基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計說明

1、 華北理工大學(xué)輕工學(xué)院Qing Gong College North China University of Science and Technology畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計題目：基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng) 學(xué)生：凱 學(xué) 號：4 專業(yè)班級：12自動化1班 學(xué) 部：信息科學(xué)與技術(shù)部 指導(dǎo)教師：偉 講師 2016年6月8日35 / 42摘 要隨著改革開放的不斷深入，社會市場經(jīng)濟也得到了迅速的發(fā)展，在中國的大中小城市都在爭先展開亮化工程。為了更好的展現(xiàn)在身形象和提高知名度，大多都會采用性價比比較高的霓虹燈作為宣傳手法。霓虹燈的各種用途也漸漸的被眾人開發(fā)和應(yīng)用，而這就涉與到了如何快捷、方便的控制這些霓虹

2、燈的亮滅、閃爍，已經(jīng)成為了不可避免的問題。本系統(tǒng)通過PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對霓虹燈的控制。當(dāng)按下開關(guān)后，“節(jié)日快樂”四個字連續(xù)不斷的閃爍，在“節(jié)日快樂”四個字每個字周圍都有一組數(shù)目為6個的綠色霓虹燈，這些綠色霓虹燈按照一定的順序進(jìn)行閃爍。除此之外，在“節(jié)日快樂”四個字每字上方和下方都有一組數(shù)目為5個的黃色霓虹燈，按照一定的順序進(jìn)行閃爍。當(dāng)按下停止開關(guān)后，所有的霓虹燈立即熄滅。如果需要更改霓虹燈的刪書歐效果，只需要更改程序即可，操作極為簡單。因此，霓虹燈的控制多采用PLC進(jìn)行控制。 通過這次研究，我們可以直觀的感受到PLC對霓虹燈的控制能力特別強，同時PLC的快捷、簡單、有效、方便等特點更值得我們

3、深一步認(rèn)識，在熟練掌握PLC的同時也要深入的開發(fā)PLC在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。關(guān)鍵詞 ：西門子S7-200；霓虹燈；發(fā)展?fàn)顩rAbstractAlong with the continuous deepening of reform and opening up, the social market economy has been rapid development in Chinas medium and small cities are rushed to spread lighting engineering. Some companies in order to better show in

4、 the body image and enhance the visibility, most of the use of high cost of neon lights as a means of publicity. The various uses of neon lights are gradually being developed and applied, and this is related to how fast and convenient control of these neon lights out, flicker, has become an inevitab

5、le problem.The system based on PLC controller, through the program to achieve the happy holidays four word around six neon also shining 1s and in accordance with the order followed by bright 1s, when all words are lit up after, again at the same time bright 1s, then in reverse order in turn the brig

6、ht 1s, the time interval is 1s. And the top of each word and the bottom of the five neon lights are in accordance with the order of a certain book light. If you need to change the effect of neon lights, only need to change the program can be simple and easy to operate, so the PLC based control syste

7、m for the use of neon lights.Through this research, we can intuitively feel the control ability of PLC for the neon lamp particularly strong, at the same time, PLC fast, simple, effective, convenient and more worthy of our further understanding of the, in the applications of master PLC, at the same

8、time, but also to further the development of PLC in other areas.Keywords ：fountain control; PLC; urban landscape; monitoring目 錄摘 要IAbstractII目 錄III第1章 緒論11.1 霓虹燈設(shè)計起源與意義11.2 霓虹燈的發(fā)展現(xiàn)狀21.3 論文的主要設(shè)計任務(wù)2第2章 霓虹燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計42.1可編程控制器（PLC）的起源42.2 可編程控制器（PLC）的特點與選擇52.2.1 PLC的特點52.2.2 PLC的選型62.2.3 PLC的工作過程72.3 霓虹

9、燈的硬件設(shè)計82.3.1 霓虹燈特點和按鈕的選擇82.3.2 霓虹燈電路圖設(shè)計9第3章 霓虹燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計123.1 霓虹燈工作過程123.2 霓虹燈系統(tǒng)軟件流程圖133.3 霓虹燈控制系統(tǒng)PLC梯形圖14第四章 組態(tài)畫面的設(shè)計234.1 組態(tài)王與S7-226通信建立234.2 組態(tài)王變量連接274.3 建立畫面314.4 運行32結(jié)論34參考文獻(xiàn)35辭36第1章 緒論1.1 霓虹燈設(shè)計起源與意義霓虹燈三個字來源于英文中的“氖燈”，也就是NEON SIGN。而這三個字逐漸變成了專有名詞。 霓虹燈的發(fā)展始源于法國，最初時的燈體不理管直徑有45毫米，起制作方法是先將玻璃管燒制成所需要的文字或

