基于PLC的廣告燈控制系統(tǒng)設計

1、Anhui Vocactional & Technical College of Industry & Trade畢 業(yè) 論 文基于PLC的廣告燈控制系統(tǒng)設計The design of control system based on PLC advertising lamp所在系院： 電氣與電子工程系 專業(yè)班級： 電氣自動化一班 學生學號： 2014 學生姓名： 指導教師： 2016年5月10日Anhui Vocactional & Technical College of Industry & Trade畢業(yè)設計說明書基于PLC的廣告燈控制系統(tǒng)設計The de

2、sign of control system based on PLC advertising lamp所在系院：電氣與電子工程系專業(yè)班級：電氣自動化一班學生學號：2014學生姓名：指導教師：2016年5月10日安徽工貿職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書系（院） 電氣與電子工程系 專業(yè) 電氣自動化 班級 14級電氣一班 學生姓名 學號 一、題 目： 基于PLC的廣告燈控制系統(tǒng)設計 二、內容與要求：三、設計（論文）起止日期：任務下達日期： 年 月 日完成日期： 年 月 日 指導教師簽名： 年 月 日四、教研室審查意見：教研室負責人簽名： 年 月 日安徽工貿職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）指導教師、評

3、閱人評語專業(yè)、班級 14級電氣一班 學生姓名 完成日期 題 目： 基于PLC的廣告燈控制系統(tǒng)設計 畢業(yè)設計（論文）共 13 頁，其中：圖 3幅，表3 個指導教師評語： 建議成績 指導教師（簽名）： 年 月 日評閱人評語： 建議成績 評閱人（簽名）： 年 月 日安徽工貿職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）成績評定專業(yè)、班級 13級電氣自動化（1）班學生姓名 完成日期 2016.5.10 題 目： 基于PLC的廣告燈控制系統(tǒng)設計 畢業(yè)設計（論文）共 頁，其中：圖 幅，表 個畢業(yè)設計（論文）指導小組評定意見： 畢業(yè)論文成績的評定：指導教師審閱成績（70%）評閱教師評閱成績（30%）總 分系（院）負責人簽名：

4、 年 月 日基于廣告燈的PLC控制系統(tǒng)設計摘要 隨著我國經濟的高速發(fā)展，微電子技術、計算機技術和自動控制技術也得到了迅速的發(fā)展，可編程控制器技術已經進入一個嶄新的時代，其應用越來越廣。廣告燈做為一種現(xiàn)代化的工具，與人們的日常生活緊密相關，隨著人們對其要求的提高，廣告燈燈光控制得到了快速發(fā)展，其邏輯控制已由可編程控制器代替原來的繼電器控制。本設計采用可編程邏輯控制器（PLC）對廣告燈進行控制，通過合理的選擇和設計，提高了廣告燈的控制水平，并改善了廣告燈燈光控制的可靠性，使廣告燈控制達到了較為理想的控制結果。關鍵詞：可編程控制器（PLC） 技術 廣告燈 控制 The design of contr

5、ol system based on PLC advertising lampAbstract Along with the rapid development of economy, microelectronics technology, computer technology and automatic control technology is also obtained a rapid development and PLC technology has come to a new era, the used more and more widely. Advertising lig

6、ht as a modern tools, and People's Daily life closely related, as people to the improvement of its requirements, advertisement lamp lighting control are growing rapidly, its logic control already by programmable controller instead of the original relay control. This paper by using the programmab

7、le logic controller PLC to advertising light control, through the reasonable choice and design, improve the advertisement lamp control level, and improve the reliability of the control lights advertising lamp, make advertisement lamp to control the ideal control results. Keywords：Programmable contro

8、ller PLC skill Advertising lights Automatic control 目 錄第1章 緒論11.1 選題意義11.2 本設計的主要內容1第2章 可編設程序器概述22.1 PLC的組成22.2 PLC的工作原理22.3 PLC型號的選擇3第3章 總體方案53.1 控制要求53.2 主要內容5第4章 硬件設計64.1 PLC的外部接線圖64.2 I/O口分配74.3 系統(tǒng)所需硬件及注意事項7第5章 軟件設計85.1 PLC控制梯形圖85.2 PLC控制指令表10結 論11參考文獻12致 謝13第1章 緒論1.1 選題意義隨著改革的不斷深入,社會主義市場經濟的不斷繁榮

9、和發(fā)展,大中小城市都在進行亮化工程。企業(yè)為宣傳自己企業(yè)的形象和產品,均采用廣告手法之一:霓虹燈廣告屏來實現(xiàn)這一目的.當我們夜晚走在大街上,馬路兩旁各色各樣的霓虹燈廣告均可以見到,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。選擇這個題目作為畢業(yè)設計，即能通過設計熟悉學習過的PLC的知識，還能提高自己的設計能力，并且PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的

