基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(完整資料)

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基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院、系(站)：機(jī)電工程系學(xué)科專業(yè)：機(jī)電一體化學(xué)生：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：2013年09月基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著改革的不斷深入,社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展,大中小城市都在進(jìn)行亮化工程.企業(yè)為展現(xiàn)自己的形象和產(chǎn)品,一般都會(huì)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隨處可見。這就涉及到如何去控制霓虹燈的亮滅、閃爍時(shí)間及流動(dòng)方向等諸多控制問題，如何去快捷、可靠、簡(jiǎn)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，因?yàn)镻LC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(jiǎn)單等特點(diǎn)。并且PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的方面具有比較突出的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)實(shí)中人們也是多通過PLC去控制霓虹燈的。關(guān)鍵詞：西門子S7-200；霓虹燈；發(fā)展?jié)摿δ夸汿OC\o"1—3"\h\z\u第一章、緒論1HYPERLINK\l”_Toc367983492"1。1選題意義11.2霓虹燈的起源1HYPERLINK\l”_Toc367983494”1。3霓虹燈的現(xiàn)狀與發(fā)展3第二章、霓虹燈變壓器的設(shè)計(jì)42.1霓虹燈的工作原理4HYPERLINK\l”_Toc367983497”2。2霓虹燈的結(jié)構(gòu)與部件4HYPERLINK\l”_Toc367983498"2。3高可靠性霓虹燈的設(shè)計(jì)7_Toc367983500"3.1PLC簡(jiǎn)介11HYPERLINK\l”_Toc367983501”3.2PLC的結(jié)構(gòu)11HYPERLINK\l”_Toc367983502”3.3PLC的工作原理124.4控制流程的設(shè)計(jì)204。5梯形圖的設(shè)計(jì)21第五章、系統(tǒng)測(cè)試25HYPERLINK\l”_Toc367983511”5。1調(diào)試仿真25HYPERLINK\l”_Toc367983512"5.2程序運(yùn)行原理說明26_Toc367983515"參考文獻(xiàn)30第一章、緒論1。1選題意義隨著改革的不斷深入，社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展,大中小城市都在進(jìn)行亮化工程。企業(yè)為展現(xiàn)自己的形象和產(chǎn)品，一般都會(huì)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亮滅、閃爍時(shí)間及流動(dòng)方向等諸多控制問題，如何去快捷、可靠、簡(jiǎn)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，因?yàn)镻LC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(jiǎn)單等特點(diǎn).并且PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的方面具有比較突出的優(yōu)勢(shì),在現(xiàn)實(shí)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畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要意義。1。2霓虹燈的起源霓虹燈是由英文“氖燈”，即“NEONSIGN”得來的，“霓虹"兩字實(shí)際上是“NEON”的譯音，而現(xiàn)在人們已經(jīng)把“霓虹燈”當(dāng)作專用詞運(yùn)用了。霓虹燈始源于法國(guó)。當(dāng)時(shí)所用的燈體玻管的直徑為45毫米，先將玻璃管彎制成所需的文字或圖案,然后再用1只電壓為1萬多伏的變壓器供電,使之發(fā)光.當(dāng)時(shí)，燈管兩端電極采用石墨制成，內(nèi)部充入氮?dú)饣蚨趸細(xì)怏w,前者會(huì)發(fā)紅光，后者發(fā)白光。由于這兩種氣體較活潑，很容易和石墨電極起化學(xué)反應(yīng)，陰極濺散出的石墨很快在玻璃管內(nèi)壁形成黑色薄膜層，并大量吸收充入燈管內(nèi)的氣體，使燈管的充氣壓力很快下降,致使霓虹燈的壽命很短.當(dāng)時(shí)為了解決這個(gè)問題，特在霓虹燈管上加1個(gè)特殊的電磁閥門,并在霓虹燈使用一段時(shí)間以后再往燈內(nèi)重新補(bǔ)充一定量的氣體，但這樣做并未能在根本上克服上述缺陷.因此，這種燈不僅壽命短、制作工藝復(fù)雜,而且造價(jià)昂貴，很難普及。在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。利用這一發(fā)明，在霓虹燈內(nèi)充入一定的惰性氣體，這樣就明顯減緩了氣體在燈管內(nèi)部的消耗速度,顏色也豐富了，可產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)、黃等顏色。第二次世界大戰(zhàn)前夕，光致發(fā)光的材料被研制出來了。這種材料不僅能發(fā)出各種顏色的光,而且發(fā)光效率也高,我們稱之為熒光粉.熒光粉被應(yīng)用在霓虹燈制作中后,霓虹燈的亮度不僅有了明顯提高，而且燈管的顏色也更加鮮艷奪目，變化多端,同時(shí)也簡(jiǎn)化了制燈的工藝。故在第二世界大戰(zhàn)結(jié)束后,霓虹燈得到了迅猛的發(fā)展。1.3霓虹燈的現(xiàn)狀與發(fā)展目前，霓虹燈市場(chǎng)上魚龍混雜，有營(yíng)業(yè)執(zhí)照承接工程的單位只占市場(chǎng)的30％，這類單位有獨(dú)自的設(shè)計(jì)、制作、安裝能力，信譽(yù)好、產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān),后期維護(hù)到位，是用戶的首選單位。第二類，沒有營(yíng)業(yè)執(zhí)照掛靠其它單位，這類“單位"專業(yè)性不強(qiáng)，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(yù)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(gè)專業(yè)性比較強(qiáng)的行業(yè)，正規(guī)單位的產(chǎn)品質(zhì)量好，壽命長(zhǎng)?？烧堑诙惡偷谌惞緮_亂霓虹燈市場(chǎng)，給用戶的感覺霓虹燈容易壞。其實(shí)霓虹燈的壽命比日光燈還長(zhǎng)，為了您的利益,請(qǐng)選擇有執(zhí)照，有能力，有信譽(yù)的單位。以前霓虹燈制造企業(yè)幾乎全部用普通玻璃管、普通電極，隨著人們對(duì)產(chǎn)品要求的提高,高鉛玻璃管、陶瓷環(huán)電極、三基色粉管，漸變彩虹霓虹燈正越來越廣泛的走向人們的生活，使人們的生活更加精彩、亮麗。霓虹燈以它斑斕奪目的色彩、生動(dòng)逼真的形態(tài)、耀眼奪目的照明為夜間城市的購物中心招徠顧客、文化娛樂中心吸引游客營(yíng)造氣氛，給夜間城市的購物活動(dòng)帶來方便,給文化娛樂活動(dòng)增添情趣。霓虹燈營(yíng)造了夜間城市的絢麗多姿和繁華,它已成為現(xiàn)代城市商業(yè)繁榮的標(biāo)志之一。第二章、霓虹燈變壓器的設(shè)計(jì)2。1霓虹燈的工作原理霓虹燈采用正常輝光放電形式工作，具有輝光放電的基本特征,正離子轟擊陰極使陰極發(fā)射二次電子來維持放電，陰極電流主要由正離子所貢獻(xiàn).由于是正常輝光放電，所以在一定的電流范圍內(nèi)，陰極的電流密度不變，陰極位降不變.陰極位降大約為100一20伏，為正離子加速提供能量。當(dāng)外電源電路接通后，變壓器輸出端就會(huì)產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的高壓。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(chǎng)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(shí)，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)亮的整個(gè)過程。霓虹燈的開關(guān)次數(shù)不影響使用壽命，適合制作廣告背景掃描。2.2霓虹燈的結(jié)構(gòu)與部件一般的商品用霓虹燈多采用冷陰極輝光放電形式工作.典型的冷陰極霓虹燈結(jié)構(gòu)如圖2—2所示.由玻璃燈管、霓虹燈變壓器、霓虹燈專用高壓線等部分組成。圖2-2霓虹燈的結(jié)構(gòu)玻璃燈管根據(jù)要求彎制加工成直線狀或異形曲線狀的文字或圖案。玻璃管主要用來填充工作氣體，限制放電區(qū)域，保持真空和透射光線。玻璃燈管以直徑規(guī)格分為：Ф6、Ф7、Ф8、Ф9、Ф10、Ф12、Ф15、Ф18、Ф20mm等;以玻璃材質(zhì)分：鈉玻璃管(俗稱石灰料玻璃管)及鉛玻璃管<又稱紅丹料玻璃管)。鈉玻璃管穩(wěn)定性差，受潮后極易變質(zhì)、泛堿(風(fēng)化),牢度差易爆裂。目前國(guó)內(nèi)大部分采用的是石灰料即鈉鈣玻璃，與國(guó)外采用的紅丹料玻璃即鉛錯(cuò)玻璃質(zhì)量相差較大，存在問題為：采用的鈉鈣玻璃內(nèi)氧化錳雜質(zhì)含量過大;鈉鈣玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性差，玻璃表面長(zhǎng)期使用后的透明度降低，使燈的光衰加劇:玻璃中的納原子向玻管的內(nèi)表擴(kuò)散,溶入熒光粉晶體中，使熒光粉劣化;如果在彎制過程中加溫過甚,玻璃中的納原子析出與汞化合形成黑色的吸光納汞齊膜，使熒光粉的光效率大為下降.鉛玻璃管其熱性能、機(jī)械性能、電性能、化學(xué)穩(wěn)定性能、真空性能和光學(xué)性能優(yōu)于鈉玻璃,其耐候性、使用壽命大大超過鈉玻璃.玻璃管可以是透明的(俗稱明管），也可以是涂有熒光粉的（俗稱粉管），依據(jù)所需獲得光色而定.明管所充的工作氣體通常為惰性氣體，不同的惰性氣體有其不一樣的發(fā)光光譜特性。以氖氣最為常見，發(fā)紅色光，此時(shí)氖氣不僅參與放電,而且也參與發(fā)光。粉管內(nèi)涂各種規(guī)格熒光粉，內(nèi)充氫氣及少量金屬汞，汞蒸激發(fā)輻射2537埃紫外線，被熒光粉吸收而產(chǎn)生熒光，氛氣作用提高光效降低著火電壓。在玻璃管兩端各置一個(gè)金屬電極，作為發(fā)射電子和收集電荷之用。常用電解銅或鍍鎳鐵制成圓錐形，有足夠的發(fā)射面積，保證散熱和降低陰極電位。電極要能經(jīng)受質(zhì)量相當(dāng)大的正離子轟擊而不致升溫過高，不熔化和減少陰極濺射。金屬電極外有云母片,其作用一是支撐電極,二是隔熱，防止在真空除氣過程中,電極升溫過高導(dǎo)致外玻璃管炸裂.電極作為霓虹燈管的核心部件,其質(zhì)量與性能的優(yōu)劣將直接影響燈管的壽命。