10、者團，然后再用1萬多伏的變壓器提供電力，以致使其發(fā)出絢麗的光彩。霓虹燈燈管兩端采用石墨烯制成，部則沖入二氧化碳和氮氣，沖入二氧化他會產(chǎn)生白色的光，沖入氮氣則會產(chǎn)生紅色的光。因為這兩種氣體比較活波，因而很容易和石墨烯點擊發(fā)成化學(xué)反應(yīng)，陰極濺射出的石墨會在玻璃管形成黑色的薄膜，與此同時還會吸收打量管的活潑氣體，致使燈管的壓力下降，霓虹燈的壽命也會大大縮短。 當(dāng)時，為了解決這類問題，科學(xué)家們特意在霓虹燈上加上一個特殊的電磁閥們，并再使用一段時間霓虹燈后，在管補充一定量的氣體。雖然這種方法在一定程度上解決了使用問題，但是費時、費時，消耗成本且并不能在根本上解決問題，因此霓虹燈的發(fā)展大大的受到限制1。這

11、個問題一直延續(xù)道1907年至1910年期間，科學(xué)家克洛德和林德發(fā)明了液態(tài)空氣分餾的方法，通過這種方法往霓虹燈扥骨干沖入一定量的惰性氣體，這樣就可以極大程度的延緩活潑氣體在燈管的消耗，同時因為這些惰性氣體的加入，霓虹燈的顏色也豐富起來，紅、綠、黃、藍(lán)等絢麗的顏色產(chǎn)生。在第二次世界大戰(zhàn)前夕，光致發(fā)光的材料被研究了出來，這種裁量不僅能產(chǎn)生各種顏色的光，而且發(fā)光率也很高，這就是我們俗稱的熒光粉。因為熒光粉的法名，霓虹燈的制作更加變化多端且顏色更加絢麗，因此在第二次世界大戰(zhàn)之后，霓虹燈得到了迅速發(fā)展。隨著改革的不斷深入，社會主義市場經(jīng)濟得到空前的發(fā)展，城市的亮化工程也在如火如荼的進(jìn)行。一些企業(yè)為了更好的

12、展示自己的形象和商品的名氣，大多會采用多彩的霓虹燈作為廣告宣傳手法。每當(dāng)夜晚降臨，走在街道上便會看到形形色色的霓虹燈環(huán)繞我們周圍，而這些霓虹燈廣告大體分為兩類，一種便是把霓虹燈制作各型各狀的字體或者畫面作為宣傳手段，而另一種則是把霓虹燈直接作為燈源，在旁邊配以各種宣傳畫和宣傳口語。 在這些形形色色的霓虹燈的背后，則會不可避免的涉與到如何簡單有效的控制霓虹燈的閃亮以與熄滅。在這里我認(rèn)為，可以采用PLC來解決這些問題。因為PLC的特點便是通用性強、使用方便、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單。在工業(yè)自動化領(lǐng)域占有極其重要的地位，在社會中人們也是大多采用PLC來對霓虹燈進(jìn)行控制，所以本次設(shè)計便是采用了

13、PLC來控制霓虹燈的閃亮1。1.2 霓虹燈的發(fā)展現(xiàn)狀目前，霓虹燈市場魚龍混雜、參差不齊。有營業(yè)執(zhí)照的承接工程的正規(guī)單位僅占全部市場的三分之一。其中有良好設(shè)計、制作能力的少之又少，因而有著信譽好、產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)的企業(yè)得到大家一致?lián)碜o(hù)。第二類，沒有營業(yè)執(zhí)照掛靠其它單位，這類“單位”專業(yè)性不強，產(chǎn)品質(zhì)量無保證，后期維護(hù)不到位。第三類，皮包公司，無任何證件、信譽和能力，打一槍換一地，產(chǎn)品質(zhì)量和后期維護(hù)根本談不上。霓虹燈是一個專業(yè)性、技術(shù)性要求比較嚴(yán)格的行業(yè)，正規(guī)單位的產(chǎn)品質(zhì)量良好、壽命較長。但是因為第二類和第三類公司的劣質(zhì)霓虹燈干擾市場，而造成霓虹燈的口碑比較壞。其實實際上霓虹燈的壽命比日光燈要長，為了

14、您的切身利益，請選擇正規(guī)的單位購買質(zhì)量有保證的霓虹燈。在霓虹燈初期，商家和制造業(yè)幾乎都用普通玻璃管和普通電機進(jìn)行制作，但是隨著人們生活水平日漸提高，人們對產(chǎn)品的要求也越來越多，高鉛玻璃管、瓷電極、三基色粉管逐漸被人們研發(fā)，漸變彩色霓虹燈逐漸走人人們的生活領(lǐng)域，使人們的生活更加絢麗多彩。霓虹燈以它多姿多彩的形狀和顏色逐漸成為城市和購物中心的美容師，為人們的夜生活和文化月了活動增添了情趣。正是因為霓虹燈的廣泛使用，它已經(jīng)不可避免的成為城市的重要角色，而衡量一個城市的繁華程度，霓虹燈也占有舉足輕重的地位。1.3 論文的主要設(shè)計任務(wù)本次霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計的意義就在于快捷迅速的實現(xiàn)對霓虹燈的控制。本次設(shè)

