彩色廣告牌PLC課程設計.

1、遼寧工業(yè)大學PLC技術(shù)及應用課程設計（論文）題目彩色廣告牌的PLC控制器設計院（系）：電氣工程學院專業(yè)班級：測控091班學 號： 090301009學生姓名：陳永飛指導教師：起止時間：2012.12.17-2012.12.28本科生課程設計（論文）課程設計（論文）任務及評語院（系）：電氣工程學院教研室：測控技術(shù)與儀器學號090301009學生姓名陳永飛專業(yè)班級測控091設計題目彩色廣告牌的PLC空制器設計課程設計論文 任務設計任務：按如下的時序設計彩色廣告牌的PLC控制器，按下啟動按鈕 SB!后，1環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時亮；1s后，1環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時滅，2環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時亮；又 1s后，2環(huán)的

2、內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時滅 5環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時亮，又1s后，5環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時滅，6環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時亮， 又1s后，6環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時滅， 進入下一輪循環(huán)。 按下停止按鈕SB，所有燈全滅，循環(huán)結(jié)束。設計要求：1、 根據(jù)控制要求進行方案選擇論證，即分析系統(tǒng)功能，確定系統(tǒng)的輸入/輸出信號 及類型，選擇PLC主機、傳感器和擴展模塊。2、根據(jù)輸入/輸出信號建立I/O分配表，完成PLC與輸入/輸出信號的外部接線。3、按系統(tǒng)的控制要求，設計系統(tǒng)的梯形圖。4、上機調(diào)試、完善程序。5、 按學校規(guī)定的書寫格式，撰寫、打印設計說明書一份；設計說明書應在4000字 以上。技術(shù)參數(shù)：控制按鈕額定工作電壓 220V，約定

3、發(fā)熱電流5A，信號燈額定工作電壓 220V，功率 小于0.4W , PLC觸點壽命500000次，時間誤差W 0.5S。工作、計 劃匚1、 布置任務，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)的控制要求。（1天）2、 確定系統(tǒng)的輸入/輸出信號和類型，選擇 PLC主機和擴展模塊。（2天）3、 建立I/O分配表，完成 PLC與輸入輸出信號的外部接線。（1天）4、 按系統(tǒng)的控制要求，設計系統(tǒng)的梯形圖。（2天）5、上機調(diào)試、修改程序。（1天）6、撰寫、打印設計說明書（2天）7、答辯（1天）平時：論文質(zhì)量：答辯：指導教師簽字： 總成績：年月日注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20%以百分制計算隨著改革的不斷深入，社

4、會主義市場經(jīng)濟的不斷繁榮和發(fā)展，大中小城市都在 進行亮化工程。企業(yè)為展現(xiàn)自己的形象和產(chǎn)品，一般都會采用通過霓虹燈廣告屏來 這種廣告手法，所以當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中彩色的燈管，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來達到控制的要求.這 就涉及到如何去控制霓虹燈的亮滅、閃爍時間及流動方向等諸多控制問題，如何 去快捷、可靠、簡單的去控制，成為人們考慮的重點，在這我認為PLC最適合去解決這些問題，因為PLC具有通用性強、使用方便、適應

5、面廣、可靠性高、抗干 擾能力強、編程簡單等特點。并且PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的方 面具有比較突出的優(yōu)勢，在現(xiàn)實中人們也是多通過PLC去控制霓虹燈的。本設計采用可編程控制器PLC來實現(xiàn)對彩色廣告牌的PLC控制器進行設計。 通過對PLC主機、擴展模塊的選型以及建立I/O分配完成PLC與輸入輸出信號的 外部接線來達到控制要求。關(guān)鍵字：霓虹燈；廣告牌；PLC控制I4纟乂診殳尊本科生課程設計（論文）目錄I第1章緒論 1第2章課程設計的方案 22.1概述 22.2方案論證 22.3系統(tǒng)性能分析 2第3章系統(tǒng)硬件設計 43.1 CPL及擴展模塊的選型 43.2 I/O模塊接口設計 53.3各部