質(zhì)量好的燈管除了對(duì)真空度有較高的技術(shù)要求外，更重要的是必須有一對(duì)發(fā)射性能良好的電極，因?yàn)殡姌O殼的表層通過轟擊加熱的過程中，能形成一層非常有利于電子發(fā)射激活層.若在轟擊中，完全喪失了這一激活層，那么真空度再高，其壽命也不會(huì)超過1000小時(shí)的.實(shí)驗(yàn)也證明了燈管壽命不是跟真空度成正比關(guān)系。霓虹燈的電極發(fā)射電子是由正子轟擊陰極表面而產(chǎn)生二次電子發(fā)射的。它取決于陰極的材質(zhì)及陰極的表面狀態(tài).實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)陰極表面被其它單層低逸出功金屬原子覆蓋時(shí)，其二次電子發(fā)射系數(shù)變大，逸出功降低,發(fā)射性能好，濺射少。霓虹燈電極材料大都使用銅、鐵、鍍鎳鐵等金屬制作的，這些金屬的逸出功較高,電子發(fā)射性能相對(duì)較差。如果燈管使用這些純金屬發(fā)射電子勢(shì)必造成其陰極壓降大，陰極濺射得快，從而使燈管很快因?yàn)R射失效，特別是銅電極濺射得更快.實(shí)驗(yàn)證明，純金屬容易濺散，但在金屬表面氧化一層有益的氧化膜或涂一層其它逸出功較低的金屬或其氧化物，這樣做可以大大降低其逸出功的，提高了電子發(fā)射性能,從而減緩了陰極濺散,起到了延長(zhǎng)燈管壽命的作用.于是人們?cè)谥圃祀姌O時(shí)，大都把電極進(jìn)行預(yù)處理。常見的霓虹燈變壓器有兩種：漏磁變壓器和電子變壓器。漏磁變壓器既是變壓器，與普通變壓器有同樣的結(jié)構(gòu)，在鐵芯上繞上初級(jí)和次級(jí)線圈，同樣在鐵芯窗口的中間部位增加了一個(gè)普通變壓器所沒有的磁分路，這個(gè)磁分路用小的硅鋼片疊合而成，且與鐵芯之間有空氣隙，有意讓鐵芯中的磁通能通過這一分路漏出鐵芯.其作用相當(dāng)于在變壓器上安裝了一個(gè)安全閥，當(dāng)次級(jí)電流增加時(shí)，鐵芯中的磁通就會(huì)被這磁分路所旁路，只有少數(shù)磁通與次級(jí)線圈相聯(lián)系，使次級(jí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，從而使漏磁變壓器獲得了霓虹燈變壓器所需的保持燈管電流不變的特性。實(shí)際上,燈管的壽命與電極的性能和結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系著的。漏磁變壓器通過長(zhǎng)期的使用和改進(jìn)，設(shè)計(jì)及制作工藝都已達(dá)到完善和成熟。它的性能可靠，工作穩(wěn)定，被廣泛使用.漏磁式霓虹燈變壓器功率高450vA，重量大于10公斤,雖然具有工作穩(wěn)定可靠，負(fù)載能力強(qiáng)(可帶1米到12米霓虹管），但是漏磁變壓器需耗費(fèi)大量的銅和鋼，笨重且價(jià)高，安裝困難，而且功率因數(shù)僅為0.5左右。在電力資源日益緊張的今大,傳統(tǒng)的漏磁式霓虹燈變壓器正被能低、體積小、重量輕的電子式霓虹燈變壓器所取代。電子式霓虹燈變壓器一般6米的功耗不大于80W，12米的功耗不大于105W，大型霓虹燈工程中能大幅度節(jié)約電力資源，且方便安裝維護(hù)，但也有缺點(diǎn)，主要是可靠性差、亮度低、恒流性能弱，其中以可靠性問題最為突出.電子變壓器原理并不復(fù)雜，所用之電經(jīng)過整流濾波后得到3OOV左右的直流電壓，然后通過逆變電路,將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流電，再經(jīng)升壓變壓器升壓到很高的電壓供霓虹燈啟輝工作電路通常設(shè)置有保護(hù)電路，以保證霓虹燈管開路或短路等異常情況時(shí)電路的安全。用電子技術(shù)制成的霓虹燈電子變壓器，在霓虹燈工程中得到廣泛應(yīng)用,相當(dāng)大范圍內(nèi)取代了傳統(tǒng)的漏磁變壓器。變壓器通過霓虹燈專用高壓絕緣線、杜美絲與玻璃管內(nèi)電極相連.常見的高壓線有兩種：一是普通高壓線即塑料高壓線，這種高壓線價(jià)格便宜，但塑料容易老化,室外使用不久塑料就要老化易引起拉火等，安全性較差。另一種是硅橡膠絕緣高壓線，是目前較理想的霓虹燈連接線，安全性強(qiáng)，可靠性好。2。3高可靠性霓虹燈的設(shè)計(jì)針對(duì)霓虹燈電子變壓器可靠性差的問題，本文從性價(jià)比及可靠性兩方面研究市場(chǎng)上逐漸成為主流的6到8米電子式霓虹燈變壓器，主要考慮關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)、器件優(yōu)選和易損器件的保護(hù)，以期提高可靠性和性價(jià)比.電子變壓器的線路及工作原理霓虹燈電子變壓器電子線路見圖2-3.圖2-3霓虹燈電子變壓器線路圖工作原理為:220V交流電經(jīng)Dl-D4整流、C2和C3濾波后變成直流電，供給后面的振蕩線路，C2和C3聯(lián)接點(diǎn)的電壓在15V左右，R1、R2穩(wěn)定155V電壓。A1是按的保險(xiǎn)絲，起短路及大電流保護(hù)作用。R1、C1消除交流電高頻干擾.振蕩起振線路由R5、R6、C4、D6和D7構(gòu)成，220V直流電經(jīng)R5、R6對(duì)C4充電，當(dāng)C4電壓上升到某一個(gè)值時(shí)，觸發(fā)二極管D7導(dǎo)通，使得三極管T2基極與發(fā)射極得到正向偏置電壓而導(dǎo)通,注意R5的功率要有2W。振蕩主線路由T1、T2、L1、L2、L3、R8和R9組成，由于起振線路的觸發(fā)使得T2導(dǎo)通，一旦T2導(dǎo)通,C3通過B初級(jí)、L3和T2放電。L1、L2和L3繞在同一個(gè)高頻鐵氧體磁芯上，且同名端如圖1所示，由于有電流流過L3，L1和L2上感應(yīng)電壓使得T2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，而T1由截止變?yōu)閷?dǎo)通.一旦T1導(dǎo)通,C2通過T1、L3和B的初級(jí)放電，此時(shí)通過L3和B的初級(jí)的放電電流的方向與先前正好相反，導(dǎo)致T1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，而T2由截止變?yōu)閷?dǎo)通,如此周而復(fù)始，使電路產(chǎn)生振蕩。R8、R9分別是三極管T1、T2基極限流保護(hù)電阻，D6的作用是把觸發(fā)起振后C4上依舊存在的充電電壓釋放掉，R10和C6有保護(hù)T1、T2三極管和改善波形的作用.R4、C1、D5、R7、C5、R11及SCR構(gòu)成過流及開路保護(hù)線路,R4是過流電壓取樣電阻，C1的作用是使得保護(hù)電路工作可靠，C5可消除干擾信號(hào)及開機(jī)保護(hù)，一旦出現(xiàn)過流，保護(hù)線路工作，單向可控硅SCR導(dǎo)通，振蕩線路停振不工作，保護(hù)T1T2.保護(hù)線路一旦起作用,待故障排除后，重新開機(jī)才能恢復(fù)正常工作。=1\*GB2⑴功率管的選擇霓虹燈電子變壓器出現(xiàn)故障大多數(shù)原因是功率管損壞,功率管的選擇直接關(guān)系到霓虹燈電子變壓器的可靠性，用圖2-2線路不同T1T2功率管帶不同長(zhǎng)度霓燈管做比較試驗(yàn)，結(jié)果見表2。1。表中負(fù)載是Ф12霓虹燈管，全亮電壓/電流是指霓虹燈電子變壓器剛好使整個(gè)負(fù)載長(zhǎng)度都點(diǎn)亮?xí)r的輸入交流電壓/電流，而正常亮度電壓/電流指霓虹燈電子變壓器是整個(gè)負(fù)載長(zhǎng)度都達(dá)到正常你正常亮度時(shí)的輸入交流電壓/電流表2—3（1)不同功率管點(diǎn)亮不同長(zhǎng)度霓虹燈燈管比較試驗(yàn)T1T2型號(hào)負(fù)載長(zhǎng)度全亮電壓/電流正常亮度電壓/電流240V電流BUT11A6M120V/230mA150V/270mA381mA7M150V/315mA170V/325mA422mA8M180V/354mA200V/387mA430mAD1403BU5086M105V/230mA150V/276mA7M140V/308mA180V/326mA8M180V/346mA190V/375mABU5087M150V/284mA8M190V/338mA從表2—3（1）可以得到如下結(jié)論:不同的功率管帶負(fù)載的能力是不一樣的，隨著負(fù)載長(zhǎng)度的增加霓虹燈電子變壓器的全亮電壓/電流及正常亮度電壓/電流均增加，D1403、BU508、BUT11A都具有帶6到8米負(fù)載的能力，即使D1403與BU508混合使用，其全亮及正常亮度電壓/電流也沒有多大改變，輸入電壓高達(dá)220V時(shí)電子變壓器也能正常工作.=2\＊GB2⑵保護(hù)線路的設(shè)計(jì)保護(hù)線路的設(shè)計(jì)直接影響霓虹燈電子變壓器可靠性。霓虹燈在使用過程中難免會(huì)出現(xiàn)燈管破裂、燈頭線脫落、潮濕天氣高壓對(duì)地打火等異?，F(xiàn)象，導(dǎo)致電子變壓器電流劇增,功率管發(fā)熱燒毀。所以保護(hù)線路必須在電流大于某閥值時(shí)及時(shí)工作,保護(hù)功率管。試驗(yàn)中用增加工作電壓的方法模擬增加的異常電流。依然用圖2.2線路，輸出變壓器匝數(shù)為100/2875,選擇L1L2匝數(shù)均為5匝，L3匝數(shù)為8匝，R8R9阻值均為3.3Ω/W，8米負(fù)載，改變R7的阻值，在確定的R7阻值情況下，輸入交流電電壓逐漸增加，觀察記錄起始保護(hù)線路工作時(shí)的電流,結(jié)果見表2。4。當(dāng)R7阻值確定后,起始保護(hù)動(dòng)作僅與工作電流有關(guān),與工作電壓及負(fù)載管長(zhǎng)沒有關(guān)系。R7阻值越大，起始保護(hù)線路電流越大。R7阻值取6.5K，此時(shí)8米負(fù)載輸入電壓大于240V，起始保護(hù)電流500MA，5分鐘后起保.試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)不同功率管對(duì)R7取值很不相同,表2.2是BU508的結(jié)果，改用BUT11A，R7有大的改變。即使同一型號(hào)功率管，不同廠家生產(chǎn)的R7也不同。表2—3（2）R7阻值與起始保護(hù)電流的關(guān)系R7阻值(KΩ）34566。58起始保護(hù)電流（MA）430450465490500515=3\＊GB2⑶使用情況根據(jù)以上討論設(shè)計(jì)的霓虹燈電子變壓器使用后發(fā)現(xiàn)可靠性明顯增加,即使全天候使用的情況下返修率已達(dá)到能接受的程度，特別是下雨使用時(shí)電子變壓器能可靠動(dòng)作，第二天不下雨又能正常工作，客戶對(duì)此也能接收。同時(shí)發(fā)現(xiàn)氣溫升高和電子變壓器使用環(huán)境散熱差使得電子變壓器損壞率明顯增加。仔細(xì)分析原因是工作電流長(zhǎng)時(shí)間超過正常值，但又沒有達(dá)到起始保護(hù)電流，使得功率管溫升過高燒毀.R7阻值的下降調(diào)整可以降低起始保護(hù)電流，但會(huì)使電子變壓器保護(hù)線路過于敏感，影響正常使用.所以在保護(hù)線路增加正溫度系數(shù)開關(guān)型熱感電阻，當(dāng)功率管溫升達(dá)到居里點(diǎn)時(shí)觸發(fā)保護(hù)線路工作,從而達(dá)到保護(hù)功率管的目的。當(dāng)然還可以進(jìn)一步保護(hù)功率管，在功率管CE間反向并聯(lián)FR107二極管，防止CE反向擊穿。C2C3耐壓要到275V，防止C2C3擊穿損壞。第三章、可編程序控制器簡(jiǎn)介(PLC）3。