10、將來，是無法取代的。在一定程度上提高自己以后在找工作的成功率。所以我選擇了這個題目。1.2 本設計的主要內容本設計的主要內容即是：用PLC控制一個自動閃爍的廣告牌，其內容為“安徽工貿職業(yè)技術學院歡迎您”，這13個字用13個燈點亮并實現(xiàn)閃爍。具體包括：可編程序控制器概述,總體方案，硬件的設計，軟件設計等。第2章 可編設程序器概述2.1 PLC的組成PLC的具體組成，有CPU、存儲器、輸入和輸出（I/O）模塊、接口電路、電源。如圖2-1。電源輸入單元中央處理器 （CPU）輸出單元存儲器外設接口I/O擴展口 圖2-1 PLC的組成2.2 PLC的工作原理當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段

11、，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。（1） 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2） 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用

12、戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷

13、新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。（3） 輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出，同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區(qū)別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，即一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新

14、等所有時間的總和。2.3 PLC型號的選擇隨著PLC技術的發(fā)展，PLC產品的種類也越來越多。不同型號的PLC其結構形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術經濟指標有著重要意義。PLC的選擇主要應從PLC的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網能力等方面加以綜合考慮。PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下，力爭最佳的性能價格比。選擇時主要考慮以下幾點：（1） 合理的結構型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結構型式。整體式PLC的每一個IO點的平均價格比模塊式的便宜

15、，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便,在IO點數(shù)、輸入點數(shù)與輸出點數(shù)的比例、IO模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復雜的控制系統(tǒng)。（2） 安裝方式的選擇PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠程IO式以及多臺PLC聯(lián)網的分布式。集中式不需要設置驅動遠程IO硬件，系統(tǒng)反應快、成本低；遠程IO式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠程IO可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設驅動器和遠程IO電源；多臺PLC聯(lián)網的分布式適用于多臺設備分別獨立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。（3） 相應

16、的功能要求一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，對于只需要開關量控制的設備都可滿足。對于以開關量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶AD和DA轉換單元，具有加減算術運算、數(shù)據傳送功能的增強型低檔PLC。對于控制較復雜，要求實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網等功能，可視控制規(guī)模大小及復雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。（4） 響應速度要求PLC是為工業(yè)自動化設計的通用控制器，不同檔次PLC的響應速度一般都能滿足其應用范圍內的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號有特殊的速度要求時，則應該慎重考慮

17、PLC的響應速度，可選用具有高速IO處理功能的PLC，或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC等。（5） 系統(tǒng)可靠性的要求對于可靠性一般的PLC均能滿足。而對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。（6） 機型盡量統(tǒng)一一個企業(yè)，應盡量做到PLC的機型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題： 機型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。 機型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術力量的培訓和技術水平的提高。 機型統(tǒng)一，其外部設備通用，資源可共享，易于聯(lián)網通信，配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。 考慮到在本設計的廣告燈中共需要有13個端口輸出，并且采用交流電，所

18、以，我選擇用三菱FX2N-48MR-001PLC。FX2N-48MR-001的主要的技術參數(shù)：輸入繼電器有24點，輸出繼電器有24點。電源電壓為AC100-240V，頻率為50/60Hz。第3章 總體方案3.1 控制要求本設計中的控制系統(tǒng)是用于控制廣告燈按順序閃爍，能夠在非人為控制的情況下，實現(xiàn)燈的自動閃爍，達到良好宣傳的目的。3.2 主要內容用PLC控制一個自動閃爍的廣告牌，其內容為“安徽工貿職業(yè)技術學院歡迎您”，這13個字用13個燈點亮并實現(xiàn)閃爍。其閃爍要求為：在打開閃爍開關后，首先“安”字亮1S，接著“徽”字亮1S，以此類推，至“您”字亮1S后，“安徽工貿職業(yè)技術學院歡迎您”這13個字以

19、0.6S的周期閃爍3次，然后又是“安”字亮1S如此循環(huán)進行。如表3-1，所示：表3-1 “安徽工貿職業(yè)技術學院歡迎您”閃爍表燈號步序12345678910111213HL1亮HL2亮HL3亮HL4亮HL5亮HL6亮HL7亮HL8亮HL9亮HL10亮HL11亮HL12亮HL13亮 第4章 硬件設計4.1 PLC的外部接線圖廣告自動閃爍燈三菱FX2N系列PLC控制外部接線如圖4-1所示。圖4-1 廣告自動閃爍燈三菱FX2N系列PLC控制外部接線圖4.2 I/O口分配 “安徽工貿職業(yè)技術學院歡迎您”字牌閃爍PLC控制I/O口分配見表4-2。表4-2 字牌閃爍PLC輸入輸出點分配表輸入信號輸出信號名稱

