滅，時間間隔仍為1s。燈管全部熄滅后，等 待2s，再重新開始上述過程的循環(huán)。2 系統(tǒng)總體方案設計2.1 plc概述2.1.1 plc的基本結構plc主要由cpu模塊、輸入/輸出（i/o）模塊、編程器和電源四大部分組成（圖2.1）?？删?/p>

3、程序控制器編程器接觸器電磁閥電源接觸器電源限位開關選擇開關按鈕輸 入 模塊plc模塊輸 出 模塊圖2.1 plc的基本結構圖2.1.2 plc的特點(1)編程方法簡單易學-梯形圖語言（面向用戶的高級語言）(2)硬件配套齊全，用戶使用方便(3)通用性強，適用性強(4)可靠性高，抗干擾能力強(5)系統(tǒng)的設計、安裝、調試工量小(6)維修工量小，維修方便(7)體積小、重量輕、功耗小2.1.3 plc應用領域plc應用范圍不斷擴大，價格下降，功能大大加強，其應用范圍有：(1)開關量邏輯控制(2)運動控制(3)閉環(huán)過程控制(4)數(shù)據(jù)處理(5)通信聯(lián)網(wǎng)2.2 硬件控制功能介紹2.2.1系統(tǒng)硬件配置及組成原理

4、（1）plc選型plc的主要國外生產(chǎn)廠家包括美國的rock-well公司、德國的西門子公司、日本的三菱公司和歐姆龍公司。我國有不少廠家研制和生產(chǎn)過plc，近年來國產(chǎn)plc有了很大的發(fā)展，但我國使用的plc主要還是國外的品牌的產(chǎn)品?？紤]到國外產(chǎn)品的成熟性好，并且本次課程設計只需屬小型系統(tǒng)，故采用三菱公司的fx系列小型plc。表2.1 fx1n ，fx1s與 fx2n的基本性能項目fx1nfx1sfx2ni/o設置與用戶選擇有關，最多128點與用戶選擇有關，最多30點與用戶選擇有關，最多256點100ms定時器t0t62，63點t0t199，200點t0t199，200點通用輔助繼電器m0m383

5、，384點m0m383，384點m0m499，500點指令mov有有有ror無無有rol無無有在編程當中需要用到ror和rol指令，由表2.1可知只有fx2n系列滿足要求，故選用fx2n系列的plc。其次在編程當中需要用到mov hff00 k4y0指令，所以需要用到16個輸出口，綜上所述選用fx2n-32mr系列的plc。（2）組成原理plc彩燈廣告控制編程采用指令控制，采用plc能充分利用它的優(yōu)點。在這里我們采用三菱公司的fx2n-32mr系列的可編程控制器，它吸收了整體式和模塊式plc的優(yōu)點，安裝比較方便，它的基本指令執(zhí)行時間為0.08s 每條指令，內置的用戶存儲器為8k步，可以擴展到1

6、6k步。fx2n-32mr系列的可編程控制器，輸入點數(shù)為16，輸出點數(shù)為16。編制梯形圖，并進行仿真和調試。綜上，得到系統(tǒng)硬件配置如表2.2所示：表2.2 硬件配置表名 稱數(shù) 量dc24v電源1pc/ppi編程電纜1fxgp-win-c編程軟件1pc機1輸出顯示燈82.3系統(tǒng)變量定義及分配表根據(jù)控制要求對彩燈廣告控制系統(tǒng)的i/o進行分配（表2.3）。表2.3 i/o地址分配表輸入/輸出設備/器件名稱輸入/輸出映像寄存器i/o地址符號名輸入起動開關x1i0.1sb1停止開關x2i0.2sb2輸出第一盞燈y0q0.0l1第二盞燈y1q0.1l2第三盞燈y2q0.2l3第四盞燈y3q0.3l4第五盞