1PLC簡(jiǎn)介可編程序控制器PC（ProgrammableController）又稱可編程序控制器PLC（ProgrammableLogicController），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(jì)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(shí)時(shí)控制要求,同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電器操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)形式，獨(dú)具風(fēng)格地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(cuò)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)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備告訴計(jì)數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電－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(gè)國(guó)家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一.3.2PLC的結(jié)構(gòu)PLC和一般的微型計(jì)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(chǔ)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。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下輸出部件輸出部件外設(shè)I/O接口存儲(chǔ)器EPROM微處理器運(yùn)算器控制器電源輸入部件I/O擴(kuò)展接口I/O擴(kuò)展單元受控元件輸入信號(hào)外部設(shè)備圖3-2PLC硬件結(jié)構(gòu)圖PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合,通?？煞譃橄到y(tǒng)程序和用戶程序兩大部分。系統(tǒng)程序是每一個(gè)PLC成品必須包括的部分，由PLC廠家提供，用于控制PLC本身的運(yùn)行，系統(tǒng)程序固化在EPROM中。用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個(gè)完整的PLC系統(tǒng)，他們是相輔相成，缺一不可的。3.3PLC的工作原理PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí),CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)(或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描.在每次掃描過程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的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(duì)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(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作S7—200系列PLC：S7-200是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè),各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化.S7-200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(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能因此。S7—200系列具有極高的性能/價(jià)格比。S7-200系列在集散自動(dòng)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(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛,覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)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(diǎn)有6點(diǎn)，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CPU226，CPU226集成了24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(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展數(shù)字量I/O248點(diǎn)或模擬量I/O35路。S7—200系列PLC四種CPU的外部結(jié)構(gòu)大體相同,見圖3-3。圖3—3S7—200PLC結(jié)構(gòu)=1\*GB2⑴CPU221本機(jī)集成6輸入/4輸出共10個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。無I/O擴(kuò)展能力。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口,具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。=2\＊GB2⑵CPU222本機(jī)集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。并且可連接2個(gè)擴(kuò)展模塊.6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。=3\＊GB2⑶CPU224本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn).可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI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。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。=4\＊GB2⑷CPU226本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn).可以連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，并且具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，并具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力等。I/O端子排可很容易地整體拆卸.用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)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)。3。4PLC的應(yīng)用特點(diǎn)可編程序控制器是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置,其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的機(jī)械手系統(tǒng)，它們的控制形式大都采用可編程序控制器控制,特別是在智能化要求程度高容量大的現(xiàn)代化工業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)中應(yīng)用更為普遍。其主要原因是因?yàn)镻LC具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）、靈活、通用在繼電器控制系統(tǒng)中,使用的控制器件是大量的繼電器，整個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)好的電器控制圖，由人工布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如果因?yàn)楣に嚿系纳栽S變化，需要改變電器控制系統(tǒng)的話，那么原先的整個(gè)電器控制系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進(jìn)行布線、焊接、固定等工作,浪費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)間。而可編程控制器是通過存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的，如果控制功能需要改變的話，只需要修改程序以及改動(dòng)極少量的接線即可。而且，同一臺(tái)可編程控制器還可以用于不同的控制對(duì)象，只要改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求，因此具有很大的靈活性、通用性。2）、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)對(duì)于機(jī)械手系統(tǒng)來說,可靠性、抗干擾能力是非常重要的指標(biāo)，如何能在各種工作環(huán)境和條件(如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵超高溫等）下，平穩(wěn)可靠的工作，將故障率降至最低，是研制每一種控制系統(tǒng)必須考慮的問題.現(xiàn)代PLC采用了集成度很高的微電子器件,大量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其可靠性程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無法比擬的.為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠的工作,在其設(shè)計(jì)和制造過程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施，使其可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境.3）、操作方便、維修容易PLC采用電氣操作人員熟悉的梯形圖和功能助記符編程，使用戶十分方便的讀懂程序和編寫、修改程序。對(duì)于使用者來說，幾乎不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí).工程師編好的程序十分清晰直觀，只要寫好操作說明書,操作人員經(jīng)短期的學(xué)習(xí)就可以使用。4)、功能強(qiáng)現(xiàn)代PLC不僅具有條件控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制功能，而且還能完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等。因此，它既可控制開關(guān)量，又可控制模擬量;既可控制一個(gè)機(jī)械手，又可控制一個(gè)機(jī)械手群；既可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng);既可現(xiàn)場(chǎng)控制，又可遠(yuǎn)程控制。5)、體積小、重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化由于PLC采用了半導(dǎo)體集成電路。因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點(diǎn)。