20、代號輸入點編號名稱代號輸入點編號啟動按鈕SB1X0“安”字彩燈HL1Y0停止按鈕SB2X1“徽”字彩燈HL2Y1“工”字彩燈HL3Y2“貿”字彩燈HL4Y3“職”字彩燈HL5Y4“業(yè)”字彩燈HL6Y5“技”字彩燈HL7Y6“術”字彩燈HL8Y7“學”字彩燈HL9Y10“院”字彩燈HL10Y11“歡”字彩燈HL11Y12“迎”字彩燈HL12Y13“您”字彩燈HL13Y144.3 系統(tǒng)所需硬件及注意事項（1）系統(tǒng)所需硬件在本設計中我制作的廣告燈主要用到的硬件有LED玻璃管、PLC、電極頭、導線。LED玻璃燈管的作用是當接通電源時，燈管發(fā)出的不同顏色形成不同的圖案，起到照明作用。PLC的作用是存儲邏

21、輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造周期大為縮短，同時維護起來極為容易。電極頭的作用是焊接作用。導線起著連接電路的作用。（2）注意事項廣告霓虹燈為冷陰極燈，使用過程中，不會產生過高的熱量。廣告霓虹燈燈管常用的規(guī)格有直徑6、8、9、12、15毫米。廣告霓虹燈有些品牌在特殊的情況下會產生明火，甚至使用滅火器也難以撲滅，此時，只需要斷開電源即可。廣告霓虹燈變壓器有電子，電感變壓器，電子變壓器通常為2米、6米、8米、12米之分，電感為12米負載。第5章 軟件設計5.1 PLC控制梯形圖廣告自動閃爍燈三菱FX2N系列PLC控制梯形圖如圖5-1所示。圖5-1 廣告自動閃爍燈三菱

22、FX2N系列PLC控制梯形圖5.2 PLC控制指令表廣告自動閃爍燈三菱FX2N系列PLC控制指令表見表5-2所示。表5-2 廣告自動閃爍燈三菱FX2N系列PLC控制指令表 0 LD X0001 OR M02 ANI X0013 OUT M04 LD MO5 ANI T16 OUT T0 K59 LD T110 PLS M112 LD M013 ANI M314 ANI M415 ANI M516 ANI M617 ANI M718 ANI M819 ANI M920 ANI M1021 ANI M1122 ANI M1223 ANI M1324 ANI M1425 ANI M1526 OUT

23、M227 LD M128 ANI M1529 SFTL M2 M3 K13 K138 LD M239 OR T240 OUT Y00041 LD M342 OR T243 OUT Y00144 LD M445 OR T246 OUT Y00247 LD M548 OR T249 OUT Y00350 LD M651 OR T252 OUT Y00453 LD M754 OR T255 OUT Y00556 LD M857 OR T258 OUT Y00659 LD M960 OR T261 OUT Y00762 LD M1063 OR T264 OUT Y01065 LD M1166 OR T

24、267 OUT Y01168 LD M1269 OR T270 OUT Y01271 LD M1372 OR T273 OUT Y01374 LD M1475 OR T276 OUT Y01477 LD M1578 ANI T379 OUT T2 K382 LD T283 OUT T3 K386 LD T387 OUT C0 K390 LD C091 ZRST M3 M1596 END結 論經過這次的課程設計，使得我對PLC的掌握進一步的增強，加深了對PLC它們的理解，并對PLC產生了濃厚的興趣，但是我也深深的知道自己的不足之處，比如說對應用指令的不熟悉，大大地加深了我的程序復雜程度。多在學習

25、過程中不能想通的問題，在PLC調試過程中，終于得以解決?？梢钥闯鏊鼘碚摻虒W起到了必要的補充和拓寬作用，對培養(yǎng)既具有扎實理論功底又具有相當實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，它能使人的控制轉變成電腦的控制，大大地降低了產品的成本，很大地提高生產效率。在此過程中，我還發(fā)現(xiàn)到修改完善程序的重要性。當時編完一個程序后感覺是正確的。就是這樣還要仔細檢查自己的程序?？紤]到各種可能發(fā)生的情況。經過這次課程設計培養(yǎng)了我的設計能力以及全面的考慮問題能力。學習的過程是辛苦的，但是收獲成功的喜悅更是讓人激動的。相信通過這次課程設計它對我以后的學習工作都會產生積極的影響。參考文獻1 廖常初 FX系列PLC編程及應用 北京：機械工業(yè)出版社 20022 史國生 電氣控制與可編程控制器技術 北京: 化學工業(yè)出版社 2005.23 張萬忠 可編程控制器應用技術 北京： 化學工業(yè)出版社 20024 張鳳珊 電器控制及可編程控制器 北京：中國輕工業(yè)出版社 20015 尹宏業(yè) PLC可編程控制器教程 北京：航空工業(yè)出版社 19976 羅雪蓮 可編程控制器原理與應用 北京：清華大學出版社 2008.107 嚴盈富 PLC入門 北京：人民郵電出版社 20068 余雷聲 電氣控制與