基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于PLC班專(zhuān)級(jí)業(yè)電氣自動(dòng)化機(jī)電工程系所在系指導(dǎo)老師完成時(shí)間年月日至年月日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(guò)霓虹燈廣告屏來(lái)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問(wèn)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PLCPLCPLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順PLC去控制霓虹燈的。關(guān)鍵詞?西門(mén)子S7-200?霓虹燈;發(fā)展?jié)摿?Ceaselessnessreformingsubsequentlythorough,theeconomyceaselessnessprosperousmiddle-sizedandsmallcitiesaalltheprogress.todisplayselfandtheproduct,thegeneralcityadoptbyneonscreenthereforethinkingthatweonthestreet,themiscellaneousneonofbothofthebeeverywhere.dealswithaofcontrolproblemssuchasgoout,thedirectiononthehowtotocontrolaneonrightaway,howtogorapid,,simple,theprioritythatconsiders,IthatPLCproblems,strong,totothelavatory,adapttoofPLCGeneralbroad,thehigh,anti-interferenceabilityofreliabilitystrong,thewaitsacharacteristicsimplelythis.controlscontrollingespeciallyproperordertheindustrialautomationcomparativelyoutstandingadvantage,realgo-betweensaretoaneonmuchbyKeywords?siemensS7-200;potential2目錄1目錄341.141.241.3562.1霓虹燈的工作原理62.262.39133.1133.2的結(jié)構(gòu)133.3的工作原理143.4應(yīng)用特點(diǎn)17第四章、霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)194.1194.2204.3I\O分配表及型號(hào)選擇214.4224.523255.1255.2262728293第一章、引言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(guò)霓虹燈廣告屏來(lái)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(jiàn),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(yǔ)或宣傳畫(huà)來(lái)達(dá)到宣傳的效果?大這我認(rèn)為PLCPLCPLC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(guò)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”“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”霓45成所需的文字或圖案?然后再用1只電壓為1萬(wàn)多伏的變壓器供電?使之發(fā)光。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)的氣題?特在霓虹燈管上加1個(gè)特殊的電磁閥門(mén)?并在霓虹燈使用一段時(shí)間以后再往種燈不僅壽命短、制作工藝復(fù)雜?而且造價(jià)昂貴?很難普及。4在1907年至1910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(yú)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%維護(hù)到位?是用戶的首選單位。第二類(lèi)?沒(méi)有營(yíng)業(yè)執(zhí)照掛靠其它單位?這類(lèi)“單位”專(zhuān)業(yè)性不強(qiáng)?產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)保證?后期維護(hù)不到位。后期維護(hù)根本談不上。的標(biāo)志之一。5第二章、霓虹燈變壓器的設(shè)計(jì)2.1霓虹燈的工作原理陰極位降大約為100一20伏?為正離子加速提供能量。當(dāng)外電源電路接通后?變的開(kāi)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)與部件結(jié)構(gòu)如圖2-2圖2-2霓虹燈的結(jié)構(gòu)6格分為:Ф6Ф7Ф8Ф9Ф10Ф12Ф18等;以玻璃材質(zhì)分:鈉玻璃管(俗稱(chēng)石灰料玻璃管)及鉛玻璃管<又稱(chēng)紅丹料玻璃管)()為采用的鈉鈣玻璃內(nèi)氧化錳雜質(zhì)含量過(guò)大;:玻璃中的納原子向玻管的內(nèi)表擴(kuò)散?;如果在彎制過(guò)程中加溫過(guò)甚?玻璃中的納原璃?其耐候性、使用壽命大大超過(guò)鈉玻璃。玻璃管可以是透明的(俗稱(chēng)明管)(俗稱(chēng)粉管)不一樣的發(fā)光光譜特性。以氖氣最為常見(jiàn)?發(fā)紅色光?此時(shí)氖氣不僅參與放電?輻射25371000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?7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?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。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80W12米的功耗不大于105W3OO8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)市場(chǎng)上逐漸成為主流的6到8件優(yōu)選和易損器件的保護(hù)?以期提高可靠性和性?xún)r(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(jiàn)圖2-3。圖2-3霓虹燈電子變壓器線路圖9工作原理為:220V交流電經(jīng)Dl-D4C2和C3C2和C3聯(lián)接點(diǎn)的電壓在15VR1R2穩(wěn)定155V電壓。A1是按的R1C1由R5R6C4D6和D7220V直流電經(jīng)R6對(duì)C4C4電壓上升到某D7T2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T2T2C3通過(guò)BL3和T2L1、L2和L31L3?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?C2T1L3和BL3和B的初級(jí)的放電電流的方向與先前正T1T2R8R9分別是三極管T1T2D6的作用是把觸發(fā)起振后C4R10和C6有保護(hù)T1、T2三極管和改善波形R4C1D5R7C5R11及SCRR4是過(guò)流電C1C5可消除干擾信號(hào)及開(kāi)機(jī)保護(hù)?單向可控硅SCR護(hù)T1T2。保護(hù)線路一旦起作用?待故障排除后?重新開(kāi)機(jī)才能恢復(fù)正常工作。⑴功率管的選擇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2.1Ф12/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。