且PLC是為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用、體積小巧,并由于具備很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部,因而成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備.同樣，可編程序控制器控制也有其不足的地方,在性價(jià)比上要高于繼電器控制和單片機(jī)控制，其開發(fā)潛力要差于單片機(jī),并且通用性不好，不同廠家的可編程序控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。第四章、霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1需求分析本控制系統(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(dòng)閃爍，達(dá)到宣傳的目的.如圖3-1，八個(gè)字能按順序地進(jìn)行亮滅，并且邊框的燈能同時(shí)閃爍。圖4—1霓虹燈現(xiàn)實(shí)用PLC對(duì)霓虹燈廣告屏實(shí)現(xiàn)控制，其具體要求如下:=1\＊GB2⑴該廣告屏中間8個(gè)霓虹燈字亮滅的時(shí)序?yàn)椤岸Α弊至恋健俺小弊至恋健按蟆弊至痢肮ぁ弊至?時(shí)間間隔均為1S，8個(gè)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，停亮2S，再從頭開始運(yùn)行,周而復(fù)始.=2\*GB2⑵廣告屏四周的流水燈共24只,一直亮.=3\＊GB2⑶系統(tǒng)有單步\連續(xù)控制,有啟動(dòng)和停止按鈕.=4\*GB2⑷系統(tǒng)霓虹燈字,白幟燈的電壓及供電電源均為市電220V。4。2PLC接線圖PLCPLCCOM220vI0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7SB1SB2SB3圖4-2PLC接線圖的設(shè)計(jì)4.3I/O分配表及PLC型號(hào)選擇根據(jù)控制要求，PLC控制霓虹燈廣告顯示屏的輸入\輸出(I\0）地址編排如下表所示，見表4.3。地址注釋I0。0啟動(dòng)按鈕I0。1停止按鈕I0.2單步/連續(xù)開關(guān)Q0。0霓虹燈1Q0。1霓虹燈2Q0.2霓虹燈3Q0.3霓虹燈4Q0。4霓虹燈5Q0。5霓虹燈6Q0。6霓虹燈7Q0。7霓虹燈8表4—3I/O分配表通過以上資料分析，我選擇了S7-200系列中的CPU224，CPU224是S7-200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24點(diǎn)數(shù)字量I/O。它適合本次設(shè)計(jì)的要求，并且具有較強(qiáng)的控制能力的小型控制器,相對(duì)于其它系列CPU224能更好的應(yīng)用于本次設(shè)計(jì)中的任務(wù)，并且具有較高的性能價(jià)格比,應(yīng)用廣泛。4.4控制流程的設(shè)計(jì)開始開始返回返回圖4—4流程圖的設(shè)計(jì)4.5梯形圖的設(shè)計(jì)圖4—5梯形圖的設(shè)計(jì)第五章、系統(tǒng)測(cè)試5。1調(diào)試仿真我的程序在調(diào)試的時(shí)候是出現(xiàn)了很大的問題的，第一個(gè)就是程序的步數(shù)太多,存在誤差太大，后來在老師和同學(xué)的指導(dǎo)下，我把程序簡(jiǎn)化了一下，但是大體的思路還是一樣的，仿真圖如下:霓虹燈正序亮如圖5-1所示。圖5-1系統(tǒng)仿真圖一霓虹燈正序全亮10S如圖5—2所示。圖5—2系統(tǒng)仿真圖二霓虹燈反序滅如圖5—3所示。圖5—3系統(tǒng)仿真圖三霓虹燈反序全滅1S如圖5—4所示。圖5—4系統(tǒng)仿真圖四5。2程序運(yùn)行原理說明本程序是用S7_200所寫的，在啟動(dòng)按鈕按下以后，程序開始運(yùn)行，霓虹燈字的開始亮滅，在按下啟動(dòng)按鈕以后,八個(gè)字會(huì)按要求亮滅，主要是計(jì)時(shí)器控制的,開始時(shí)燈的正序亮,然后是燈的反序滅。霓虹燈的亮滅,狀態(tài)比較多，我是把每一種亮的情況都納入一個(gè)狀態(tài)的，最后,會(huì)由正序亮轉(zhuǎn)換成反序滅.總結(jié)經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)能力以及全面的考慮問題能力，使得我對(duì)PLC的掌握進(jìn)一步的增強(qiáng)，加深了對(duì)PLC的理解，并對(duì)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(duì)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(duì)理論教學(xué)起到了必要的補(bǔ)充和額拓寬作用，對(duì)培養(yǎng)既具有扎實(shí)理論功底又具有相當(dāng)實(shí)踐能力的人才必不可少.在這次的課程中，我發(fā)現(xiàn)PLC在工業(yè)控制中的作用很大，它能使人的控制轉(zhuǎn)變成電腦的控制，大大地降低了產(chǎn)品的成本，很大地提高生產(chǎn)效率。PLC在未來很有發(fā)展?jié)摿Γ覀儽仨氁芎玫恼莆者@門技術(shù)。致謝時(shí)光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)節(jié)，春夢(mèng)秋云，聚散真容易。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意！這次畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的完成，首先要感謝學(xué)院提供一個(gè)讓我自我總結(jié)的機(jī)會(huì)，也要感謝帶領(lǐng)我的指導(dǎo)教師吳巧榮老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)零件加工及其說明書編制過程中,給予了精心的指導(dǎo)，并講解了各項(xiàng)專業(yè)要領(lǐng)，提出了寶貴的專業(yè)意見，程序編制過程中,也給了我很大幫助,是他的精心指導(dǎo)才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠按期完成，也要感謝同學(xué)們?cè)谖易霎厴I(yè)設(shè)計(jì)過程中對(duì)我提出的寶貴意見和建議。參考文獻(xiàn)［1]SIMATICS7—200系統(tǒng)手冊(cè)［M］.北京:西門子（中國(guó)）有限公司,2004［2]西門子S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)［M］.西門子有限公司，1999［3］SIEMENS公司的S7-200用戶指南[M].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2002.［4］S7—200可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)［M］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2001[5]吳愛萍。PLC控制的設(shè)計(jì)技巧［M］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2003［6］吳明洞。PLC控制的設(shè)計(jì)技巧[J］。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2003[7］廖常初。S7-200基礎(chǔ)教程［M]。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006［8]廖常初.PLC應(yīng)用技術(shù)問答［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006[9]孫平.2003年1月.《可編程控制器原理及應(yīng)用》.高等教育出版社.[10]西門子（中國(guó)）自動(dòng)化網(wǎng)[11]常曉玲．電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器［M]，北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004［12]魏志精．可編程控制器應(yīng)用技術(shù)［M]，北京:電子工業(yè)出版社．2000．[13］顧戰(zhàn)松，陳鐵年?？删幊炭刂破髟砼c應(yīng)用［M]北京:國(guó)防工業(yè)出版社.2001。目錄摘要關(guān)鍵詞前言總體設(shè)計(jì)方案硬件電路設(shè)計(jì)3。1單片機(jī)系統(tǒng)3.2LED概述3．3外部時(shí)鐘方式電路3。4手動(dòng)復(fù)位電路3。5霓虹燈控制電路軟件設(shè)計(jì)軟件調(diào)試總結(jié)附錄基于單片機(jī)的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)課，其理論與實(shí)踐技能是從事機(jī)電類專業(yè)技術(shù)工作的人員所不可少的.本次程設(shè)計(jì)是選擇AT80Ｃ51為核心控制元件，利用取表的方法，使端口Ｐ1做單一燈的變化：左移２次，右移2次，閃爍２次（延時(shí)的時(shí)間０。2秒)，設(shè)計(jì)了單片機(jī)霓虹燈控制系統(tǒng),使其產(chǎn)生有規(guī)律的閃爍和移動(dòng)。關(guān)鍵字T80C5１ＬED燈霓虹燈一.前言單片機(jī),亦稱單片微電腦或單片微型計(jì)算機(jī).它是把中央處理器（CＰU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ＲAM）、只讀存儲(chǔ)器(ＲＯM）、輸入/輸出端口（I/０）等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī).單片機(jī)是把主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī).它是一種集計(jì)數(shù)和多中接口于一體的微控制器，被廣泛應(yīng)用在智能產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化上，而５1單片機(jī)是個(gè)單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。?隨著城市建設(shè)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,城市的美化和日益激烈的廣告競(jìng)爭(zhēng)越來越得到社會(huì)的關(guān)注，作為城市裝飾和廣告宣傳的霓虹燈的需求量也越來越大。過去霓虹燈控制器多采用Ｅ２PROＭ和相應(yīng)的邏輯電路來完成，現(xiàn)在也有采用一些專用霓虹燈控制芯片的控制器.前者所需電路較多,制作不易改變，且所需控制的霓虹燈路數(shù)越多,擴(kuò)展起來也比較繁雜;而后者由于電路已作定，控制方式不能隨意改變,功能較為單一.然而市場(chǎng)上需要低成本高性能的霓虹燈控制技術(shù).我們此次設(shè)計(jì)的霓虹燈控制系統(tǒng)就符合市場(chǎng)需求。二.總體方案設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，硬件部分由單片機(jī)系統(tǒng)、ＬED發(fā)光二極管組成。原理圖如圖1所示。