6、分與CPU勺外部接線圖 6第4章軟件設計 84.1編輯語言的設計 84.2彩色廣告牌的PLC的梯形圖設計 9第5章系統(tǒng)分析與仿真 125.1故障分析與處理： 12第6章課程設計總結(jié) 13參考文獻 14iii本科生課程設計（論文）隨著社會的進步微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的智能化程度越來越高，反應 速度也越來越快，產(chǎn)片的覆蓋面也面向整個社會了，各個公司生產(chǎn)的不同PLC的 性能也越來越高。戶外霓虹燈彩色廣告是21世紀廣告業(yè)發(fā)展的趨勢，是具有音視頻功能的戶內(nèi) 外廣告展示設備，屬國際領(lǐng)先的高科技產(chǎn)品。該設備外觀新穎獨特，其面積可隨 意調(diào)整，不僅能播放音視頻廣告節(jié)目，而且四面還可裝固定燈箱廣告位，現(xiàn)各地

7、 政府都鼓勵推行，陸續(xù)取消帆布廣告。目前國際市場對全色屏的關(guān)注與日俱增， 在處理技術(shù)和制作工藝方面作出許多努力，解決了一系列影響圖象質(zhì)量的問題，這里包括掃描變換、圖象增強、噪聲抑制、反伽馬修正以及編碼壓縮、通訊以及 與接口的問題等，取得重要成果。我國的屏幕廣告牌產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模，經(jīng)過幾年的發(fā)展，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計，至2008年底，年度銷售總額在1億元以 上的企業(yè)有20多家，其銷售總額達50億元左右，占行業(yè)市場總額的 70%以上。 全國從事PLC控制的廣告牌的各類企業(yè)有100余家。我國屏幕廣告牌產(chǎn)業(yè)在規(guī)模 發(fā)展的同時，產(chǎn)品技術(shù)推陳出新，一直保持比較先進的水平。90

8、年代初即具備了成熟的16級灰度256色視頻控制技術(shù)及無線遙控等國先進水平技術(shù)， 上海世博會 的籌建中，廣告牌就得到了相當廣泛的應用。廣告牌是采用PLC控制，通過燈珠的亮滅來顯示文字，各部分組件都是模 塊化結(jié)構(gòu)的顯示器件。通常由顯示模塊、控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)組成。顯示模塊由 霓虹燈組成的點陣構(gòu)成，負責發(fā)光顯示；控制系統(tǒng)通過控制相應區(qū)域的亮滅，可 以讓屏幕顯示文字、圖片、視頻等內(nèi)容，恒舞動卡主要是播放動畫的；電源系統(tǒng) 負責將輸入電壓電流轉(zhuǎn)為顯示屏需要的電壓電流。霓虹燈廣告屏幕廣告牌系統(tǒng)也 分為硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)。3第2章課程設計的方案2.1概述本實驗要求是按時序設計彩色廣告牌的 PLC控制器，按下啟

9、動按鈕SB1后，1 環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時亮；1s后，1環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時滅，2環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同 時亮；又1s后，2環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時滅5環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時亮，又 1s 后，5環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時滅，6環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時亮，又 1s后，6環(huán)的內(nèi)環(huán) 和外環(huán)同時滅，進入下一輪循環(huán)。按下停止按鈕SB2,所有燈全滅，循環(huán)結(jié)束。2.2方案論證方案一采用繼電器控制，需要外部接線。操作比較復雜，控制上容易出錯。 方案二采用PLC控制，PLC控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定，并且不需要外部接線，易操作， 屬于無觸點控制，容易被被人們接受，綜上所述應當選擇方案二來對彩色廣告牌 的PLC控制器進行設計2.3系統(tǒng)性能分析簡單的PLC控制

10、系統(tǒng)是由中央處理器、存儲器、I/O模塊、電源等構(gòu)成的。 其中CPU是PLC的控制中樞，它是由控制器和運算器組成它采用掃描方式工作， 每一次掃描要完成以下工作：PLC的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工 作狀態(tài)數(shù)據(jù)現(xiàn)代PLC都采用半導體存儲器作為它的存儲器一類是RAM（隨機存 取存儲器），可以隨時由 CPU對它進行讀出和寫入；另一類是 ROM（只讀存儲 器）,CPU只能從中讀取而不能寫入.RAM用來存放各種暫存的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及 用戶正在調(diào)試的程序,ROM用來存放監(jiān)控程序及用戶已調(diào)試好的程序，這些程序事 先固化在ROM芯片中,開機后便可運行其程序/O模塊的主要工作是信息數(shù)據(jù)的 輸入與輸出，

11、輸入信號有兩類：一類是從按扭、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位 開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；另一類是由電 位器、熱電偶、測速發(fā)電機、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。編 程器除了用來輸入和編輯用戶程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時梯 形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連接在可編程序控制器上， 將它取下來后可編程序控制器也可以運行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修 時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用?？删幊绦蚩刂破饕话闶褂?20V交流電源。可編程序控制器內(nèi)部的直流穩(wěn)壓 電源為各模塊內(nèi)的元件提供直流電壓。某些可編程序控制器可以為輸入電