15、計先制作一個霓虹燈廣告牌，通過實現(xiàn)多廣告牌上霓虹燈的閃爍與亮滅來深入研究PLC如何更為方便、快捷、有效的實現(xiàn)其控制功能。系統(tǒng)現(xiàn)象圖如圖1.1（1）在霓虹燈廣告牌上，中間有4個大字“節(jié)日快樂”，在每個字的周圍都有6個彩色霓虹燈，在這4個字每個字的最上方和下方都有五個霓虹燈。（2）當(dāng)按下開關(guān)以后，“節(jié)日快樂”四個字開始閃爍，時間間隔為0.5S。（3）與此同時，這四個字周圍的6個彩色霓虹燈同時亮1S，然后按照順時針每個小燈亮1S。然后，這6個彩色霓虹燈同時亮1S，在按照逆時針順序每個亮1S。（4）這4個字的上下方有5個彩燈，他們的亮滅順序是：從開始亮1秒滅，亮1秒滅，亮1秒滅，接著再從開始亮1秒滅，

16、按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下停止開關(guān)燈滅。（5）輸入程序后，可以通過硬件進(jìn)行燈的閃爍、（6）系統(tǒng)霓虹燈和白熾燈以與供電電源均為220V。圖1.1 系統(tǒng)原理圖第2章 霓虹燈控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1可編程控制器（PLC）的起源可編程控制系統(tǒng)（Programmable Logic Controller PLC）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程2?？删幊炭刂破魇怯嬎銠C技術(shù)與自動化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自

17、動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的1。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機電一體化的進(jìn)程3。在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域主要分為PLC，工控機和嵌入式控制，而PLC自1968年誕生以后以驚人的速度成為了這一領(lǐng)域的主導(dǎo)者，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠為自動化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前

18、工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)PLC所帶來的沖擊。PLC需要解決的問題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開放性和價格3。 PLC技術(shù)發(fā)展的最終趨勢仍然是人們所爭論的焦點之一。大多數(shù)人認(rèn)為，PLC將會繼續(xù)失去市場份額；更有甚者認(rèn)為，在工業(yè)PC面前，PLC將會一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域仍將為PLC提供一定的市場份額3。在1986年，美國的最大汽車制造商通用汽車制造公司，為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，試圖尋找一個新興的工業(yè)控制器來解決問題，以減少重新設(shè)計和更換繼電器控制系統(tǒng)的硬件與接線，以減少時間和節(jié)省成

19、本為目的。因而設(shè)想把計算的一些玩唄功能和靈活通用的特點集為一身，創(chuàng)造出一個新的且適合工業(yè)環(huán)境的控制裝置，并把計算機的編程和程序輸入進(jìn)行簡化，使對電腦不精通的人也可以很快的進(jìn)行操作。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司首先研制成功了第一部可編程控制器并且應(yīng)用在通用汽車生產(chǎn)線上，從此開創(chuàng)了工業(yè)控制的全新領(lǐng)域。PLC的發(fā)展過程也是與計算機技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展過程密切相關(guān)，正是這些高新技術(shù)的發(fā)展帶動了可編程控制器的發(fā)展4。從控制功能上來看，可編程控制器的發(fā)展大致經(jīng)歷了4個階段5： （1）初級階段：從第一臺PLC問世到20世紀(jì)70年代中期。（2）擴展階段：從20世紀(jì)70年代中期

20、到70年代末期。（3）通信階段：20世紀(jì)70年代末期到80年代中期。（4）開放階段：從20世紀(jì)80年代中期開始。2.2 可編程控制器（PLC）的特點與選擇2.2.1 PLC的特點（1）可靠性高，抗干擾能力強。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中采用了打量時間繼電器和中間繼電器，但是由于觸頭經(jīng)常會接觸不良、容易產(chǎn)生故障，所以PLC用軟件替代了其中時間繼電器和中間繼電器，僅僅保留了與I/O有關(guān)的少量硬件，將失誤降低到最少。因此，PLC具有很強的抗干擾能力，比較可靠。（2）編程簡單，操作方便。PLC使用最多的編程語言就是梯形圖，同時它的圖形符號和表達(dá)方式和繼電器有著很大的相似之處。梯形圖語言易學(xué)易懂、簡單直觀，即

21、便是熟悉繼電器的技術(shù)人員也可以在極少時間熟悉和掌握梯形圖語言，并且運用梯形圖進(jìn)行編程，因此PLC變成有著編程簡單、操作方便的優(yōu)點。（3）體積小，能耗低。相對于比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC可以減少大量的時間繼電器和中間繼電器，有些小型的PLC甚至只有幾個繼電器的大笑，因此可以將體積縮小到原來的十分之一到二分之一。因為PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)配線少了很多，所以可以在剩下大量的附件和配線的同時，也減少了大量的安裝接線攻勢，再加上其開關(guān)柜體的縮小，因此減免了不少的費用。 （4）系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試的工作量小，維護(hù)方便。因為PLC控制器減免了大量的中間繼電器、時間繼電器和計數(shù)器等等期間，因此在控