單片機(jī)選用的是ＡT89Ｃ51單片機(jī),利用其中的一個(gè)定時(shí)器設(shè)定燈光閃爍的時(shí)間,時(shí)鐘電路選用的是11.0592M的晶振。復(fù)位電路部分采用的是上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種復(fù)位方式.由于考慮到單片機(jī)Ｉ/Ｏ端口的帶載能力，LＥD發(fā)光二極管采用共陽極的接法，用1Ｋ電阻分壓。?軟件部分，由于采用的是１1.0５92M晶振的時(shí)鐘電路,單片機(jī)定時(shí)器的最大定時(shí)時(shí)間為65.536ms,不能達(dá)到要求的閃爍頻率。所以采用定時(shí)5０mｓ,10個(gè)定時(shí)中斷燈光進(jìn)行一次亮滅的跳變。并在每一次跳變時(shí)記錄下燈閃爍的次數(shù)，通過對(duì)閃爍次數(shù)的判斷,來進(jìn)行對(duì)不同ＬED燈的亮滅的整體時(shí)序循環(huán)控制。單單片機(jī)LED顯示電路復(fù)位電路時(shí)鐘電路圖１單片機(jī)的霓虹燈控制電路原理圖三.硬件電路的設(shè)計(jì)3。１單片機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)型89系列單片機(jī)是與MCS－51系列單片機(jī)兼容的。在內(nèi)部含有4KＢ或８KＢ可重復(fù)編程的Fｌasｈ存儲(chǔ)器，可進(jìn)行100０次擦寫操作。全靜態(tài)工作為０～33MHz，有3級(jí)程序存儲(chǔ)器加密鎖定,內(nèi)含有１28～2５6字節(jié)的ＲＡM、32條可編程的Ｉ／O端口、２～3個(gè)1６位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,6~8級(jí)中斷,此外有通用串行接口、低電壓空閑模式及掉電模式.AＴ89C51相當(dāng)于將80５1中的4ＫBROM換成相應(yīng)數(shù)量的Flasｈ存儲(chǔ)器,其余結(jié)構(gòu)、供電電壓、引腳數(shù)量及封裝均相同，使用時(shí)可直接替換.AＴ89C5１在內(nèi)部采用40條引腳的雙列直插式封裝，引腳排列如圖2所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖如圖3所示。圖２AT89C５1I/OI/O存儲(chǔ)器EPROM/ROM定時(shí)/計(jì)數(shù)器運(yùn)算器控制器中斷CPU片內(nèi)振蕩器RAM/SFP并行口存儲(chǔ)器擴(kuò)展控制器串行口XTAL圖３AT89C5１內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖3。2ＬED概述LED（LiｇhtEmｉttingDioｄｅ）,發(fā)光二極管,是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極,使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來.半導(dǎo)體晶片由三部分組成，一部分是Ｐ型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位,另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子，中間通常是1至5個(gè)周期的量子阱。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子和空穴就會(huì)被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量,這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的.它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。由于具有容易控制、低壓直流驅(qū)動(dòng)、組合后色彩表現(xiàn)豐富、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于城市各工程中、大屏幕顯示系統(tǒng)。LＥD可以作為顯示屏，在計(jì)算機(jī)控制下，顯示色彩變化萬千的視頻和圖片.LED是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體。近十幾年來，為了開發(fā)藍(lán)色高亮度發(fā)光二極管,世界各地相關(guān)研究的人員無不全力投入.而商業(yè)化的產(chǎn)品如藍(lán)光及綠光發(fā)光二級(jí)管ＬED及激光二級(jí)管LD的應(yīng)用無不說明了III—Ｖ族元素所蘊(yùn)藏的潛能.在目前商品化LＥＤ之材料及其外延技術(shù)中,紅色及綠色發(fā)光二極管之外延技術(shù)大多為液相外延成長(zhǎng)法為主,而黃色、橙色發(fā)光二極管目前仍以氣相外延成長(zhǎng)法成長(zhǎng)磷砷化鎵GaAｓP材料為主.ＬEＤ的具體結(jié)構(gòu)如圖４所示：圖4LED的結(jié)構(gòu)圖3.3外部時(shí)鐘方式電路外部時(shí)鐘電路如圖5所示，它在單片機(jī)的外部通過XTＡL１、XTＡL2這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。本系統(tǒng)采用的為11.05９2MHz的晶振，一個(gè)機(jī)器周期為１uｓ,C1、C2為22PF。圖5外部時(shí)鐘方式電路圖3。４手動(dòng)復(fù)位電路復(fù)位電路分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位,RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端,復(fù)位信號(hào)是高電平有效。上電自動(dòng)復(fù)位通過電容C３和電阻R2來實(shí)現(xiàn)，按鍵手動(dòng)復(fù)位是圖６中復(fù)位鍵來實(shí)現(xiàn)的。圖6手動(dòng)復(fù)位電路3。5霓虹燈控制電路霓虹燈控制電路用紅色、綠色、黃色LED發(fā)光二極管，分別與8個(gè)1K的分壓電阻相串聯(lián),分別與單片機(jī)的P1.0，P1．1,P１．２，P１.３,P1.4，P1．5,P1.６，Ｐ1.7口相連。四．軟件設(shè)計(jì)在用表格進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，要用以下的指令來完成1。利用MOＶＤPTＲ，＃DＡTＡ1６的指令來使數(shù)據(jù)指針寄存器指到表的開頭.２。利用MOＶＣA，＠A+DPＴR的指令,根據(jù)累加器的值再加上DPTＲ的值，就可以使程序計(jì)數(shù)器PC指到表格內(nèi)所要取出的數(shù)據(jù).因此，只要把控制碼建成一個(gè)表，而利用ＭOVCＡ，@A+DPTＲ做取碼的操作,就可方便地處理一些復(fù)雜的控制動(dòng)作，取表過程如下圖所示：３.匯編源程序ORG０STＡRT:MOVDPTＲ,#TAＢLELＯＯP：ＣＬRＡＭＯVCA，＠Ａ+DPTRＣJNＥA,#０1Ｈ，LＯOＰ1JMPSTARTLＯＯP1：MOＶP１,AMＯVＲ3,＃20LCＡLLDELＡYINCＤPTＲJMPＬＯOPDＥLＡY:MOＶR4，＃2０D１：MＯVＲ５，＃248DJNZＲ５，$ＤＪＮZR4，D1DＪNZR3，ＤELAYREＴTABLE:DB0ＦEH，０ＦDH,0ＦＢＨ,0Ｆ7HDB0EFＨ，0DＦＨ，0ＢFH，07FＨＤＢ0FEＨ,0FＤH，0ＦＢＨ，０Ｆ７HDB0EＦH，0DFH，0BFH，07FHDB０７FH,0BFH，0DＦＨ，０EFHＤB0F７H,0FＢH，0FＤH,0FＥHＤB07ＦH，0BFH,0ＤFH,０EFＨDB0F７H，0FBH，0ＦＤH,0FEHDＢ００H,0FFH，00H，0FFHDB01HＥＮD４．C語言源程序#ｉｎcluｄe<reｇ52。h〉uｎsｉｇnｅdcharcoｄeｔable［]={0xfe，0xfｄ,0ｘｆｂ，0xｆ7，０xｅf，０xdf,0xbｆ，0x7f，0xfe,０xfd,0xfb，0xｆ７,０xef，0ｘdｆ,0xbｆ，0ｘ７ｆ，0x7f，0ｘｂf，0xdf,０ｘｅf，０xf7，0xｆｂ，0xfd，0ｘfｅ，0x7f,0ｘbf,０xdf,0xef，０xf7，0xｆｂ，0xｆd，0xfe,0x０0，０xff，0x00，０xｆf，０ｘ01};unsignedchaｒi；voｉddｅｌay（ｖoid）｛unsigｎedcharｍ,n，s；ｆor(m＝2０；ｍ＞0;m－-）for（ｎ=2０;n>0；ｎ-－)for（s=2４8;ｓ〉0；s—-)；}voiｄmain（voiｄ）{wｈile（1){if(tａｂｌｅ［i]！=０x01）｛P1=tａbｌe[ｉ]；ｉ+＋;delay（）;｝else｛ｉ＝0;｝}｝五。軟件調(diào)試在protｕes上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。首先使用KｅｉluVｓion2將編寫完成的程序編譯生成HEX文件，將HEX文件燒錄到單片機(jī)中，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示，可以看到,ＬED已經(jīng)選擇性的閃爍。仿真圖六.總結(jié)通過這次緊張的課程設(shè)計(jì),我收獲頗多,每天面對(duì)著電腦，翻閱各種相關(guān)資料，也親自動(dòng)手調(diào)試，體會(huì)頗深。在這次課設(shè)中，加深了單片機(jī)相關(guān)知識(shí)的理解，也接觸了燒錄器。在課設(shè)開始的前期，也遇到了麻煩,比如說，LＥD閃爍時(shí)間不符合要求，C語言編程不太熟練，很感謝湯老師的耐心教導(dǎo),她的幽默讓我們覺得親切，她的認(rèn)真負(fù)責(zé)讓我們折服。在繁忙的一個(gè)學(xué)期即將結(jié)束之時(shí)，我的思想成熟了，這次的課設(shè)讓我找到了方向,讓我懂得了很多,有知識(shí)方面的，但大部分還是人格方面的。我相信，只要不放棄，只要努力，就一定可以!附錄=１＼＊ROＭＡＮＩ元件清單元件名稱型號(hào)數(shù)量單片機(jī)ＡT89Ｃ５1１LＥDArｋSM4705０1K8電容33pf2電阻1Ｋ8排線2晶振1１.0５9２MＨz1基于PLC的C6５0車床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)老式車床故障多，檢修麻煩,線路復(fù)雜,越來越不適應(yīng)當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)要求的問題，在對(duì)其電氣原理和控制要求進(jìn)行分析后，本文提出了用PＬC對(duì)車床的控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的新方法.本設(shè)計(jì)從車床控制需要的I/O點(diǎn)數(shù)、性能價(jià)格比的高低、各控制功能的實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化等方面考慮，主要進(jìn)行了車床電氣原理分析、控制元件的選擇、ＰLC的I／O點(diǎn)分配以及控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)等過程.PＬC控制系統(tǒng)硬件接線少、消耗功能低、反應(yīng)速度快、工作穩(wěn)定、功能強(qiáng)大。用PＬC控制系統(tǒng)來取代車床原有的控制系統(tǒng),能使車床在改變控制要求時(shí)更為方便，配合合適的程序，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工功能。關(guān)鍵詞：C６50臥式車床;電氣控制原理;S7-2０0ＰLC；梯形圖ＣontrｏlSyｓtemofThｅc65０LaｔheDeｓignＢａsedｏnＰLCAbｓtｒact:Ｆoｒ