7、燈y4q0.4l5第六盞燈y5q0.5l6第七盞燈y6q0.6l7第八盞燈y7q0.7l82.4 plc外部電路連線根據(jù)設計思想連接plc外部電路（如圖2.2所示）。fx2n-32mrdc 24v x1 com0 com1x2y0y1y2y3com2y4y5y6com y7l1l2l3l4l5l6l7l8圖2.2 plc 外部接線圖x2sb2sb13 控制系統(tǒng)設計3.1 控制程序流程圖設計根據(jù)設計要求，可設計出流程圖如圖3.1所示。y圖3.1 流程圖給y17y00賦初值hff00右移一位，t2定時1st1定時10sn左移一位，t0定時1sy00為0?y07為1?t3定時2s右移一位，t4定時1

8、sy00為1?t4定時20s左移一位，t5定時1sy07為0?開始結束yyynnn3.2 控制程序時序圖設計在程序設計中首先要設計出程序圖，由程序圖相應的畫出時序圖，各時間段分別由不同的定時器定時,同時對應不同的輸出狀態(tài)，可得狀態(tài)表如表3.1所示。表3.1 狀態(tài)表時間段07s717s1724s2426s2633s3353s5360s6062s定時器t0間隔定時1st1延時10st2間隔定時1st3延時2st4間隔定時1st5延時20st6間隔定時1st7延時2s輸出y0y7依次為1,并保持y0y7為1y7y0依次為0,并保持y7y0為0y7y0依次為1,并保持y7y0為1y7y0依次為0,并保

9、持y7y0為0以輸出映像寄存器為縱軸，時間t為橫軸，設計出時序圖，反映出各輸出映像寄存器的狀態(tài)。當按下啟動按鈕sb1時，假設時間為第0s，并且假設不按下停止按鈕時，則可做出各階段的時序圖如圖3.2和3.3所示。y0y7y2y6y4y1y3y5 0 1 2 3 4 5 6 7 17 19 21 23 26 28 30 32 53延時10s延時2s延時20st圖3.2 時序圖延時2sy0y2y6y4y1y3y5 54 56 58 60 62 延時2sty7圖3.3 時序圖3.3 控制程序設計思路由流程圖到時序圖再到梯形圖，更進一步可以設計出梯形圖。本論文采用指令編寫程序，而不采用順序控制設計法，可

10、以大大減少程序，增強程序的可讀性。設計時，雖然只需要8個輸出點，但采用16個輸出點，即當按下啟動按鈕sb1，則傳送指令mov hff00 k4y0使y0y7為0，而y10y17為1，利用循環(huán)移位指令ror和rol，輕松實現(xiàn)8盞燈的循環(huán)。當按下停止按鈕sb2時，則傳送指令mov h0000 k4y0使y0y17為0，所有的燈無論在什么時候都熄滅。特別的，在梯形圖中采用9個輔助繼電器m0m8，能夠達到每一個階段工作時即不受其他階段的影響，也不干擾其他的階段，從而避免互相干擾，達到自動控制的目的。當系統(tǒng)一個循環(huán)結束后，輔助繼電器m8為1，相當于x1的功能，從而使彩燈依次循環(huán)。本設計另一大優(yōu)點是，輕松

11、實現(xiàn)每個階段的定時。如在第一個階段，要求系統(tǒng)啟動后，燈管點亮的順序依次為：1號2號3號.7號8 號，時間間隔為1s。由t0定時器定時1s，并且重復循環(huán)，可以利用y0的常開觸點與y7的常閉觸點串聯(lián)，當y0為常開觸點閉合（第一盞燈亮）并且y7常閉觸點斷開（第七盞燈亮）時，定時器t0停止計時，并且串聯(lián)m0作為該階段的獨特特點，即在t0在循環(huán)定時時，利用set指令使m0為1（常開觸點閉合），t0循環(huán)定時后利用rst指令使m0為0(常開觸點斷開)，使t0不再定時。梯形圖中所用到典型的指令如表3.2所示。綜上所述可設計出梯形圖如圖3.4所示。指令名稱指令符號功能數(shù)據(jù)傳送指令mov hff00 k4y0給