10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/正常亮度電壓/電流240V電流BUT11A6M7M8M6M7M8M7M8M120V/230mA150V/315mA180V/354mA105V/230mA140V/308mA180V/346mA150V/284mA190V/338mA150V/270mA170V/325mA200V/387mA150V/276mA180V/326mA190V/375mA381mA422mA430mAD1403BU508BU508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(méi)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。⑵保護(hù)線路的設(shè)計(jì)圖2.2100/2875L1L2匝數(shù)均為5L3匝數(shù)為8匝?阻值均為3.3Ω/W8R7R72.4。當(dāng)R7R7阻值取6.5K8米負(fù)載輸入電壓大于240V?起始保護(hù)電流?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?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?34566.58MA?430450465490500515⑶使用情況R7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)二極管?防止CE反向擊穿。耐壓要到275V?防止擊穿損壞。12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(chēng)可編程序控制器PLC?ProgrammableLogicController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)的硬件系統(tǒng)由微處理器(CPU)(EPROM)(I/OI/O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?13電源輸入信號(hào)輸入部件微處理器運(yùn)算器輸出部件受控元件控制器外設(shè)接口擴(kuò)展接口擴(kuò)展單元外部設(shè)備存儲(chǔ)器EPROM圖3-2PLC硬件結(jié)構(gòu)圖的軟件系統(tǒng)是指EPROM3.3PLC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每次掃描過(guò)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。14PLC輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入?并將其寫(xiě)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?有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。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(wú)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(shū)有4點(diǎn)?是控制規(guī)模最小的。PLC檔次最高的應(yīng)屬CPU226CPU226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(jiàn)圖3-3。15圖3-3S7-200PLC結(jié)構(gòu)⑴CPU221本機(jī)集成6輸入/4輸出共10個(gè)數(shù)字量I/OI/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。⑵CPU222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。⑶CPU224本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O7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。16⑷CPU226本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？梢赃B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?？赏耆m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)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現(xiàn)不同的控制要求?因此具有很大的靈活性、通用性。217種工作環(huán)境和條件()PLC采用了集PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)施?使其可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。3PLC讀懂程序和編寫(xiě)、修改程序。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)?幾乎不需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)知識(shí)。就可以使用。4現(xiàn)代PLCA/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(guò)程監(jiān)控等。因此?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由于PLC且PLC現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備。程序控制器以及其附屬單元都是固定專(zhuān)用等等。18第四章、霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1需求分析3-1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:⑴該廣告屏中間8,時(shí)間間隔均為1S,8個(gè)霓虹燈字全亮后,顯示10S,再反過(guò)來(lái).全滅后,停亮2S,再?gòu)念^開(kāi)始運(yùn)行,周而復(fù)始。⑵廣告屏四周的流水燈共24只,一直亮。⑶系統(tǒng)有單步\連續(xù)控制,有啟動(dòng)和停止按鈕。⑷系統(tǒng)霓虹燈字,白幟燈的電壓及供電電源均為市電220V。194.2PLC接線圖SB1SB2SB3Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7I0.0I0.1I0.2COM220v圖4-2接線圖的設(shè)計(jì)204.3I/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(jiàn)表4.3。地址I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7注釋啟動(dòng)按鈕停止按鈕單步/霓虹燈1霓虹燈2霓虹燈3霓虹燈4霓虹燈5霓虹燈6霓虹燈7霓虹燈8表4-3I/O分配表通過(guò)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/1024點(diǎn)數(shù)字量I/O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。214.4控制流程的設(shè)計(jì)開(kāi)始返回圖4-4流程圖的設(shè)計(jì)224.5梯形圖的設(shè)計(jì)232425圖4-5梯形圖的設(shè)計(jì)26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(wèn)題的?第一個(gè)就是程序的步數(shù)太體的思路還是一樣的?仿真圖如下?霓虹