tradｉtｉoｎal

ｔurｎinｇ

lathes

havinｇ

mａｎｙ

exａｍｐｌes

ｏf

macｈine

malfunctions，

mainｔenａncｅ

of

trouｂlｅs，

circuit

compｌeｘitieｓ,

it’s

nｏt

fit

for

the

ｉnｄuｓtrial

proｄｕｃtiｏn

requirｅｍents

nｏwadays

mｏrｅ

aｎd

ｍorｅ．

Afｔer

aｎalyzing

elｅctriｃaｌ

ｓｃheｍaｔｉcs

and

ｃontrｏｌ

rｅquirements，

a

ｎew

metｈod

was

pｕｔ

ｆｏrｗaｒｄ

by

ｗｈich

ｕsing

PLC

to

tｒａnsform

the

ｃontｒol

sysｔｅm

of

the

ｔurning

maｃhine。

Thｅ

ｄesiｇn

cｏnｓidｅreｄ

ｍany

asｐｅｃts

suｃh

as

I

／

O

ｐｏiｎts

oｆ

the

coｎtroｌlｅd

object,

rａt(yī)io

of

tｈｅ

cost-performance,

implementａt(yī)ｉon

and

opｔimiｚａt(yī)ｉon

of

the

ｃonｔrol

functiｏns，

ａｓ

wｅlｌ

aｓ

oｔｈｅr

sideｓ。

Thus

mａｉnly

aｎalyzed

the

contｒol

princｉples，

tｈe

contｒoｌ

devｉces

seleｃtionｓ，

PLC’ｓ

Ｉ

/

O

pｏints'

dｉsｔriｂutiｏｎs

aｎd

the

ｐｒocess

ｏf

cｏｎｔroｌ

systems

FＩG

pｒｏgraｍs.

