霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、內(nèi)容摘要當(dāng)今社會，競爭日益激烈，為了更好的宣傳自己的產(chǎn)品，提高競爭力，廣告發(fā)揮著越來越重要的作用。做為一種主要的廣告手段，霓虹燈廣告屏得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 該廣告屏實(shí)現(xiàn)的是:中間八根燈管從1到8逐個點(diǎn)亮，時間間隔為1S，全部點(diǎn)亮后顯示10S，再從8到1逐個熄滅，間隔為1S，全滅后停亮2S，再從8到1逐個點(diǎn)亮，間隔1S，全亮后顯示5S,再從1到8逐個熄滅，全滅后停亮2S。然后重復(fù)運(yùn)行。同時，周圍24個流水燈四個一組，奇數(shù)燈兩個一組，從1、3開始，輪流亮一秒，移動一定時間后，偶數(shù)流水燈兩個一組，從24、22開始，倒著輪流亮一秒，移動相同時間，如此循環(huán)往復(fù)。啟動后，燈管和流水燈同時運(yùn)行，關(guān)閉時，

2、燈管和流水燈可以同時關(guān)閉也可以分別關(guān)閉。并且有單步和連續(xù)兩種模式。該裝置采用PLC控制，與傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)相比，具有使用方便、控制靈活、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。本程序設(shè)計(jì)利用順序控制并且運(yùn)用了移位指令，大大降低了復(fù)雜性。關(guān)鍵詞：霓虹燈；可編程邏輯控制器；順序控制；移位指令目 錄第1章引言 1第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2 2.1控制要求分析 22.2總體方案的確定 2第3章PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 33.1 確定I/O信號數(shù) 33.2 PLC類型的選擇 33.3 CPU和擴(kuò)展模塊的選擇 33.4 I/O點(diǎn)的分配與編號 33.5 I/O接線圖 5第4章PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 74.1順序控制流程圖的

3、繪制 74.2編制程序 84.3指令表 18結(jié)論 24設(shè)計(jì)總結(jié) 25謝辭 26附錄 27參考文獻(xiàn) 28第1章 引言隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展，各個大中小城市都在進(jìn)行亮化工程。各企業(yè)為宣傳自己的企業(yè)形象和產(chǎn)品，均采用廣告手法之一霓虹燈廣告屏來實(shí)現(xiàn)這一目的，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到處可見，一種是利用霓虹燈管做成各種形狀和多種色彩的燈，另一種以日光燈管或白熾燈管做為光源，另配合大型廣告語或宣傳畫來達(dá)到宣傳的效果。這些燈的亮滅、閃爍時間及流動方向等均可以通過PLC來達(dá)到控制的要求。可編程邏輯控制器PLC，英文全稱Programmable Logic Control

4、ler，是一種專門為在工業(yè)環(huán)境的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的內(nèi)存，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，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。PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。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在工業(yè)自動化控制特別是在順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。對于該霓虹燈廣告屏的的設(shè)計(jì)，采用PLC控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)要求。利用順序控制結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用了順序控制指令、加法指令、傳送指令

5、、移位指令以及多個定時器來實(shí)現(xiàn)燈的輪流亮滅。大大降低了程序的復(fù)雜性，便于理解和操作。第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1控制要求分析給系統(tǒng)一個連續(xù)動作信號，當(dāng)有啟動信號輸入時，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)燈管和流水燈同時按要求運(yùn)行，只要不輸入停止信號，燈管和流水燈就會周而復(fù)始的運(yùn)行下去；當(dāng)給系統(tǒng)一個單步動作信號，并且有啟動信號輸入時，燈管和流水燈同時按要求運(yùn)行，循環(huán)一個周期后，不再循環(huán)；在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，當(dāng)有燈管和流水燈同時停止信號輸入時，燈管和流水燈同時停止工作，如果輸入的信號只是燈管停止信號，則燈管停止工作，流水燈繼續(xù)運(yùn)行，如果輸入信號是流水燈停止信號，那么只有流水燈停止工作，燈管繼續(xù)運(yùn)行。2.2總體方案的確

6、定為達(dá)到控制要求，這個霓虹燈廣告屏需要有連續(xù)/單步模式信號、啟動信號、同時關(guān)閉信號、流水燈關(guān)閉信號、燈管關(guān)閉信號；并且控制著8個燈管和24個流水燈，所以要采用PLC控制系統(tǒng)，因?yàn)橐话愕睦^電接觸器系統(tǒng)接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高、一旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能都很困難且繼電器觸點(diǎn)數(shù)量有限；而PLC采用存儲器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中，要想改變控制邏輯，只需改變程序即可，靈活性和擴(kuò)展性好。該P(yáng)LC控制系統(tǒng)采用順序控制的結(jié)構(gòu)，因?yàn)轫樞蚩刂剖且环N常見的控制結(jié)構(gòu)，并且結(jié)構(gòu)形式簡單，便于理解，容易操作，一般的控制要求都能滿足，用移位指令和傳送指令實(shí)現(xiàn)燈管和流水燈的輪流亮滅，用定時

