PLC論文---控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計第一章緒論” 第二章霓虹燈變壓器2。1霓虹燈的工作原理2. 2霓虹燈的結(jié)構(gòu)與部件第三章可編程序控制器簡介3. 1 PLC簡介3.2 P L C的結(jié)構(gòu)3.3 PLC 的工作原理 .OOO.O.O.OO.- .O.O.O .O43。4控制器簡介:S7 2 00系列PLC.o53.5 PLC應(yīng)用特點(diǎn)第四章霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計。4.1任務(wù)分析及功能闡述.。4o 2 P LC 糾d 圖 O . O . O . O O . >O 74 O 3 IO酉 llo <> . o o . o <> o» ooooo84. 4控制流程的設(shè)計。945

2、開鄉(xiāng)圖的設(shè)?計 o o . o o . o . o . o . o 00 0 . 0 . o o1 014總結(jié)第一章緒論在現(xiàn)階段，可編程控制器在工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)起著舉足輕重的作用，其方便 快捷，準(zhǔn)確等功能決定了它的主導(dǎo)地位，它將逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把 自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。本課題 可以說是對可編程控制器在自動控制方面的一個簡單的應(yīng)用O隨著改革的不斷深入，社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展，大中小城市都 在進(jìn)行克化工程。企業(yè)為展現(xiàn)自己的形象和產(chǎn)品，一般都會采用通過霓虹燈廣告 屏來這種廣告手法，所以當(dāng)我們夜晚走在大街上,馬路兩旁各色各樣的霓虹燈廣 告

3、隨處可見,一種是采用霓虹燈管做成的各種形狀和多種彩色的燈管，另一種為 日光等管或白熾燈管作為光源，另配大型廣告語或宣傳畫來達(dá)到宣傳的效果，大 部分是采用霓虹燈。這就涉及到如何去控制霓虹燈的鳧滅、閃爍時間及流動方向 等諸多控制問題，如何去快捷、可靠、簡單的去控制，成為人們考慮的重點(diǎn)，在 這我認(rèn)為PLC最適合去解決這些問題.可編程控制器 PL C 英文全稱 P r o grammable Log i c Con t roll e r, 是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編 程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時.，計數(shù)與算術(shù) 操作等方面向用戶

4、的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械 或生產(chǎn)過程.作為自動控制裝置的核心,它具有功能強(qiáng),可靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn),PLC 實驗裝置采用的式模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有可編程序控制器、編程器模塊，九種 實驗?zāi)K，按鈕、開關(guān)輸入模塊和繼電器輸出模塊，以及四層電梯模型.該裝置可 以完成各種指令系統(tǒng)以及多種控制對象的程序設(shè)計訓(xùn)練。因為PLC具有通用性 強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)。并且P LC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的方面具有比較突出的優(yōu)勢，在現(xiàn)實中 人們也是多通過PLC去控制霓虹燈的.以上就是我選擇此題目作為本學(xué)期PLC 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的意義。本次設(shè)計的

5、主要任務(wù)是利用可編程控制器對霓虹燈進(jìn)行控制，采用的是SIE MEN S公司生產(chǎn)的S7-2 0 0系列可編程控制器,與其對應(yīng)的編程軟件是STEP 7 -Micro/WINo第二章霓虹燈變壓器2。1霓虹燈的工作原理霓虹燈是一種低氣壓冷陽極輝光放電發(fā)光的光源.氣體放電發(fā)光是自然界的 一種物理現(xiàn)象。通過氣體放電使電能轉(zhuǎn)換為五光十色的光譜線，是霓虹燈工作重 要的基本過程。氣體在強(qiáng)電場、光輻射、例子轟擊和高溫加熱等條件下,氣體分 子可能發(fā)生電離，產(chǎn)生了可以自由移動的代電粒子,并在電場作用下行程電流， 使絕緣的氣體成為良導(dǎo)體。這種電流通過氣體的現(xiàn)象就被稱為氣體放電過程當(dāng)外電源電路接通后，變壓器輸出端就會產(chǎn)生