ＰLC

cｏntｒol

sｙsｔｅｍ

has

lｅｓｓ

ｃｏnnectiｏns,

smalｌ

size，

lｏｗ

power

ｃonsｕｍｐtioｎ，

higｈer

control

speed，

higheｒ

relｉａbｉliｔy，

more

coｍplｅｔｅ

ｆuncｔioｎs

ａｎd

mａny

ｏｔher

aｄvantagｅs。

Eｌｅctｒicaｌ

coｎｔrol

sｙsｔems

used

ｉn

place

oｆ

the

relaｙ

ｃoｎtrol

ｌoｇｉc，

tｏgeｔher

with

the

aｐproｐｒiate

contｒoｌ

systeｍ，

ｗｈich

creａt(yī)es

ｒichｅr

ｃontｒol

functｉonｓ

of

macｈine

aｎｄ

makｅs

more

elevatｅd

autｏmａt(yī)ion

level．Keｙｗords:Ｃ650HoｒizontalＬａt(yī)he；ElectrｉcaｌConｔｒolＰrincｉple；S7-２０0PLC；Ｌaｄｄer引言近幾十年來，工業(yè)生產(chǎn)越來越趨近于現(xiàn)代化、自動(dòng)化。車床作為機(jī)械加工工業(yè)必不可少的設(shè)備,在工業(yè)生產(chǎn)中擁有重要的地位。而傳統(tǒng)的電氣控制車床由于自動(dòng)化水平低、線路復(fù)雜、故障率高、檢修麻煩等一系列因素。已經(jīng)越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的要求，正逐漸被數(shù)控車床所取代老式的車床全部廢棄不用，會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)，所以對(duì)傳統(tǒng)車床進(jìn)行改造是一條不錯(cuò)的出路.近幾十年來,PLC的出現(xiàn)，為工業(yè)控制開辟了一片新天地，給工業(yè)控制帶來了史無前例的變革.隨著技術(shù)越來越成熟,PLC的功能也越來越全面，已經(jīng)成為許多控制領(lǐng)域的核心器件.古被設(shè)計(jì)采用ＰＬC對(duì)車床的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，這大大的簡(jiǎn)化了車床的硬件線路,降低了車床的故障率，而且輔以合適的程序，可大大提高車床的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)控功能，是傳統(tǒng)車床重新煥發(fā)新的生機(jī).車床改造的背景意義及研究狀況1．1車床改造的背景及意義現(xiàn)今社會(huì)，隨著各種技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制要求越來越嚴(yán)格。車床作為加工各種回零器件的機(jī)械，在工業(yè)生產(chǎn)中必不可少。上世紀(jì)中期數(shù)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，發(fā)展迅猛，為機(jī)械制造業(yè)開辟出一片嶄新的天地。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高,生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高[１].老式的車床采用的控制系統(tǒng),接線非常復(fù)雜，精度低,出現(xiàn)故障不易維修，一旦系統(tǒng)形成，想增加變動(dòng)功能也十分不易,并且一旦出現(xiàn)故障,檢查復(fù)雜，維修不便,工作效率低,已逐漸被各種數(shù)控機(jī)床取代。但是由于數(shù)控機(jī)床需要編程，對(duì)于數(shù)量小的特殊零件,單獨(dú)編程生產(chǎn)得不償失，所以仍需要傳統(tǒng)車床進(jìn)行生產(chǎn).隨著工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程越來越深，機(jī)床設(shè)備數(shù)控化率已經(jīng)變成評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家制造工業(yè)現(xiàn)代化水平的主要標(biāo)志.我們國(guó)家工業(yè)起步晚，雖說近幾十年發(fā)展迅速,但與歐美日本等國(guó)家相比差距很大,這嚴(yán)重的制約了我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。而機(jī)械制造業(yè)事業(yè)個(gè)國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，所以，漸漸提高我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化比率,己經(jīng)變成我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì),是我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化的重要因素之一.而這有兩條路可走：一是生產(chǎn)或進(jìn)口新的數(shù)控機(jī)床；二是對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的傳統(tǒng)機(jī)床加以改造。我國(guó)擁有基數(shù)極大的傳統(tǒng)老式機(jī)床，對(duì)于一個(gè)像我們這樣處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展期的國(guó)家,對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造，是一個(gè)極其有方便快捷且成效顯著的方法.1.２車床改造國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在歐美和日本,這些先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家除了大量制造數(shù)控機(jī)床,也有許多專門對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造公司,尤其近年來受各種因素影響,歐美日本等發(fā)達(dá)國(guó)家受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，機(jī)床制造業(yè)大受打擊,而機(jī)床改造卻因?yàn)樾枰杀镜?、見效快，而成為為為?shù)不多的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè),生機(jī)盎然,正處于發(fā)展的鼎盛時(shí)期。用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線以其獨(dú)有的特點(diǎn)廣受歡迎，已逐漸發(fā)展成為一個(gè)新行業(yè).由于我國(guó)工業(yè)起步較晚，車床改造仍處于研究階段,不少高校和科研院所已提出相應(yīng)課題，取得了不少的研究成果,相信不就得將來車床改造在我國(guó)也會(huì)成為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展起來。C650臥式車床2。1Ｃ650臥式車床簡(jiǎn)介C650臥式車床屬于中型車床，可加工的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為1020ｍm,最大工件長(zhǎng)度為3000mm.它主要由床身、光桿、絲桿、尾座、刀架、主軸變速箱、進(jìn)給箱、和溜板箱等組成［2]。C650臥式車床如圖１所示.圖１C６50臥式車床工藝過程：車床有三種運(yùn)動(dòng)形式,主運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),工件由車床上的卡盤固定好，在主軸的帶動(dòng)下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),它克服車削加工時(shí)所產(chǎn)生的絕大部分阻力；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)即為溜板驅(qū)動(dòng)刀架做縱橫移動(dòng);輔助運(yùn)動(dòng)是刀架進(jìn)行快速移動(dòng)，尾座的前后移動(dòng)以及卡盤對(duì)工件的卡緊和松開。通常要考慮被加工零件的材料屬性、零件的尺寸及精度、車刀選型、加工方式和冷卻條件等因素，然后選取合適的切削速度,以免損壞工件或刀頭[3]。其工作過程過程如下:(1)正常車削加工時(shí)機(jī)床正轉(zhuǎn),但在加工螺紋時(shí)，工件吃刀不能太深，否則會(huì)崩壞刀頭，所以需要多次往復(fù)加工。一次加工完畢后要反轉(zhuǎn)退刀,為下次加工做準(zhǔn)備。為避免亂扣，這就要求工件的轉(zhuǎn)速同刀具后退的速度要保持與車削加工時(shí)轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度一樣的比例。（2）Ｃ650臥式車床主軸由主電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng),Ｍ1正轉(zhuǎn)，主軸正轉(zhuǎn)，M１反轉(zhuǎn)，主軸反轉(zhuǎn)。（3）主電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)動(dòng)時(shí)使用直接啟動(dòng)的方法，既可以正轉(zhuǎn),也可以反轉(zhuǎn),為便于對(duì)刀，還配有點(diǎn)動(dòng)功能，點(diǎn)動(dòng)時(shí)采用串電阻減壓?jiǎn)?dòng)。因?yàn)榧庸r(shí)工件及卡盤夾子的重量比較大，加工時(shí)轉(zhuǎn)速也比較高,會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性,停車時(shí)因受慣性影響不會(huì)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng),所以必須有停車制動(dòng)功能，C65０車床的停車制動(dòng)使用速度繼電器的通斷來控制主電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng),使生產(chǎn)時(shí)的安全和效率得到保障。（4）車削加工中，由于摩擦生熱，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果不加以冷卻,會(huì)損壞工件和刀頭,所以車床還配有冷卻系統(tǒng),由Ｍ2驅(qū)動(dòng)冷卻泵為車床供應(yīng)冷卻液.（5）車床主電路上的M３是快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)后可帶動(dòng)刀架快速移動(dòng),可以提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。(６）車床通過主軸箱調(diào)節(jié)速度，主軸箱外有控制手柄，變換不同的位置，可由不同的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)比改變主軸的轉(zhuǎn)速，以便用不同的速度來加工材料性質(zhì)不同的工件,提高工件的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率。2.2C65０臥式車床改造主要內(nèi)容(１)主電動(dòng)機(jī)M1長(zhǎng)動(dòng)時(shí)，使用不經(jīng)限流電阻直接啟動(dòng)的方式。（2)主電動(dòng)機(jī)Ｍ1既能正向持續(xù)運(yùn)行,也能反向持續(xù)運(yùn)行。停轉(zhuǎn)時(shí)，使用反接制動(dòng)的方法抵消轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)現(xiàn)快速停車。(３）主電動(dòng)機(jī)M1可以正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)串電阻低壓?jiǎn)?dòng)。（4)原車床的工藝加工方法不變。（５)保留原車床控制系統(tǒng)中按鈕、手柄等手動(dòng)控制元件的作用。2．3C650車床的電氣控制原理車床電路相當(dāng)復(fù)雜,但根據(jù)各個(gè)電路的功用區(qū)分，大體由主電路，照明電路和控制電路三部分組成［４］。具體的電氣線路如圖2所示.圖2C650型臥式車床電氣控制線路2.３。1動(dòng)力電路(1)主電動(dòng)機(jī)電路電源引入與故障保護(hù):首先經(jīng)熔斷器FＵ對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行保護(hù)，然后由FU1、FR１對(duì)M1主電路進(jìn)行保護(hù),由FU4、FR2對(duì)M2主電路進(jìn)行保護(hù),再由FＵ5對(duì)M3主電路進(jìn)行保護(hù)。主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn):根據(jù)上圖進(jìn)行電氣控制電路分析可知,主電路中KM1與KＭ２控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，二者不會(huì)同時(shí)閉合.當(dāng)ＫM1閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)ＫM２閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)換相反轉(zhuǎn)。主電動(dòng)機(jī)全壓與減運(yùn)轉(zhuǎn)壓狀態(tài)：電阻R是電動(dòng)機(jī)M1的限流電阻，受KM３主觸頭控制。當(dāng)KM3閉合時(shí)，電流直接經(jīng)ＫM3主觸頭進(jìn)入電動(dòng)機(jī)M１電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)，當(dāng)KM3斷開時(shí),電流將經(jīng)過R后再進(jìn)入M1中,經(jīng)R分壓后減壓?jiǎn)?dòng)。繞組電流監(jiān)控：電流表A是用于查看電動(dòng)機(jī)Ｍ1主電路中的電流情況的,其中線圈TA套在三相電路其中一相的導(dǎo)線上，且不與該導(dǎo)線相接觸。KT常閉延時(shí)斷開觸頭閉合時(shí),電流表Ａ短接無顯示，當(dāng)觸頭斷開時(shí)，電流表A顯示主電路電流情況。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控：KＳ是速度繼電器，與M1同軸安裝，當(dāng)M1啟動(dòng)并接近額定轉(zhuǎn)速時(shí),ＫS閉合，當(dāng)M1停轉(zhuǎn)速度降低時(shí),KS重新斷開，用于電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)中。（２）冷卻泵電動(dòng)機(jī)電路M2主電路經(jīng)ＦＵ４與FR2保護(hù)后,受KM４控制,ＫM4斷開,Ｍ２停止轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)不供給冷卻液;KM4閉合，M2啟動(dòng),系統(tǒng)開始供液進(jìn)行冷卻。（3)快移電動(dòng)機(jī)電路經(jīng)ＦU5保護(hù)后.KＭ5閉合與斷開,控制M3的啟動(dòng)與停轉(zhuǎn).