7、器和SM0.5來實(shí)現(xiàn)間隔1S。第3章 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1確定I/O信號數(shù)量本設(shè)計(jì)需要有連續(xù)/單步動作選擇開關(guān)，啟動按鈕，同時關(guān)閉按鈕，流水燈關(guān)閉按鈕，燈管關(guān)閉按鈕，共5個輸入信號；要控制8個燈管，24個流水燈共32個輸出信號。3.2 PLC類型的選擇PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭最佳的性價比。選擇時主要考慮一下幾點(diǎn)：（1）合理的結(jié)構(gòu)形式PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)形式，整體式PLC的每一個I/O點(diǎn)的平均價格比模塊式的便宜，且體積相對較小，一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中。而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活，且維修方便，一般用于較

8、復(fù)雜的控制系統(tǒng)。（2）安裝方式的選擇PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式以及多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠(yuǎn)程I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣；多臺PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但要附加通訊模塊。（3）相應(yīng)的功能要求一般小型PLC具有邏輯運(yùn)算、定時、計(jì)數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、死循環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中高檔PLC，但價格較昂貴，一般用于大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。（4）系統(tǒng)可靠性的要求對于

9、一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足，對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。本系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)少于256點(diǎn)，都是開關(guān)量控制，控制較簡單，所以綜合考慮，選用西門子公司的一種小型PLC，S7-200系列，其價格便宜，具有多種功能模塊，還具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，在完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時更加簡單，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)。3.3 CPU和擴(kuò)展模塊的選擇該控制系統(tǒng)有5個輸入，32個輸出，所以采用CPU224,由于輸出點(diǎn)較多，因此要再增加3個EM222擴(kuò)展模塊。3.4 I/O點(diǎn)的分配與編號I/O點(diǎn)的分配和編號見表3-1 I/O地址分配表。表3-1 I/O地址分配表控制信號信

10、號名稱元件名稱元件符號地址編碼輸入信號連續(xù)/單步控制信號選擇開關(guān)QSI0.1啟動信號常開按鈕SB1I0.2停止信號常開按鈕SB2I0.3燈管關(guān)閉信號常開按鈕SB3I0.4流水燈關(guān)閉信號常開按鈕SB4I0.5輸出信號燈管1驅(qū)動信號燈管1L1Q0.0燈管2驅(qū)動信號燈管2L2Q0.1燈管3驅(qū)動信號燈管3L3Q0.2燈管4驅(qū)動信號燈管4L4Q0.3燈管5驅(qū)動信號燈管5L5Q0.4燈管6驅(qū)動信號燈管6L6Q0.5燈管7驅(qū)動信號燈管7L7Q0.6燈管8驅(qū)動信號燈管8L8Q0.7流水燈1驅(qū)動信號流水燈1L9Q2.0流水燈2驅(qū)動信號流水燈2L10Q2.1流水燈3驅(qū)動信號流水燈3L11Q2.2流水燈4驅(qū)動信號流

11、水燈4L12Q2.3流水燈5驅(qū)動信號流水燈5L13Q2.4流水燈6驅(qū)動信號流水燈6L14Q2.5流水燈7驅(qū)動信號流水燈7L15Q2.6續(xù)表3-1 I/O地址分配表控制信號信號名稱元件名稱元件符號地址編碼輸出信號流水燈8驅(qū)動信號流水燈8L16Q2.7流水燈9驅(qū)動信號流水燈9L17Q3.0流水燈10驅(qū)動信號流水燈10L18Q3.1流水燈11驅(qū)動信號流水燈11L19Q3.2流水燈12驅(qū)動信號流水燈12L20Q3.3流水燈13驅(qū)動信號流水燈13L21Q3.4流水燈14驅(qū)動信號流水燈14L22Q3.5流水燈15驅(qū)動信號流水燈15L23Q3.6流水燈16驅(qū)動信號流水燈16L24Q3.7流水燈17驅(qū)動信號流

12、水燈17L25Q4.0流水燈18驅(qū)動信號流水燈18L26Q4.1流水燈19驅(qū)動信號流水燈19L27Q4.2流水燈20驅(qū)動信號流水燈20L28Q4.3流水燈21驅(qū)動信號流水燈21L29Q4.4流水燈22驅(qū)動信號流水燈22L30Q4.5流水燈23驅(qū)動信號流水燈23L31Q4.6流水燈24驅(qū)動信號流水燈24L32Q4.73.5 I/O接線圖I/O接線圖見圖3-1 I/O接線圖圖3-1 I/O接線圖第4章 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1順序控制流程圖的繪制該控制系統(tǒng)采用順序控制結(jié)構(gòu)，順序控制圖見圖4-1順序控制流程圖。圖4-1 順序控制流程圖4.2編制程序具體梯形圖見圖4-2 梯形圖。圖4-2 梯形圖4

