霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、內(nèi)容摘要當(dāng)今社會(huì)，競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，為了更好的宣傳自己的產(chǎn)品，提高競(jìng)爭(zhēng)力，廣告發(fā)揮著越來(lái)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(gè)點(diǎn)亮，時(shí)間間隔為1S，全部點(diǎn)亮后顯示10S，再?gòu)?到1逐個(gè)熄滅，間隔為1S，全滅后停亮2S，再?gòu)?到1逐個(gè)點(diǎn)亮，間隔1S，全亮后顯示5S,再?gòu)?到8逐個(gè)熄滅，全滅后停亮2S。然后重復(fù)運(yùn)行。同時(shí)，周?chē)?4個(gè)流水燈四個(gè)一組，奇數(shù)燈兩個(gè)一組，從1、3開(kāi)始，輪流亮一秒，移動(dòng)一定時(shí)間后，偶數(shù)流水燈兩個(gè)一組，從24、22開(kāi)始，倒著輪流亮一秒，移動(dòng)相同時(shí)間，如此循環(huán)往復(fù)。啟動(dòng)后，燈管和流水燈同時(shí)運(yùn)行，關(guān)閉時(shí)，

2、燈管和流水燈可以同時(shí)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(hào)數(shù) 33.2 PLC類(lèi)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(hào) 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(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展，各個(gè)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(lái)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(jiàn)，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(yǔ)或宣傳畫(huà)來(lái)達(dá)到宣傳的效果。這些燈的亮滅、閃爍時(shí)間及流動(dòng)方向等均可以通過(guò)PLC來(lái)達(dá)到控制的要求?？删幊踢壿嬁刂破鱌LC，英文全稱Programmable Logic Control

4、ler，是一種專門(mén)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(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說(shuō)有半導(dǎo)體的地方就有PLC。作為自動(dòng)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(dòng)化控制特別是在順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。對(duì)于該霓虹燈廣告屏的的設(shè)計(jì)，采用PLC控制系統(tǒng)來(lái)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(gè)定時(shí)器來(lái)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(gè)連續(xù)動(dòng)作信號(hào)，當(dāng)有啟動(dòng)信號(hào)輸入時(shí)，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)燈管和流水燈同時(shí)按要求運(yùn)行，只要不輸入停止信號(hào)，燈管和流水燈就會(huì)周而復(fù)始的運(yùn)行下去；當(dāng)給系統(tǒng)一個(gè)單步動(dòng)作信號(hào)，并且有啟動(dòng)信號(hào)輸入時(shí)，燈管和流水燈同時(shí)按要求運(yùn)行，循環(huán)一個(gè)周期后，不再循環(huán)；在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，當(dāng)有燈管和流水燈同時(shí)停止信號(hào)輸入時(shí)，燈管和流水燈同時(shí)停止工作，如果輸入的信號(hào)只是燈管停止信號(hào)，則燈管停止工作，流水燈繼續(xù)運(yùn)行，如果輸入信號(hào)是流水燈停止信號(hào)，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(gè)霓虹燈廣告屏需要有連續(xù)/單步模式信號(hào)、啟動(dòng)信號(hào)、同時(shí)關(guān)閉信號(hào)、流水燈關(guān)閉信號(hào)、燈管關(guān)閉信號(hào)；并且控制著8個(gè)燈管和24個(gè)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(chǔ)器邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)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(jiàn)的控制結(jié)構(gòu)，并且結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)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(shí)

7、器和SM0.5來(lái)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(hào)數(shù)量本設(shè)計(jì)需要有連續(xù)/單步動(dòng)作選擇開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)按鈕，同時(shí)關(guān)閉按鈕，流水燈關(guān)閉按鈕，燈管關(guān)閉按鈕，共5個(gè)輸入信號(hào)；要控制8個(gè)燈管，24個(gè)流水燈共32個(gè)輸出信號(hào)。3.2 PLC類(lèi)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(zhēng)最佳的性價(jià)比。選擇時(shí)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(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小，一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)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(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)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(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)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(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)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(jià)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(duì)于