6、幾千伏甚至上萬伏的高壓.當(dāng) 這一高壓加到霓虹燈管兩端電極上時，霓虹燈管內(nèi)的帶電粒子在高壓電場中被加 速并飛向電極，能激發(fā)產(chǎn)生大量的電子。這些激發(fā)出來的電子，在高電壓電場中 被加速，并與燈管內(nèi)的氣體原子發(fā)生碰撞.當(dāng)這些電子碰撞游離氣體原子的能量 足夠大時，就能使氣體原子發(fā)生電離而成為正離子和電子，這就是氣體的電離現(xiàn) 象。帶電粒子與氣體原子之間的碰撞，多余的能量就以光子的形式發(fā)射出來，這 就完成了霓虹燈的發(fā)光點(diǎn)克的整個過程。2.2霓虹燈的結(jié)構(gòu)與部件霓虹燈是一種冷陰極輝光放電管，其幅射光譜具有極強(qiáng)的穿透大氣的能力， 色彩鮮艷絢麗、多姿,發(fā)光效率明顯優(yōu)于普通的白熾燈，它的線條結(jié)構(gòu)表現(xiàn)力豐 富，可以加工

7、彎制成任何幾何形狀，滿足設(shè)計要求，通過電子程序控制，可變幻色 彩的圖案和文字.霓虹燈的主要部件：圖2-1霓虹燈的結(jié)構(gòu)霓虹燈專用高壓線一、霓虹燈管（-）以規(guī)格分：有6、7、8、9、10、12、15、18、2 0毫米等粗細(xì)。（二）以玻璃材質(zhì)分：（1）鈉玻璃管（2）鉛玻璃管（3 ） 彩色玻璃管，二、霓虹燈變壓器（-）霓虹燈漏磁變壓器，.（二）電子變壓器。三、程序控制器（-）普通式電子程序控制器（二）漸變式電子程序控制器四、霓虹燈高壓線（-）普通高壓線（二）硅橡膠絕緣高壓線第三章可編程序控制器簡介（PLC）3 . 1 PLC簡介可編程序控制器PLC （ P r ogrammable L o gic C

8、ont r ol 1 er）,是微機(jī) 技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相接合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ) 上發(fā)展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計算 機(jī)。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實時控制要求，同時 也照顧到現(xiàn)場電器操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，推棄了微機(jī)常用的計算機(jī)編程語 言的表達(dá)形式,形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件 結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯都很容易。PLC現(xiàn)已 成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、 邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程

9、通信聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計 算機(jī)接口、能對模擬量進(jìn)行控制、具備告訴計數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能, 日益取代由大量傳統(tǒng)繼電一接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、 輕工、電子、紡織、食品、交通、等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC的應(yīng)用深度和廣度 已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一.3. 2 PLC的結(jié)構(gòu)PLC和一般的微型計算機(jī)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成 的.PLC的硬件系統(tǒng)由微處理器（CPU）、存儲器（EPROM, ROM）、輸入輸出 （I/O）部件、電源部件、編程器、I/O擴(kuò)展單元和其他外圍設(shè)備組成。各部分 通過總線（電源總線、控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線）連接而成

10、。其結(jié)構(gòu)簡圖 如下：輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入,并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中， 即刷新輸入.隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段.PLC在程序執(zhí)行階段:按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令， 經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中,輸出狀態(tài)寄存器中所 有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變.輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階 段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動 相應(yīng)輸出設(shè)備工作。4. 4控制器簡介：S 72 0 0系列PLCS 7 -200是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合 中的檢測

11、、監(jiān)測及控制的自動化。S7 2 0 0系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú) 立運(yùn)行中或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能因此。S7-2 0 0系列具有極 高的性能/價格比.S 7-20 0系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功 能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng) 用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng) 域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。目前 S 7 2 00 系列 PLC 主要有 C PU221、CPU 222 > C P U 224 和 C P U 2 2 6四種CPU.檔次最低的是CPU22L其數(shù)字量輸入點(diǎn)有6點(diǎn)，

12、數(shù)字 量輸出點(diǎn)書有4點(diǎn)，是控制規(guī)模最小的。PLC檔次最高的應(yīng)屬CPU2 2 6, CPU 2 2 6集成了 2 4點(diǎn)輸入16點(diǎn)輸出，共有40點(diǎn)數(shù)字量I/O,可連接7個 擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展數(shù)字量I/O 2 48點(diǎn)或模擬量1/035路。3o 5 PLC的特點(diǎn)（一）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)（二）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)（三）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎（四）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造。（五）體積小，重量輕，能耗低。第四章霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計5. 1任務(wù)分析及功能闡述本控制系統(tǒng)主要是用于控制霓虹燈和邊框流水燈按順序的閃爍。輸入程序后 可以通過硬件進(jìn)行燈的自動閃爍，達(dá)到宣傳的目的。如

