彩燈的制作和PLC控制

1、自主創(chuàng)新實(shí)踐報(bào)告設(shè) 計(jì) 題 目 彩燈的制作和PLC控制 學(xué) 生 姓 名 許 浩 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) 機(jī) 電 09 01 指 導(dǎo) 教 師 劉 媛 媛 項(xiàng)目：彩燈的制作和PLC控制一、項(xiàng)目分析： 本項(xiàng)目是利用彩燈設(shè)計(jì)一個(gè)圖案，利用PLC進(jìn)行編程，來控制其字體亮閃，已達(dá)到預(yù)想的效果。二、項(xiàng)目要求：1、認(rèn)識(shí)并熟悉利用二極管，對(duì)基本電路設(shè)計(jì)熟練。2、設(shè)計(jì)相應(yīng)的彩燈圖形，達(dá)到美觀效果。3、進(jìn)一步學(xué)習(xí)西門子PLC相關(guān)知識(shí)，編寫程序。4、連接電路，上機(jī)調(diào)試運(yùn)行，解決遇到的問題。5、完成項(xiàng)目報(bào)告。三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)背景 隨著社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展，各種裝飾彩燈、廣告彩燈越來越多地出現(xiàn)在城市中。在大型

2、晚會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)，彩燈更是成為不可缺少的一道景觀。小型的彩燈多為采用霓虹燈管做成各種各樣和多種色彩的燈管，或是以日光燈、白熾燈作為光源，另配大型廣告語、宣傳畫來達(dá)到效果。這些燈的控制設(shè)備多為數(shù)字電路。而在現(xiàn)代生活中，大型樓宇的輪廓裝飾或大型晚會(huì)的燈光布景，由于其變化多、功率大，數(shù)字電路則不能勝任。針對(duì)PLC日益得到廣泛應(yīng)用的現(xiàn)狀，我們?cè)O(shè)計(jì)了這次彩燈PLC控制項(xiàng)目。四. PLC的相關(guān)知識(shí) 本次項(xiàng)目使用的是西門子s7-200。下面具體介紹一下西門子PLC。 1.PLC的發(fā)展 可編程控制器簡稱PC（Programmable Controller），它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC

3、、可編程序邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller）和可編程序控制器PC幾個(gè)不同時(shí)期。為與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）相區(qū)別，現(xiàn)在仍然沿用可編程邏輯控制器這個(gè)老名字。 1987年國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義： “PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(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存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)

4、該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！笨梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 2、PLC的特點(diǎn) 1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)

5、的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2.硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備

6、有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。

7、它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備

8、經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 5.體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的1/21/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 3、西門子s7-200 SIMATICS7-200系列可編程控制器是德國西門子公司生產(chǎn)的高性能價(jià)格比的微型可編程控制器。由于它具有結(jié)構(gòu)小巧，運(yùn)行速度快，價(jià)格低廉及多功能多用途等特點(diǎn)，因此在工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 S7-200系列PLC系統(tǒng)由基本單元、I/O擴(kuò)展單元、

9、功能單元和外部設(shè)備等組成。其結(jié)構(gòu)如圖所示：S7-200PLC結(jié)構(gòu)圖S7-200技術(shù)指標(biāo) 1、西門子PLC的基本指令 位邏輯指令主要包括：位邏輯運(yùn)算指令、位操作指令和位測(cè)試指令，邏輯操作結(jié)果(RLO)用以賦值、置位、復(fù)位布爾操作數(shù)，也控制定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的運(yùn)行。 置位復(fù)位：置位復(fù)位指令是之將線圈設(shè)計(jì)成置位線圈和復(fù)位線圈的兩大部分，將存儲(chǔ)器的置為位，復(fù)位功能分離開來。 上升沿和下降沿觸發(fā)：邊沿觸發(fā)器是指用邊沿觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器周期的掃描脈沖，正跳變觸發(fā)指輸入脈沖上升沿使觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期。副跳變觸發(fā)是指輸入脈沖的下降沿使觸點(diǎn)閉合一個(gè)掃描周期。 定時(shí)器指令：S7-200的定時(shí)器為增量型定時(shí)器，用于

10、實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制。 2、西門子PLC的特點(diǎn) s7-200具有結(jié)構(gòu)小巧，運(yùn)行速度高，價(jià)格低廉及多功能多用途等特點(diǎn)，因此在工業(yè)中小型企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。五、PLC輸入輸出表輸入功能輸出功能I0.0啟動(dòng)按鈕Q0.0“N"字體I0.1停止按鈕Q0.1“B”字體Q0.2“A”字體Q0.3外圍上部燈Q0.4外圍中部燈Q0.5外圍下部燈六、PLC輸入輸出接線圖 七、PLC梯形圖八、項(xiàng)目實(shí)物介紹 程序介紹：我設(shè)計(jì)的是“NBA”三個(gè)字，一個(gè)字代表一個(gè)輸出。外圍設(shè)計(jì)了一個(gè)邊框，分為上、中、下三個(gè)部分的燈，三個(gè)輸出。共六個(gè)輸出。 上電按下啟動(dòng)按鈕SB1，首先外圍燈是三部分由上到下依次閃，間隔時(shí)間為一秒，這

11、樣循環(huán)往復(fù)；同時(shí)進(jìn)行的是由"N"到“B"再到“A”的閃爍間隔時(shí)間為一秒。閃完后一秒是“N”“B”“A”同時(shí)亮5秒。最后是NBA三個(gè)字同時(shí)閃十秒，閃爍的一個(gè)周期是2秒。以此循環(huán)往復(fù)。九、項(xiàng)目總結(jié)、體會(huì) 本次項(xiàng)目是一次創(chuàng)新實(shí)踐。也是最后在科院不多的表現(xiàn)機(jī)會(huì)了。為此應(yīng)相當(dāng)珍惜。創(chuàng)新是一個(gè)民族的進(jìn)步靈魂，是一個(gè)國家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力。自主創(chuàng)新更是國家十二五主要任務(wù)之一?？梢妱?chuàng)新型人才對(duì)于社會(huì)發(fā)展的重要性。而作為當(dāng)代大學(xué)生更應(yīng)成為創(chuàng)新型人才。 彩燈在現(xiàn)代生活中應(yīng)用廣泛，酒店，商店等地隨處可見。因此本次項(xiàng)目還是十分必要的。此次項(xiàng)目不僅鍛煉了我的基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用能力，而且提高了我的動(dòng)手能力。在此期間，我也并非一帆風(fēng)順，遇到許多首次遇到的問題。例如：由于二極管太多