9、一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足，對(duì)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(kāi)關(guān)量控制，控制較簡(jiǎn)單，所以綜合考慮，選用西門(mén)子公司的一種小型PLC，S7-200系列，其價(jià)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(shí)更加簡(jiǎn)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(gè)輸入，32個(gè)輸出，所以采用CPU224,由于輸出點(diǎn)較多，因此要再增加3個(gè)EM222擴(kuò)展模塊。3.4 I/O點(diǎn)的分配與編號(hào)I/O點(diǎn)的分配和編號(hào)見(jiàn)表3-1 I/O地址分配表。表3-1 I/O地址分配表控制信號(hào)信

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

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

12、水燈17L25Q4.0流水燈18驅(qū)動(dòng)信號(hào)流水燈18L26Q4.1流水燈19驅(qū)動(dòng)信號(hào)流水燈19L27Q4.2流水燈20驅(qū)動(dòng)信號(hào)流水燈20L28Q4.3流水燈21驅(qū)動(dòng)信號(hào)流水燈21L29Q4.4流水燈22驅(qū)動(dòng)信號(hào)流水燈22L30Q4.5流水燈23驅(qū)動(dòng)信號(hào)流水燈23L31Q4.6流水燈24驅(qū)動(dòng)信號(hào)流水燈24L32Q4.73.5 I/O接線圖I/O接線圖見(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)圖4-2 梯形圖。圖4-2 梯形圖4

13、.3指令表指令表見(jiàn)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(dòng)和關(guān)閉都利用常開(kāi)按鈕，連續(xù)/單步模式的轉(zhuǎn)換應(yīng)用了選擇開(kāi)關(guān)。編程過(guò)程中應(yīng)用了大量的加法指令、移位指令、傳送指令，來(lái)實(shí)現(xiàn)燈的輪流亮滅，利用定時(shí)器來(lái)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(zhǎng)度。這個(gè)程序雖然長(zhǎng)，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(lái)比較簡(jiǎn)單，容易操作。能夠滿足控制要求。但其中也存在著一些問(wèn)題和不足之處，雖然經(jīng)過(guò)多次修改，不斷簡(jiǎn)化程序，但最終成稿的設(shè)計(jì)還是 過(guò)長(zhǎng)。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(guò)來(lái)轉(zhuǎn)

14、一圈。如果加入一些計(jì)數(shù)器，可能會(huì)實(shí)現(xiàn)奇數(shù)燈轉(zhuǎn)n（n>6）秒，偶數(shù)燈再反過(guò)來(lái)轉(zhuǎn)相同的時(shí)間。如果利用循環(huán)控制結(jié)構(gòu)，是不是會(huì)使程序更簡(jiǎn)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(shí)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(gè)過(guò)程中，我遇到了許多困難。剛拿到課題的時(shí)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(duì)我來(lái)說(shuō)還是有很大的挑戰(zhàn)性的，為了弄清設(shè)計(jì)的步驟，開(kāi)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(lái)，就明白了設(shè)計(jì)的大致方向。剛開(kāi)始雖然做的很

15、慢，但隨著對(duì)指令的熟悉，漸漸感覺(jué)比較得心應(yīng)手。兩周的時(shí)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(guò)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(wèn)題的方法。其次，對(duì)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(shí)，提高了實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力。積累了許多設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)我也認(rèn)識(shí)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€(gè)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(mén)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(lái)對(duì)我的養(yǎng)育之恩，他們不辭勞苦供我上學(xué)，不求回報(bào)；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(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，老師耐心的輔導(dǎo)我們，給我們答疑，教會(huì)我們很多東西。在生活上，老師也給予了我們無(wú)微不至的關(guān)懷。老師是個(gè)認(rèn)真負(fù)責(zé)的好老師，每天都花很多時(shí)間在教室?guī)屯瑢W(xué)們解決問(wèn)題，風(fēng)雨無(wú)阻。老師也是一個(gè)很?chē)?yán)謹(jǐn)?shù)睦蠋?，?duì)我們的設(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(gè)人對(duì)所有幫助過(guò)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(gè)掃描周期。SM0.5：占空比為50%的時(shí)鐘脈沖。產(chǎn)生周期為1S的時(shí)鐘脈沖。I:輸入Q:輸出T：定時(shí)器S:置位指令R:復(fù)位指令SCR：順控開(kāi)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(dòng)與控制.北京：電子工業(yè)出版社，20112于慶廣.