12、路和少 量的外部電子檢測裝置（如接近開關(guān)）提供24V直流電源。驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的直流電源一般由用戶提供。本科生課程設計（論文）第3章系統(tǒng)硬件設計3.1 CPU及擴展模塊的選型在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選 型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則 選型所選用PLC應是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、 功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和

13、估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和 動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。 CPU 224可方便地用數(shù)字量和模擬量擴展模塊進行擴展。可使用仿真器對本機輸 入信號進行仿真，用于調(diào)試用戶程序如圖 3.1.圖3.1 CPU224實物圖如果用機械觸點給S7-200 CPU供電或其它數(shù)字量擴展模板供電，該機械觸點 將發(fā)送1信號到數(shù)字量輸出大約50 ms在設計時必須考慮到這一點，尤其是使 用短脈沖響應時間的裝置時。如果由于感性開關(guān)次數(shù)過頻或異常，造成輸出

14、過熱， 輸出點會關(guān)閉或損壞。如果輸出發(fā)出的熱量超過0.7J ，致使感性負載關(guān)閉，則說 明輸出可能過熱或損壞。為了消除這種限制，可以與負載并聯(lián)一個抑制回路。但這些組件應根據(jù)具體應用正確選配EM222 D04x繼電器輸出模板與其它S7-200模板的FM額定值不同。該模板為T4額定值，而對于FM Class I, Division Groups A、B C和D危險條件，額定值為 T4A圖3.2.圖3.2 EM222實物圖3.2 I/O模塊接口設計PLC擴展模塊一共有以下6種：輸入擴展模塊EM221 :共3種產(chǎn)品，8點和16點DC 8點AC。輸出擴展模塊EM222共5種產(chǎn)品，8點和4點DC 8點AC

15、8點和4點繼電 器。輸入/輸出混合擴展模塊EM223 :共6種產(chǎn)品，其中DC輸入/DC輸出的有3 種DC輸入/繼電器輸出的有3種，它們對應的I/O點數(shù)分別為4點、8點和16點。 模擬量輸入擴展模塊EM231共3種產(chǎn)品，4點AI、兩路熱電阻輸入和4路熱點 偶輸入。模擬量輸出擴展模塊EM232兩路模擬量輸出擴展模塊。模擬量輸入/輸出擴 展模塊EM235: 4路AI和一路AO的擴展模塊。本設計本實驗用的I/O 1入12出，所以用CPU224與一個輸出擴展模塊 EM222 4點DC既可以滿足要求，I/O分配如表3.1。I/O分配表3.1CPU224地址名稱及作用輸入I0.7啟動開關(guān)輸出Q0.01環(huán)的內(nèi)

16、環(huán)燈Q0.11環(huán)的外環(huán)燈Q0.22環(huán)的內(nèi)環(huán)燈Q0.32環(huán)的外環(huán)燈Q0.43環(huán)的內(nèi)環(huán)燈Q0.53環(huán)的外環(huán)燈Q0.64環(huán)的內(nèi)環(huán)燈Q0.74環(huán)的外環(huán)燈Q1.05環(huán)的內(nèi)環(huán)燈Q1.15環(huán)的外環(huán)燈EM222Q2.06環(huán)的內(nèi)環(huán)燈Q2.16環(huán)的外環(huán)燈3.3各部分與CPU勺外部接線圖CPU的外部接線圖與指示燈的連接如圖3.31L Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 2L Q0.4 Q0.5 Q0.6 3L Q0.7 Q1.0 Q1.1 GND L1 ACCPU2241M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 2MI1.0 I1.1I1.2 I1.3 I1.4 I1.5

17、 M L+DC24圖3.3 CPU224外部接線圖5本科生課程設計（論文）71L Q2.0Q2.1GND L1 ACEM2221M M L+圖3.4 EM222的連接圖第4章軟件設計4.1編輯語言的設計可編程控制器程序設計語言：在可編程控制器中有多種程序設計語言，它們是梯形圖語言、布爾助記符語言功能表圖語言功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語 言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設計語言，它通常由一系列指令 組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡單的控制功能，例如，代替繼電器、計數(shù)器、 計時器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴展或增強指令集，它們也能執(zhí)行其它 的基本操作。功能表圖語言和語句描述語言是