12、y0y7賦值 0， y10y17賦值為1左循環(huán)指令rol k4y0 k1y17y0的值循環(huán)左移一位右循環(huán)指令ror k4y0 k1y17y0的值循環(huán)右移一位置位指令set m0使m0為1，并保持復位指令rst m8使m8為0，并保持復位指令rst t0使t0為0，并保持表3.2 指令一覽表圖3.4 梯形圖4 系統(tǒng)調試及結果分析4.1 系統(tǒng)調試及解決的問題硬件調試：接通電源，檢查三菱fx2n-32mr（如圖4.1所示）可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好，然后把其與電腦的通信口連接。 軟件調試：按要求輸入梯形圖，轉換成指令表，并進行語法的檢查，正確后設置正確的通信口，將指令讀入到指定的

13、可編程控制器rom中，進行下一步的調試。 運行調試：在硬件調試和軟件調試正確的基礎上，打開三菱fx2n-32mr可編程控制器的“run”按鈕。進行調試；按下啟動按鈕，觀察運行的情況，看是否是隨時按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運行。系統(tǒng)停止運行后，按下啟動按鈕，看是否可以重新運行。 根據(jù)以上的調試情況，本彩燈循環(huán)點亮的plc控制系統(tǒng)設計符合要求。圖4.1 fx2n-32mr外觀圖4.2 外部線路安裝、系統(tǒng)調試與仿真圖4.2中下面兩排接線孔，通過防轉疊插鎖緊線與plc的主機相應的輸入輸出插孔相接。xi為輸入點，yi為輸出點。圖中中間兩排x0x13為輸入按鍵，模擬按鈕量的輸入。八路一排y0y7是led指示

14、燈，接繼電器輸出用以模擬輸出負載的通與斷。圖4.2中下面兩排接線孔，通過防轉疊插鎖緊線與plc的主機相應的輸入輸出插孔相接。xi為輸入點，yi為輸出點。圖4.2中間兩排x0x13為輸入按鍵，模擬按鈕量的輸入。八路一排y0y7是led指示燈，接繼電器輸出用以模擬輸出負載的通與斷。圖4.2 基本指令編程練習的實驗面板圖實驗時，通過專用電纜連接手持編程器與plc主機。首先將主機上x1，x2，com接口分別接到實驗面板上的x1，x2，com端，其次將com0，com1及com2端連接起來，將主機上+24v，y0y7接口分別接到實驗面板上的+24v，y0y7端。打開編程器，逐條輸入程序，檢查無誤后，將可

15、編程控制器主機上的stop/run按鈕撥到run位置，運行指示燈點亮，表明程序開始運行，有關的指示燈將顯示運行結果。 圖4.3 彩燈廣告的控制面板圖sb1sb2l1 l2 l3 l4 l5 l6 l7 l8 彩燈廣告控制面板4.3控制面板設計出控制面板如圖4.3所示，圖中sb1為起動按鈕，sb2為停止按鈕，l1l2為8盞彩燈。4.4 系統(tǒng)方案在本設計中采用指令編程，而不采用順序控制設計法，大大減少試驗程序，減少程序所占內存，其中y0y7分別接18盞燈，而y10y17不需要接燈，只用于循環(huán)，以實現(xiàn)全自動控制。4.5 結果分析按下啟動按鈕，系統(tǒng)開始運行，直到8盞燈亮，如圖4.4所示。圖4.4 第一階段18盞燈全亮圖系統(tǒng)運行到第3階段，81盞燈依次點亮5盞燈，如圖4.5所示。圖4.5 第三階段81盞燈依次點亮5盞燈圖結束語通過本次課程設計，把書本上的知識運用到現(xiàn)實實際中，讓我深刻體會到plc技術的廣泛應用。它不僅使我對所學過的plc知識進行了鞏固，而且使我更進一步了解了彩燈廣告。本設計涉及到可編程控制技器應用技術、電子技術等學科知識，讓我對電氣專業(yè)知識有了更進一步的理解。本次設計讓我學會了很多知識，如畫流程圖、時序圖、轉換pdf文檔等。設計中采用指令編程，而不采用順序控制設計法，大