22、制柜的設(shè)計、安裝和接線上減免了大量的工作，這也就意味著其發(fā)生故障的概率大大降低，再加上PLC具有完善的自診斷和顯示功能，當(dāng)PLC外部的輸入裝置和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC的發(fā)光二極管或者編程器提供的信息迅速查明故障原因并加以解決。（5）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強。隨著PLC的迅速發(fā)展，PLC產(chǎn)品已經(jīng)基本實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，并且可以配備不同型號齊全的硬件裝置以供用戶選擇，用戶根據(jù)自己切身需要而進(jìn)行選擇不同的組裝和裝備，以形成各種功能不同、規(guī)模也不同的的PLC進(jìn)行操控。因此其適應(yīng)性很強，用戶用著也很方便6。20世紀(jì)20年代起，人們開始普遍采用繼電-接觸器控制進(jìn)行控制，但是

23、繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點：設(shè)備體積比較大，可靠性非常差，動作速度也很慢，功能比較少，難以實現(xiàn)較為復(fù)雜的控制，接線較為復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或者對象發(fā)生改變時，原有的接線和控制盤就要進(jìn)行更換，所以通用性和靈活性比較差；隨著商業(yè)領(lǐng)域的競爭的日益激烈，必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變提升，PLC的出現(xiàn)良好的解決了這一問題7。其優(yōu)勢可歸納為：（1）編程方便，可現(xiàn)場修改程序； （2）維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)； （3）可靠性高于繼電器控制裝置； （4）體積小于繼電器控制盤；（5）數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機； （6）成本可與繼電器控制盤競爭； （7）輸入可以是交流150V以上； （8）功能完善、靈活方便。8

24、2.2.2 PLC的選型S7-200是一種小型的可編程控制器，它適用于各種領(lǐng)域，在各種場合進(jìn)行檢測、檢測以與實行控制的自動化。S7-200系列的強大功能使它在獨立運行和相連成網(wǎng)絡(luò)中都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。因此，S7-200系列是具有很高的性價比9。S7-200系列在集散自動化控制系中發(fā)揮著極其強大的功能，使用圍也是從極其簡單的繼電器到極其復(fù)雜的自動化控制。它的應(yīng)用領(lǐng)域更是廣發(fā)，覆蓋所有的自動檢測、自動控制等有關(guān)的工業(yè)、民用領(lǐng)域10。目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四種CPU。檔次最低的是CPU221，其數(shù)字量輸入點有6點，數(shù)字量輸出點有4點

25、，是控制規(guī)模最小的。PLC檔次最高的應(yīng)屬CPU226，CPU226集成了24點輸入16點輸出，共有40點數(shù)字量I/O，可連接7個擴展模塊，最大擴展數(shù)字量I/O 24點或模擬量I/O 35路11。CPU221本機集成有6輸入/4輸出共10個數(shù)字量I/O點，沒有I/O擴展能力。擁有6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，1個RS485通訊/編程口，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，同時還具有MPI通訊協(xié)議、PPT通訊協(xié)議和自由方式通訊能力，是一款非常適用于小數(shù)點控制的微型控制器。CPU222本機集成8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點，可連接2個擴展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲

26、空間。1個RS485通訊/編程口，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，同時還具有MPI通訊協(xié)議、PPT通訊協(xié)議和自由方式通訊能力，是一款非常適用于小數(shù)點控制的微型控制器，與CPU221差別不大。CPU224本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。1個RS485通訊/編程口，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，同時還具有MPI通訊協(xié)議、PPT通訊協(xié)議和自由方式通訊能力， I/O端子排可很容易地整體拆卸，是一款具有較強控制能

27、力的控制器，也是我們本次霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計最為合適的。CPU226本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點，可以連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。2個RS485通訊/編程口，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，同時還具有MPI通訊協(xié)議、PPT通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸，適用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的部集成特殊功能。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)12。經(jīng)過上述可知，西門子S7-200PL

28、C是高性能小型PLC，其中CPU226是直流輸入輸出，含有24點輸入和16點輸出，而我們的設(shè)計系統(tǒng)共使用了3個輸入和15個輸出，最為契合我們的要求，所以選擇這款CPU226。2.2.3 PLC的工作過程PLC的工作過程：PLC的工作過程和其他的微控制器有著巨大的區(qū)別，微控制器的工作過程一般都為循環(huán)掃描和實時輸出，也就是說微控制器在尾部信號或者部程序進(jìn)行逐一指令運算處理的過程中，當(dāng)運算某一步是便會直接將運算結(jié)果執(zhí)行出來。但是PLC因為工作的場合比較特殊，在循環(huán)掃描過程中會集中輸出，即掃描過程和微控制器一樣都是采用順序掃描，但是在處理結(jié)果時有了區(qū)別13。PLC的掃描過程如圖2.12.3 霓虹燈的硬