18、高級的程序設計語言，它可根據(jù)需 要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操縱和其他基本程序設計 語言無法完成的功能。功能模塊圖語言采用功能模塊圖的形式，通過軟連接的方 式完成常用的程序設計語言是：梯形圖程序設計語布爾助記符程序設計語言（語 句表）。梯形圖（Ladder Diagram）程序設計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序 的一種程序設計語言。采用梯形圖程序設計語言，即程序采用梯形圖的形式描述。 這種程序設計語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果，每個梯級是一個 因果關(guān)系。在梯級中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在 后面梯形圖程序設計語言是最常用的一種程序設計

19、語言。它來源于繼電器邏輯控 制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為 熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛 的應用。梯形圖程序設計語言的特點是：（1）與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和 對應性；（2）與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對電氣技術(shù)人員來說，易于撐握 和學習；（3）與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點是，梯形圖中的能流（ Power Flow）不是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的繼電器，因此，應 用時，需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對待；（4）與布爾助記符程序設計語言有對應關(guān)系，便于相互的轉(zhuǎn)換和程序

20、的檢查。i 劈本科生課程設計（論文）4.2彩色廣告牌的PLC的梯形圖設計1環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時亮；1s后，1環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時滅，2環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時亮；又1s后，2環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時滅。其梯形圖如下所示:POU ConmentNetwork 1Network Title9Network Comment10.7SMO.Network 210. 7M0.0MOVBENENO1 11 r 1M10. 41-INOUTHotwork 3E105環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時亮，又 1s后，5環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時滅，6環(huán)的內(nèi)環(huán)和外 環(huán)同時亮，又1s后，6環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)同時滅。其梯形圖如下所示：循環(huán)點亮，其梯形圖如下所

21、示:本科生課程設計（論文）13Netwofk 9M10.4Q10Network 10M1D.5Q2.0Network 11第5章系統(tǒng)分析與仿真5.1故障分析與處理：當PLC的工作狀態(tài)發(fā)生異常情況時，應先找出故障的部位，分清故障現(xiàn)象， 分析原因，排除故障。1、ERR燈亮時先將PLC工作方式由“RUN”置為“PROG” , 此時有兩種可能：一種是ERR燈亮，可以確定是“總體檢查”出錯，可用編程工 具檢查程序，并做出修改；然后重新運行 PLC。另一種ERR燈亮，則可能是“自 診斷”出錯，可檢查表中所列項。2、ALARM燈亮假設為系統(tǒng) WATCHDOG定時 器出錯，先將PLC工作方式由“RUN切換到“

22、PROG ,然后斷開電源重新啟動。 此時可能出現(xiàn)以下3種情況：1、ALARM燈又亮回來，可能是FP1有問題，應與 廠家聯(lián)系。2、ALARM燈滅了，但ERF燈亮了，此時可按ERR故障處理。3、系 統(tǒng)工作正常，則可將工作方式從“ PROG”切換到“ RUN ,如果ALARM燈又亮 則說明程序執(zhí)行時間過長。4、所有指示燈都不亮時，先檢查電源連線情況，再檢 查PLC的電源是否在額定范圍內(nèi)。若以上檢查結(jié)果均正常則考慮：1、用于輸入的內(nèi)裝直流電源的輸出導線連接情況。2、若PLC與其他的設備共用電源線是否 接到其他設備上了。如果PLC上的指示燈是瞬間閃亮，則說明電源的供電容量不 足。如果一切正常的情況下實驗

23、結(jié)果的仿真圖如圖 5.1。ifRMi * FT幵（口）圖5.1系統(tǒng)仿真圖第6章課程設計總結(jié)我設計的是彩色廣告牌的PLC控制器設計，設計中遇到不少困難，這對自己是一 個考驗，剛開始拿到題目的時候頭緒并不是很多，通過查閱資料及老師的幫助才 使我對整個系統(tǒng)有了一定的認識。，在設計前我重新學習了一遍PLC勺知識模塊的 本次設計是在老師的悉心指導下完成的。設計中提出了許多指導性的意見，為設 計論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導和幫助。老師的嚴謹治學、不斷探索 的科研作風，敏銳深邃的學術(shù)洞察力，孜孜不倦的敬業(yè)精神，給我留下了深刻的 印象，使我受益良多。我懂得了如何運用所學的知識。經(jīng)這次的課程設計，使得我對PLC勺掌握進一步的增強，加深了對PLC勺理解, 并對PLC產(chǎn)生了濃厚的興趣，但是我也深深的知