13、.3指令表指令表見圖4-3 指令表。圖4-3 指令表結(jié) 論本設(shè)計(jì)利用可編程邏輯控制器，整體采用順序控制結(jié)構(gòu)，啟動和關(guān)閉都利用常開按鈕，連續(xù)/單步模式的轉(zhuǎn)換應(yīng)用了選擇開關(guān)。編程過程中應(yīng)用了大量的加法指令、移位指令、傳送指令，來實(shí)現(xiàn)燈的輪流亮滅，利用定時器來實(shí)現(xiàn)間隔1S等要求。由于移位指令的運(yùn)用，大大縮短了程序的長度。這個程序雖然長，但是采用的是順序控制，一句指令執(zhí)行完畢，接著執(zhí)行下一句，理解起來比較簡單，容易操作。能夠滿足控制要求。但其中也存在著一些問題和不足之處，雖然經(jīng)過多次修改，不斷簡化程序，但最終成稿的設(shè)計(jì)還是 過長。另外流水燈的控制中，為了減小難度，奇數(shù)燈轉(zhuǎn)一圈，緊接著就是偶數(shù)燈反過來轉(zhuǎn)

14、一圈。如果加入一些計(jì)數(shù)器，可能會實(shí)現(xiàn)奇數(shù)燈轉(zhuǎn)n（n>6）秒，偶數(shù)燈再反過來轉(zhuǎn)相同的時間。如果利用循環(huán)控制結(jié)構(gòu)，是不是會使程序更簡單等，這些都是以后應(yīng)該要改進(jìn)和研究的方向。由于課程設(shè)計(jì)的時間較短，程序中也許還存在一些考慮不周到的地方。這都是要注意的，在以后的工作中應(yīng)該力求盡善盡美。設(shè)計(jì)總結(jié)為期兩周的課程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)眼間就接近了尾聲，在這個過程中，我遇到了許多困難。剛拿到課題的時候，不知道該從何做起，幸好同組的同學(xué)耐心的給我講解。初次進(jìn)行PLC的設(shè)計(jì)，對我來說還是有很大的挑戰(zhàn)性的，為了弄清設(shè)計(jì)的步驟，開始兩天我查閱了大量的資料，并且翻看了許多實(shí)例，這樣一來，就明白了設(shè)計(jì)的大致方向。剛開始雖然做的很

15、慢，但隨著對指令的熟悉，漸漸感覺比較得心應(yīng)手。兩周的時間真的很短，但是在匆忙中我還是完成了本次設(shè)計(jì)，由于初次接觸，設(shè)計(jì)中難免有不合理，不完美的地方。通過這次設(shè)計(jì)，我也有了很大的收獲，首先，遇到困難不要輕言放棄，只要付出努力，一定能找到解決問題的方法。其次，對于那些常用的指令，能夠比較熟練的應(yīng)用。鞏固了理論知識，提高了實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識的能力。積累了許多設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。同時我也認(rèn)識到PLC程序設(shè)計(jì)具有很大的實(shí)用性，遍布我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面，它與傳統(tǒng)的繼電接觸器系統(tǒng)相比，具有很大的優(yōu)越性。采用PLC控制系統(tǒng)，能使控制更加靈活方便，能夠?qū)崿F(xiàn)更加復(fù)雜的控制。這是一門很有用的學(xué)科，我們一定要好好學(xué)習(xí)。謝辭首

16、先要感謝我的父母，感謝他們二十多年來對我的養(yǎng)育之恩，他們不辭勞苦供我上學(xué)，不求回報；然后要感謝河南工業(yè)大學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)，給我們提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和資源；其次要感謝我們的班主任及任課老師，不僅在整個課程設(shè)計(jì)的過程中，老師耐心的輔導(dǎo)我們，給我們答疑，教會我們很多東西。在生活上，老師也給予了我們無微不至的關(guān)懷。老師是個認(rèn)真負(fù)責(zé)的好老師，每天都花很多時間在教室?guī)屯瑢W(xué)們解決問題，風(fēng)雨無阻。老師也是一個很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦蠋煟瑢ξ覀兊脑O(shè)計(jì)力求完美，毫不含糊，總是想讓我們學(xué)到更多的東西。最后，也要感謝我同組的同學(xué)，給我的設(shè)計(jì)提供了很大的幫助。在此謹(jǐn)代表我個人對所有幫助過我的良師益友再一次表達(dá)我深深的謝意！感謝你們！附 錄SM0.0:運(yùn)行監(jiān)視。始終為“1”狀態(tài)。SM0.1：初始化脈沖。線圈接通一個掃描周期。SM0.5：占空比為50%的時鐘脈沖。產(chǎn)生周期為1S的時鐘脈沖。I:輸入Q:輸出T：定時器S:置位指令R:復(fù)位指令SCR：順控開始指令SCRT：順控轉(zhuǎn)換指令SCRE：順控結(jié)束指令A(yù)DD：加法指令MOV:傳送指令SHR/SHL:右/左移位指令P:上升沿脈沖參考文獻(xiàn)1王宗才.機(jī)電傳動與控制.北京：電子工業(yè)出版社，20112于慶廣.