29、件設(shè)計2.3.1 霓虹燈特點和按鈕的選擇 1、 霓虹燈的特點：高效率霓虹燈是依靠燈光兩端電極頭在高壓電場下將燈管的惰性氣體擊燃，它不同于普通光源必須把鎢絲燒到高溫才能發(fā)光，造成大量的電能以熱能的形式被消耗掉，因此，用同樣多的電能，霓虹燈具有更高的亮度。溫度低，使用不受氣候限制圖2.1PLC的掃描工作過程霓虹燈因其冷陰極特性，工作時燈管溫度在60C以下，所以能置于露天日曬雨淋或在水中工作。同樣因其工作特性，霓虹燈光譜具有很強的穿透力，在雨天或霧天仍能保持較好的視覺效果。低能耗在技術(shù)不斷創(chuàng)新的時代，霓虹燈的制造技術(shù)與相關(guān)零部件的技術(shù)水平也在不斷進(jìn)步。新型電極、新型電子變壓器的應(yīng)用，使霓虹燈的耗電量

30、大大降低，由過去的每米燈管耗電56瓦降到現(xiàn)在的每米燈管耗電12瓦。壽命長霓虹燈在連續(xù)工作不斷電的情況下，壽命達(dá)一萬小時以上，這一優(yōu)勢是其他任何電光源都難以達(dá)到的。制作靈活，色彩多樣霓虹燈是由玻璃管制成，經(jīng)過燒制，玻璃管能彎曲成任意形狀，具有極大的靈活性，通過選擇不同類型的管子并充入不同的惰性氣體，霓虹燈能得到五彩繽紛、多種顏色的光。動感強，效果佳，經(jīng)濟實用霓虹燈畫面由常亮的燈管與動態(tài)發(fā)光的掃描管組成，可設(shè)置為跳動式掃描，漸變式掃描、混色變色七種顏色掃描。掃描管由裝有微電腦芯片編程的掃描機控制，掃描管按編好的程序亮或滅，組成一副副流動的畫面，似天上彩虹、象人間銀河、更酷似一個夢幻世界，引人入勝，

31、使人難以忘懷。因此、霓虹燈是一種投入較少、效果強烈、經(jīng)濟實用的廣告形式。霓虹燈部結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示圖2.2 霓虹燈機構(gòu)圖 2、按鈕的選擇：按鈕開關(guān)是用來切斷和接通控制電路的低壓開關(guān)電器。按鈕開關(guān)的觸頭的額定電流為10A。所以，操作按鈕開關(guān)所控制的電路屬于小電流電路14。 按鈕有單極雙位開關(guān)或雙極雙位開關(guān)，它按動能與用途又分為起動按鈕、復(fù)位按鈕、檢查按鈕、控制按鈕、限位按鈕等多種。 按鈕有動合（常開）和動斷（常閉）之分。 系統(tǒng)中選擇H25-21R 紅色按鈕開關(guān)一個，H25-21G綠色按鈕開關(guān)2個。H25-21系列產(chǎn)品特點： （1）緩動型強制分?jǐn)嘤|點以與特有的觸點自潔功能具備，確保通斷可靠。 （

32、2）采用超高亮純色LED燈珠。 （3）選擇開關(guān)、鑰匙開關(guān)止松動安裝墊片標(biāo)準(zhǔn)配備。 （4）1a+1b觸點配備可方便的增加為2a+2b。 （5）H25/30-275具有10A（1a+1b）瞬動雙斷開觸點的帶燈按鈕。 （6）全部的規(guī)格具備防護(hù)等級IP652.3.2 霓虹燈電路圖設(shè)計利用梯形圖編程，首先必須確定所使用的編程元件編號，PLC是按編號來區(qū)別操作元件的。我們選用的S7-226型號的PLC，其部元件的地址編號如下表所示，使用時一定要明確，每個元件在同一時刻決不能擔(dān)任幾個角色。一般講，配置好的PLC，其輸入點數(shù)與控制對象的輸入信號數(shù)總是相應(yīng)的，輸出點數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相應(yīng)的（如果有模擬量，

33、則模擬量的路數(shù)與實際的也要相當(dāng)）7。 程序需實現(xiàn)的功能：主要是控制“節(jié)”，“日”，“快”，“樂”，4個字燈的閃亮過程，具體實現(xiàn)的控制功能為：當(dāng)按下啟動開關(guān)時，4個霓虹燈開始閃爍，每次亮0.5秒，滅0.5秒，按下停止開關(guān)燈滅；字燈周圍6彩燈：節(jié)日快樂4個字，每個字周圍有6個彩燈，ABCDEF，將啟動開關(guān)合上，6個彩燈同時亮1秒，接著按順時針方向各亮1秒；接下來再同時亮1秒，接著按逆時針方向各亮1秒，然后按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下停止開關(guān)，所有燈滅；字上下5彩燈：4個字上下各有5個彩燈，上下對應(yīng)彩燈亮滅一致，啟動開關(guān)合上，從開始亮1秒滅，亮1秒滅，亮1秒滅，接著再從開始亮1秒滅，按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下