TC變壓器一次側(cè)接入三相電源其中兩相，電壓為3８0V，二次側(cè)分別為兩個(gè)電路供電，一路給照明燈線路供電，電壓為36Ｖ，另一路則給車床控制線路供電,電壓為１10V.2．3。2控制線路控制線路從電路的９區(qū)至23區(qū),初始狀態(tài)時(shí),所有線圈均不通電,各個(gè)觸頭均處于不受力狀態(tài)。(1）主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制按下SＢ2，只有線圈KＭ1通電，主電路中KM1閉合，M１啟動(dòng),松開SＢ2,KＭ1立即斷開,M1停轉(zhuǎn)。（2)主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制按下SB3，20區(qū)的KM3閉合，然后又令位于11區(qū)的中間繼電器KA閉合，經(jīng)過1、2、３線路,使得KM１線圈通電。而11~１2區(qū)的KM1與1４區(qū)的ＫA閉合，完成對(duì)SB３的自鎖。主電路中KM3與KM1閉合，電阻R被短路，電源直接接入電動(dòng)機(jī)M1中，電動(dòng)機(jī)Ｍ１正轉(zhuǎn)啟動(dòng)。M１主電路中還有一個(gè)電流表,用來檢查電路中電流的大小,KＴ線圈剛剛通電時(shí)，由于剛開始時(shí)仍處于延時(shí)時(shí)間，所以此時(shí)ＫT仍然處于閉合狀態(tài),電流表Ａ處于短路狀態(tài)無顯示，當(dāng)KＴ斷開時(shí)，此時(shí)繞組電流已基本趨于正常，電流表A取消短接，按一定比例顯示出繞組電流。(3）主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制按下SB4，通過分析不難得出，ＫM3閉合，進(jìn)而導(dǎo)致KM2線圈通電，14區(qū)KA與17－１８區(qū)ＫM2全都閉合，完成對(duì)SB4的自鎖環(huán)節(jié)。主電路中KＭ2、KM3閉合,電動(dòng)機(jī)M1直接與電源接通,反轉(zhuǎn)啟動(dòng)。（4）主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制正轉(zhuǎn)制動(dòng)控制：KＳ是速度繼電器，當(dāng)M１轉(zhuǎn)速達(dá)到速度繼電器的臨界速度時(shí),相對(duì)應(yīng)的觸頭即會(huì)閉合。按下SB1,所有電機(jī)也全部斷電，但由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大,電動(dòng)機(jī)只會(huì)緩慢降速，不會(huì)立即停轉(zhuǎn)。松開SB1，KM２線圈通電，主電路中電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，與電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)慣性相抵消，電動(dòng)機(jī)迅速停車，ＫS2因速度下降重新斷開。反轉(zhuǎn)制動(dòng)控制：按下SB1，所有線圈斷電。一旦松開SB1，由電路分析可知線圈KM1將通電,電動(dòng)機(jī)Ｍ1正轉(zhuǎn)啟動(dòng),與反轉(zhuǎn)慣性相抵消，電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)，ＫS1也重新斷開。（5）冷卻泵電動(dòng)機(jī)起?？刂瓢聪拢樱?,ＫM4閉合,形成自鎖環(huán)節(jié)，主電路中M2通電，M2持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)供液。停止供液時(shí)，只需要按下SB5，Ｍ2即會(huì)停轉(zhuǎn)，冷卻泵停止供液.(6）快移電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制將刀架移至一旁，ＳＱ將閉合，進(jìn)而導(dǎo)致接觸器KM5閉合,電動(dòng)機(jī)M３啟動(dòng)。將刀架恢復(fù)到原來的位置,ＳQ重新斷開，M3將會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。(７）照明電路ＳＡ閉合,EL燈亮。SA斷開，ＥL燈滅［5］。C650臥式車床電氣原理圖中電氣元件符號(hào)及名稱如表1所示。3.系統(tǒng)元器件的概述與選擇3。1PLC類型的簡(jiǎn)介PLC即可編程控器，是針對(duì)現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制,運(yùn)用多種現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展起來的一種新型控制元件。以其功能強(qiáng)大,價(jià)格低、操作容易，運(yùn)行穩(wěn)定，逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)控制的核心元件。PLC從誕生那一刻起得到了迅猛的發(fā)展，世界各個(gè)著名電器公司幾乎都在生產(chǎn)?，F(xiàn)在在各個(gè)控制領(lǐng)域到處可見PＬＣ的應(yīng)用比較常見可編程控制器有的有德國(guó)的西門子（ＳIMATＩC）、美國(guó)的A—B和GＥ、日本的三菱和歐姆龍等。３。2PLＣ的特點(diǎn)PLＣ是綜合計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)電氣控制兩種不同的技術(shù),可以編程以進(jìn)行程序控制的器件。這也讓PLC擁有其他控制方法無法具有的優(yōu)點(diǎn):(１）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)ＰＬC針對(duì)生產(chǎn)生活使用過程中所面對(duì)的各種干擾,在軟硬件兩方面進(jìn)行了各種抗干擾的設(shè)計(jì)，可以在絕大多數(shù)的工作環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。用程序軟件來取代傳統(tǒng)控制器件的硬件線路,大大減少了接觸點(diǎn)和連線,這也大大降低了系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率。（2）適用性強(qiáng)，應(yīng)用靈活PLＣ各種各樣的型號(hào)，種類繁多,功能齊全，可以滿足各種控制要求。而且當(dāng)控制要求需要改動(dòng)時(shí),通常只需要重新編程再配合外圍電路局部調(diào)整即可，不需要更改硬件設(shè)施.(３）編程及設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便PLC的編程梯形圖，梯形圖的語言符號(hào)與電氣圖符號(hào)相似，直觀易懂，使用者經(jīng)過簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)，即可掌握梯形圖的使用方法。PLC中含有大量的“軟元件”而且又用程序軟接線代替一部分外部接線,使外部接線工作大大簡(jiǎn)化,不僅可以減少工作量,還可以減少因接線產(chǎn)生的故障。并且可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真模擬、狀態(tài)監(jiān)測(cè),對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試修改極為方便.（4)維護(hù)便捷、維修簡(jiǎn)單、功能齊全PLC有完善的自診斷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及監(jiān)視功能，可以通過其自身所帶的發(fā)光二極管和軟件提供故障信息，迅速做出處理.除了基本的功能外，PLC所提供的軟元件的觸點(diǎn)可以不限次數(shù)的運(yùn)用到系統(tǒng)中，對(duì)于復(fù)雜的控制幫助很大［６］。（5）體積小、重量輕、功耗低因?yàn)镻LC采用了微電子技術(shù)，故而其體積小、重量輕、功耗低。由于具有以上特點(diǎn)，使得PLC在控制領(lǐng)域逐漸占據(jù)統(tǒng)治地位,現(xiàn)在不管在任何地方基本上只要有控制要求，PＬＣ幾乎都能以其強(qiáng)大的功能勝任［７］。3．3ＰＬＣ型號(hào)的選擇西門子公司的S7－２00系列PＬC具有運(yùn)行速度快、有通訊功能、遠(yuǎn)程控制功能、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。S７-200系列ＰLＣ可提供5個(gè)不同的基本型號(hào)的8種ＣPU可供使用［8］，S7-2００系列ＰＬC技術(shù)參數(shù)如表2所示。在選用PLC上，由上文對(duì)Ｃ６50車床電氣控制系統(tǒng)的分析可知，輸入端口需要１３個(gè)，輸出端口需要６個(gè)，不需要聯(lián)機(jī)也不需要進(jìn)行遠(yuǎn)程控制.因此，綜合考慮各方面因素，我們決定選用ＳIMＡTICＳ7—200系列的S7-22４ＣN作為設(shè)的PLC.３.4電動(dòng)機(jī)選擇本設(shè)計(jì)僅使用PLC取代車床原有的電氣控制部分,沒有改變其功能也沒有控制要求的無變化.所以電動(dòng)機(jī)亦保留原有車床所用電動(dòng)機(jī)［9］.具體所用電動(dòng)機(jī)參數(shù)如表3所示。3．5其它元器件的選擇3。５。1交流接觸器的選擇交流接觸器是電力拖動(dòng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)必不可少的元器件之一，大多用于對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，交流接觸器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，使通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，由處于線圈中心的靜銜鐵吸動(dòng)動(dòng)銜鐵，帶動(dòng)相關(guān)的觸頭動(dòng)作,進(jìn)而完成控制作用。其主觸頭一般串接在主電路中,輔助觸頭位于控制電路中，在接受按鈕等開關(guān)的電信號(hào)后在線圈的作用下閉合或斷開,實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)的控制功能。本設(shè)計(jì)選取交流接觸器分別型號(hào)為:ＣJ2０—6３和CJ20—10。3。5.2中間繼電器的選擇中間繼電器多用在各種系統(tǒng)的控制電路之中，用來豐富電路中觸點(diǎn)的數(shù)量，它作為中間媒介，在控制電路中起傳送信號(hào)作用。本設(shè)計(jì)選用的中間繼電器型號(hào)為JＺ7－44.３．5。3保護(hù)電器的選擇(1)熔斷器熔斷器可以保護(hù)電路不受瞬時(shí)電流過大的損害。其核心部件是一截合金導(dǎo)線(俗稱保險(xiǎn)絲），熔點(diǎn)較低，當(dāng)電流正常時(shí),它起電氣連接作用，當(dāng)電流過大時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)熱,瞬間熔斷從而切斷電路，保護(hù)其他元件不受損害。本設(shè)計(jì)電路熔斷器選取型號(hào)為:ＲＬ1－１０0／100、RL1—15／2、RL1-15/6和RL1－１5/２。(２)熱繼電器熱繼電器是電流流過發(fā)熱元件使其產(chǎn)生熱量膨脹變形,以此來推動(dòng)相應(yīng)的觸頭實(shí)現(xiàn)通斷的一種電氣保護(hù)元件。主要用于交流電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)、斷相及電流不平衡運(yùn)行保護(hù)及其他電器設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。三相異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中,常常會(huì)因?yàn)楦鞣N因素導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，這被稱作過載.如果超出的負(fù)荷在合適的范圍內(nèi)，這樣的過載是允許.的如果過載情況嚴(yán)重，電動(dòng)機(jī)將會(huì)受到損害,所以,對(duì)與電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期過載現(xiàn)象,采取一些保護(hù)措施是十分必要的。選取時(shí)應(yīng)該綜合考慮電動(dòng)機(jī)的安裝環(huán)境、工作條件、過載能力、負(fù)載情況、啟動(dòng)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等各方面因素.本設(shè)計(jì)熱繼電器選取型號(hào)為：ＪR36-63和ＪR３6-20［10］.3．5.４控制開關(guān)電器的選擇(1）行程開關(guān)行程開關(guān)是利用運(yùn)動(dòng)部件的行程位置實(shí)現(xiàn)控制的電器元件。當(dāng)部件運(yùn)動(dòng)到某一指定地點(diǎn)時(shí)，即會(huì)使觸頭動(dòng)作閉合.當(dāng)部件離開時(shí)，開關(guān)在彈簧的作用力下恢復(fù)到不受力的狀態(tài)。本設(shè)計(jì)使用的行程開關(guān)型號(hào)為JLＸK１-111。（２）按鈕開關(guān)盒按鈕開關(guān)在各種各樣的控制電路中隨處可見，常常和接觸器、繼電器等搭配使用,有常閉和常開兩種,以其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，既可以以其自身按下松開對(duì)電路進(jìn)行短時(shí)間的通斷控制,還可以通過自鎖和互鎖環(huán)節(jié)長(zhǎng)時(shí)間接通電路。本次設(shè)計(jì)選擇的按鈕開關(guān)型號(hào)為L(zhǎng)A４—3H。3。5.５速度繼電器選擇速度繼電器是當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定值時(shí)觸頭動(dòng)作的繼電器。主要用于電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制電路中，當(dāng)反接制動(dòng)的轉(zhuǎn)速下降到接近零時(shí)能自動(dòng)地及時(shí)切斷電源.本次設(shè)計(jì)選擇的速度繼電器型號(hào)為JY１型速度繼電器500Ｖ、２Ａ。4.PＬＣ控制電路設(shè)計(jì)４。1PLC的硬件電路框圖ＰLC有各種型號(hào),許多不同的生產(chǎn)廠家,所以導(dǎo)致外觀五花八門,但是其硬件結(jié)構(gòu)配置基本相同.主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器(ＲAM、RO