13、圖31,八個字能按順 序地進(jìn)行亮滅,并且邊框的燈能同時閃爍。VI v/ / OOOO 0000800鼎承大同缽傳天工VI800OOOO OOOO、/ /II III圖4-1霓虹燈現(xiàn)實用PLC對霓虹燈廣告屏實現(xiàn)控制,其具體要求如下：該廣告屏中間8個霓虹燈字殼滅的時序為“鼎字亮到“承”字亮到“大” 字先“工”字克，時間間隔均為1 S, 8個霓虹燈字全亮后，顯示10S,再反過 來從“工字到“天”字“鼎字順序熄滅。全滅后，停鳧2 s,再從頭開始運(yùn) 行，周而復(fù)始。廣告屏四周的流水燈共24只，一直亮。系統(tǒng)有單步'連續(xù)控制,有啟動和停止按鈕.系統(tǒng)霓虹燈字，白幟燈的電壓及供電電源均為市電220V。4o

14、 2 PLC接線圖wr<SB2SB3r<)10.0Q0. 0Q0. 110. 1PQ0. 2Q0. 3LQ0. 410.2Q0. 5CQ0. 6Q0. 7COM圖42 PLC電氣原理圖的設(shè)計4o 3 I /0分配表根據(jù)控制要求，PLC控制霓虹燈廣告顯示屏的輸入'輸出（10）地址編排如 下表所示，見表4。3o地址注釋10. 0啟動按鈕10. 1停止按鈕I 0. 2單步/連續(xù)開關(guān)Q0 . 0霓虹燈1QOo 1霓虹燈2Q0. 2霓虹燈3Q0. 3霓虹燈4QOo 4霓虹燈5Q0. 5霓虹燈6Q 0 . 6霓虹燈7Q0o 7霓虹燈8表4一3 I/O分配表通過以上資料分析，我選擇了 S

15、 7-2 0 0系列中的CPU2 2 4,CPU224是S7 -2 0 0系列中具有較強(qiáng)控制能力的小型控制器。S7-200系列CPU224集成了 14點(diǎn)輸入/ 10點(diǎn)輸出，共有2 4點(diǎn)數(shù)字量I/O.它適合本次設(shè)計的要求,并且具 有較強(qiáng)的控制能力的小型控制器，相對于其它系列CP U2 2 4能更好的應(yīng)用于本 次設(shè)計中的任務(wù),并且具有較高的性能價格比,應(yīng)用廣泛。4.4控制流程的設(shè)計八字全亮十秒I;加伍MION11川則0，1舊 J,iUiMHJA . l>iQ0.4Q0.5T4P 1 ItJ TOMHOJPTQUOT43Tn Tonf 10- PTQ0 7 ()T44 Tin ton41100

16、 PTMO： 4 ()T4& 171TONwac)T50 *TQN>10 JpTMOO()Tftl Ti fanio4piMO， < )T6Z -Jim ton<20- m圖4 5梯形圖的設(shè)計程序運(yùn)行原理說明本程序是用S7_200所寫的，在啟動按鈕按下以后，程序開始運(yùn)行，霓虹燈 字的開始鳧滅，在按下啟動按鈕以后，八個字會按要求亮滅，主要是計時器控制 的，開始時燈的正序亮,然后是燈的反序滅。霓虹燈的鳧滅，狀態(tài)比較多,我是把 每一種完的情況都納入一個狀態(tài)的，最后，會由正序的鳧轉(zhuǎn)換成反序的滅?？偨Y(jié)經(jīng)過本學(xué)期的PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計我學(xué)到了不少關(guān)于PLC的知識。雖然在以前 的學(xué)習(xí)中，我們學(xué)習(xí)過PLC的相關(guān)課程，但是只是一些基礎(chǔ)知識，做的實驗也是 很有限的。在這次設(shè)計中，我查閱了許多有關(guān)PLC的書籍，同時也在網(wǎng)上搜索了 不少PLC方面的資料，使我對PLC的認(rèn)識有了很大的提高,培養(yǎng)了我的設(shè)計能力 以及全面的考慮問題能力，使得我對PLC的掌握進(jìn)一步的增強(qiáng)，加深了對PLC 的理解，并對PLC產(chǎn)生了濃厚的興趣，但是我也深深的知道自己的不足之處，比 如說對應(yīng)用指令的不熟悉，大大地加深了我的程序復(fù)雜程度。多在學(xué)習(xí)過程中不 能想通的問題,在PLC調(diào)試過程中,終于得以解決，可以看出它對理論教學(xué)起到 了必要的補(bǔ)充和額拓寬作用，對培養(yǎng)既具有扎實理論功底乂具有相當(dāng)實踐能力的