34、停止開關(guān)燈滅。系統(tǒng)有單步/連續(xù)控制。啟動與停止按鈕。整個PLC系統(tǒng)的I/O代碼和地址編碼如表1，2,3所示表2-1數(shù)字量輸入點代碼與地址編號描述部地址部地址啟動I0.0SB1停止I0.1SB2單步/連續(xù)選擇I0.2SB3表2-2數(shù)字量輸出點代碼與地址編號描述部地址節(jié)Q0.0日Q0.1快Q0.2樂Q0.3AQ0.4BQ0.5CQ0.6DQ0.7EQ1.0FQ1.11Q1.22Q1.33Q1.44Q1.55Q1.6利用梯形圖編程，首先必須確定所使用的編程元件編號，PLC是按編號來區(qū)別操作元件的。我們選用的S7-226型號的PLC，其部元件的地址編號如下表所示，使用時一定要明確，每個元件在同一時刻決

35、不能擔(dān)任幾個角色。一般講，配置好的PLC，其輸入點數(shù)與控制對象的輸入信號數(shù)總是相應(yīng)的，輸出點數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相應(yīng)的（如果有模擬量，則模擬量的路數(shù)與實際的也要相當(dāng)）。表2-3 部使用地址描述部地址啟動標(biāo)志M1.0ABCDEF同時亮1M2.0A亮第1次M2.1B亮第1次M2.2C亮第1次M2.3D亮第1次M2.4E亮第1次M2.5F亮第1次M2.6ABCDEF同時亮2M2.7F亮第2次M3.0E亮第2次M3.1D亮第2次M3.2C亮第2次M3.3B亮第2次M3.4A亮第2次M3.5上下彩燈3亮M4.0上下彩燈2和4亮M4.1上下彩燈1和5亮M4.2周圍有6個彩燈計時VW0上下5彩燈計時VW

36、2所以，根據(jù)上述的I/O分配，可得到圖2.2PLC的接線圖：圖2.3 PLC的接線圖第3章 霓虹燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.1 霓虹燈工作過程(1) 用4個霓虹燈分別做成節(jié)日快樂4個字，當(dāng)按下啟動開關(guān)時，4個霓虹燈開始閃爍，每次亮0.5秒，滅0.5秒，按下停止開關(guān)燈滅。(2) 節(jié)日快樂4個字，每個字周圍有6個彩燈，ABCDEF，將啟動開關(guān)合上，6個彩燈同時亮1秒，接著按順時針方向各亮1秒；接下來再同時亮1秒，接著按逆時針方向各亮1秒，然后按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下停止開關(guān)，所有燈滅。(3) 4個字上下各有5個彩燈，上下對應(yīng)彩燈亮滅一致，啟動開關(guān)合上，從開始亮1秒滅，亮1秒滅，亮1秒滅，接著再從開始亮1

37、秒滅，按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下停止開關(guān)燈滅。(4)輸入程序后可以通過硬件進(jìn)行燈的閃爍(5) 單步和連續(xù)是控制霓虹燈閃爍周期，如果選擇單周期的話，結(jié)束，等待下次按啟動。(6) 啟動、停止和切換按鈕(7) 系統(tǒng)霓虹燈，白熾燈與其供電電源均為220V霓虹燈工作現(xiàn)象如圖3.1： 圖3.1 霓虹燈工作圖3.2 霓虹燈系統(tǒng)軟件流程圖圖3.2 系統(tǒng)軟件流程圖注釋：1.按下開始鍵，廣告牌中間的四個大字開始閃爍。2.如果閃爍，則開始下一個動作，也就是每個字周圍的綠色霓虹燈開始閃爍。如果四個大字不閃爍，則返回上一目錄，讓四個大字進(jìn)行閃爍。3.四個大字每個字周圍的綠色霓虹燈有序遞進(jìn)閃爍，時間間隔為1S。如果此過程實現(xiàn)

38、，則進(jìn)行下一個動作，若是沒有完成，則返回上一個動作再次進(jìn)行。4.如果綠色霓虹燈有序遞進(jìn)閃爍，則每個字上下的黃色燈泡按照順序進(jìn)行閃爍。如果綠色霓虹燈沒有閃爍，則返回上綠色霓虹重新進(jìn)行動作。5.如果黃色霓虹燈按照一定順序進(jìn)行閃爍，則上述一切過程周期進(jìn)行，活著按下停止鍵后，動作停止。如果黃色霓虹燈沒有完成上述動作，則重復(fù)到上一動作。3.3 霓虹燈控制系統(tǒng)PLC梯形圖程序需實現(xiàn)的功能：主要是控制“節(jié)”，“日”，“快”，“樂”，4個字燈的閃亮過程，具體實現(xiàn)的控制功能為：當(dāng)按下啟動開關(guān)時，4個霓虹燈開始閃爍，每次亮0.5秒，滅0.5秒，按下停止開關(guān)燈滅；字燈周圍6彩燈：節(jié)日快樂4個字，每個字周圍有6個彩燈

39、，ABCDEF，將啟動開關(guān)合上，6個彩燈同時亮1秒，接著按順時針方向各亮1秒；接下來再同時亮1秒，接著按逆時針方向各亮1秒，然后按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下停止開關(guān)，所有燈滅；字上下5彩燈：4個字上下各有5個彩燈，上下對應(yīng)彩燈亮滅一致，啟動開關(guān)合上，從開始亮1秒滅，亮1秒滅，亮1秒滅，接著再從開始亮1秒滅，按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下停止開關(guān)燈滅。系統(tǒng)有單步/連續(xù)控制。啟動與停止按鈕。啟動標(biāo)志(1)用4個霓虹燈分別做成節(jié)日快樂4個字，當(dāng)按下啟動開關(guān)時，4個霓虹燈開始閃爍，每次亮0.5秒，滅0.5秒，按下停止開關(guān)燈滅。(2)節(jié)日快樂4個字，每個字周圍有6個彩燈，ABCDEF，將啟動開關(guān)合上，6個彩燈同時亮1

40、秒，接著按順時針方向各亮1秒；接下來再同時亮1秒，接著按逆時針方向各亮1秒，然后按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下停止開關(guān)，所有燈滅。(3) 節(jié)日快樂4個字，每個字周圍有6個彩燈，ABCDEF，將啟動開關(guān)合上，6個彩燈同時亮1秒，接著按順時針方向各亮1秒；接下來再同時亮1秒，接著按逆時針方向各亮1秒，然后按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下停止開關(guān)，所有燈滅。 周圍彩燈 A燈 周圍彩燈B燈周圍彩燈C燈周圍彩燈D燈周圍彩燈E燈 周圍彩燈F燈(4) 4個字上下各有5個彩燈，上下對應(yīng)彩燈亮滅一致，啟動開關(guān)合上，從開始亮1秒滅，亮1秒滅，亮1秒滅，接著再從開始亮1秒滅，按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下停止開關(guān)燈滅。 3燈 2,4燈 1,

41、5燈 上下彩燈3上下彩燈2和4上下彩燈1和5統(tǒng)有單步/連續(xù)控制最長時間是周圍彩燈循環(huán)，循環(huán)一周期時間到，選擇單周期的話，結(jié)束，等待下次按啟動。第4章 組態(tài)畫面的設(shè)計組態(tài)王監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是一種新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)被它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)所取代15。組態(tài)王軟件是亞控科技根據(jù)自動化技術(shù)當(dāng)前的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)開發(fā)的一套產(chǎn)品。此產(chǎn)品得到亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫的支持，可以為企業(yè)提供一個完整生產(chǎn)流程中數(shù)據(jù)匯總、分析與管理的有效平臺，使企業(yè)能夠與時有效地獲取相關(guān)信息，并與時地做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。組態(tài)王具有功能強大、運行穩(wěn)定且使用方便

42、的特點，并根據(jù)國眾多用戶的反饋與意見，不斷對一些功能進(jìn)行了完善和擴充。組態(tài)王提供了豐富的、簡捷易用的配置界面，并且提供了大量的圖形元素和圖庫精靈，同時也為用戶自主創(chuàng)建圖庫精靈提供了簡單易用的接口；通過對該款產(chǎn)品的歷史曲線、報表與web發(fā)布功能進(jìn)行大幅的提升與改進(jìn)，軟件的功能性和可用性得到了很大的提高16。組態(tài)王新增了報表向?qū)Чδ?，通過以組態(tài)王的歷史庫或工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，快速建立用戶所需的班報表、日報表、周報表、月報表、季報表和年報表。此外，還可實現(xiàn)值的行列統(tǒng)計功能。組態(tài)王在Web發(fā)布方面取得新的突破，在全新版的Web發(fā)布中可以實現(xiàn)畫面發(fā)布，數(shù)據(jù)發(fā)布和OCX控件發(fā)布，同時保留了組態(tài)王Web

43、中的所有功能：IE瀏覽客戶端可以獲取與組態(tài)王運行系統(tǒng)一樣的監(jiān)控畫面，IE客戶端可與Web服務(wù)器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過網(wǎng)絡(luò)您可以在任何地方獲取與Web服務(wù)器上一樣的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報表顯示、報警顯示等數(shù)據(jù)，同時可以方便快捷的向工業(yè)現(xiàn)場發(fā)布控制命令，實現(xiàn)實時監(jiān)控的功能17。組態(tài)王集成對工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫的支持，且支持?jǐn)?shù)據(jù)同時存儲到組態(tài)王歷史庫和工業(yè)庫中，極提高了組態(tài)王數(shù)據(jù)存儲的能力，能更好地滿足大點數(shù)用戶對存儲容量和存儲速度的要求。工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫是亞控新推出的獨立開發(fā)的工業(yè)數(shù)據(jù)庫。單個服務(wù)器具有支持高達(dá)100萬點、256個并發(fā)客戶同時存儲和檢索數(shù)據(jù)、每秒檢索單個變量超過20,000 條記錄的強大功能

44、。能更好地滿足高端客戶對存儲速度和存儲容量的要求，可完全滿足客戶實時查看和檢索歷史運行數(shù)據(jù)的要求18。4.1 組態(tài)王與S7-226通信建立在組態(tài)王里面，設(shè)備里面找到選擇COM2，通訊波特率等使用預(yù)設(shè)的。 圖4.1 PLC 與組態(tài)王的通信設(shè)定建立設(shè)備連接，選擇PLC，西門子，S7-200系列，PPI圖4.2 組態(tài)王中PLC選擇 設(shè)定設(shè)備名稱圖4.3 組態(tài)王通信設(shè)備名稱選擇COM2，圖4.4 選擇COM口設(shè)定與組態(tài)王通信的PLC地址，設(shè)定為2，需要與PLC系統(tǒng)設(shè)置里面的一致。圖4.5 PLC地址設(shè)定嘗試恢復(fù)間隔和最長恢復(fù)時間設(shè)定，預(yù)設(shè)可以圖4.6 設(shè)定恢復(fù)策略設(shè)定完信息總結(jié)如下：圖4.7 設(shè)備設(shè)定

45、信息總結(jié)4.2 組態(tài)王變量連接 組態(tài)王與PLC通信，需要建立變量連接，如啟動按鈕I0.0，變量名稱I00，變量類型：I/O離散，連接設(shè)備選擇，S7200，寄存器：I0.0,數(shù)據(jù)類型:bit，讀寫屬性：只讀19。圖4.8 數(shù)字量輸入設(shè)定其他的離散輸入停止按鈕I0.1，單步/連續(xù)開關(guān)I0.2設(shè)定類似。對應(yīng)數(shù)字量輸出，如霓虹燈“節(jié)”燈Q0.0，變量名稱Q00，變量類型：I/O離散，連接設(shè)備選擇，S7200，寄存器：Q0.0,數(shù)據(jù)類型:bit，讀寫屬性：讀寫20。圖4.9 數(shù)字量輸出設(shè)定其他的數(shù)字量輸出Q0.1到Q1.6類似設(shè)定。為了仿真測試，建立存變量，例如霓虹燈節(jié)燈，變量類型：選擇存離散。初始值，

46、選擇預(yù)設(shè)的關(guān)。圖4.10 存離散變量設(shè)定其他需要設(shè)定仿真時間統(tǒng)計，例如周圍彩燈計時，選擇變量類型：存整數(shù)。其他的預(yù)設(shè)。圖4.11 存整數(shù)設(shè)定類似的建立其他的變量。建立完成后變量如下圖：圖4.12 變量匯總4.3 建立畫面 根據(jù)工藝和控制要求建立監(jiān)控畫面，建立霓虹燈“節(jié)”，“日”，“快”，“樂”4字；字周圍彩燈A，B，C，D，E，F(xiàn)。字上下彩燈1,2,3,4,5。選擇開關(guān)單步/連續(xù)，啟動按鈕，停止按鈕。做出的實際監(jiān)控畫面如圖4.12圖4.12 實際監(jiān)控畫面 為了演示系統(tǒng)，建立仿真演示畫面。圖4.13 仿真演示畫面為了建立動畫，空白畫面，右鍵，屬性，設(shè)定命令語言，如圖4.14.設(shè)定。循環(huán)周期設(shè)定1

47、00毫秒。在存在時編寫命令語言，完整的命令語言見附錄。圖4.14 循環(huán)命令語言4.4 運行 到畫面的文件菜單，切換到 View，切換到運行畫面圖4.15 切換到運行畫面啟動運行后，第1個畫面是仿真演示畫面。點擊啟動按鈕，啟動按鈕變綠色，表示系統(tǒng)運行。預(yù)設(shè)是連續(xù)運行模式，可以通過選擇開關(guān)單步/連續(xù)進(jìn)行選擇。圖4.16 運行畫面結(jié)論 這次畢業(yè)設(shè)計的課題是基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計，通過采用PLC來實現(xiàn)對霓虹燈變化的控制效果。經(jīng)過本次課程設(shè)計，讓我對PLC的理解有了進(jìn)一步的增強，并且也對PLC產(chǎn)生了很大的興趣。通過翻閱有關(guān)文獻(xiàn)和資料，我了解了許多PLC與霓虹燈各個方面的理論知識，也將理論與實踐進(jìn)行了結(jié)合，還算順利的完成了設(shè)計任務(wù)。在此期間，為了解決設(shè)計中所遇到的難題，我學(xué)習(xí)和重溫了許多本專業(yè)的基礎(chǔ)知識，是我所學(xué)的知識得到了加強和鞏固，同時也讓我認(rèn)識到畢業(yè)設(shè)計不僅僅是一個專業(yè)知識便可以完成的，還要具備一定的實踐和自學(xué)能力。經(jīng)過本次畢業(yè)設(shè)計，讓我養(yǎng)成了獨自設(shè)計和全面考慮問題的能力。雖然設(shè)計的過程曲折而艱辛，但是成功后的喜悅更是讓我產(chǎn)生了濃濃的成就感。相信這次課程設(shè)計對我以后的社會工作產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。在設(shè)計過程中，我在硬件選擇和程序編程以與組態(tài)仿真上都遇到了巨大的挫折，而這些問題僅僅通過網(wǎng)上的一些零散知識是不能解決的，感身邊的同學(xué)和老師的幫助，最后終