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

1、 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的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)班專級(jí)業(yè)電氣 912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 2021 年 4月 25 日至 2021 年 12月 27 日 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文摘 要隨著改革的不斷深入,社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和開展,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。這就涉及到如何去控制霓虹燈的亮滅、閃爍時(shí)間及流動(dòng)方向等諸多控制問(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PLC最適合去解決這些問(wèn)

2、題因?yàn)?PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。并且 PLC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。關(guān)鍵詞西門子 S7-200霓虹燈; 開展?jié)摿? 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文AbstractCeaselessness reforming subsequently is thorough , the socialist market economyceaselessness prosperous and develops, big middle-sized and small cities

3、 spend aproject all in the light being in progress. Enterprise is to display self image and theproduct , the general city is adopt to do this advertisement by neon sign screentherefore gimmick, thinking that we walk in night on the main street, themiscellaneous neon sign of both sides of the street

4、can be seen everywhere. This dealswith a lot of control problems such as go out , evasive bright time and the directionbeing on the move how to go to control a neon right away , how to go and go andcontrolling rapid , reliable , simple , become the priority that people considers, I thinkthat PLC is

5、be fit to go and resolve these problems , strong , use face to go to thelavatory , adapt to because of PLC has General Availability most broad , the high ,anti-interference ability of reliability is strong , the programming waits for acharacteristic simplely in this. And PLC controls aspect in contr

6、olling especially inproper order in the industrial automation having comparatively outstanding advantage,in real go-betweens are also to go to control a neon much by PLC.Keywords siemensS7-200; Neon;developing potential2 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文目 錄摘要1目錄 3第一章、引言4 選題意義4 霓虹燈的起源4 霓虹燈現(xiàn)狀與開展5第二章、霓虹燈變壓器的設(shè)計(jì)6 霓虹燈的工作原

7、理6 霓虹燈的結(jié)構(gòu)與部件6 高可靠性霓虹燈的設(shè)計(jì)9第三章、可編程序控制器簡(jiǎn)介13 PLC 簡(jiǎn)介133.2 PLC 的結(jié)構(gòu)133.3 PLC 的工作原理143.4 PLC 應(yīng)用特點(diǎn)17第四章、霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)19 需求分析19 PLC 接線圖204.3 IO 分配表及 PLC 型號(hào)選擇21 控制流程的設(shè)計(jì)22 梯形圖的設(shè)計(jì)23第五章、系統(tǒng)測(cè)試25 調(diào)試仿真25 程序運(yùn)行原理說(shuō)明26總結(jié)27致謝28參考文獻(xiàn)293 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第一章 、引言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)的不斷繁榮和開展,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

8、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,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)或宣傳畫來(lái)到達(dá)宣傳的效果大局部是采用霓虹燈。這就涉及到如何去控制霓虹燈的亮滅、閃爍時(shí)間及流動(dòng)方向等諸多控制問(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 PLC最適合去解決這些問(wèn)題因?yàn)?PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。并且 PLC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

9、目作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要意義。霓虹燈的起源霓虹燈是由英文“氖燈即“NEON SIGN得來(lái)的“霓虹兩字實(shí)際上是“NEON的譯音而現(xiàn)在人們已經(jīng)把“霓虹燈當(dāng)作專用詞運(yùn)用了。霓虹燈始源于法國(guó)。當(dāng)時(shí)所用的燈體玻管的直徑為45毫米先將玻璃管彎制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。當(dāng)時(shí)燈管兩端電極采用石墨制成內(nèi)部充入氮?dú)饣蚨趸細(xì)怏w前者會(huì)發(fā)紅光后者發(fā)白光。由于這兩種氣體較活潑很容易和石墨電極起化學(xué)反響陰極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)的氣體使燈管的充氣壓力很快下降致使霓虹燈的壽命很短。當(dāng)時(shí)為了解決這個(gè)問(wèn)題特在霓虹燈管上加1個(gè)特殊的電磁閥門并在霓虹燈

10、使用一段時(shí)間以后再往燈內(nèi)重新補(bǔ)充一定量的氣體但這樣做并未能在根本上克服上述缺陷。因此這種燈不僅壽命短、制作工藝復(fù)雜而且造價(jià)昂貴很難普及。4 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文在1907年至1910年期間科學(xué)家克洛德和林德創(chuàng)造了液態(tài)空氣分餾。利用這一創(chuàng)造在霓虹燈內(nèi)充入一定的惰性氣體這樣就明顯減緩了氣體在燈管內(nèi)部的消耗速度顏色也豐富了可產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)、黃等顏色。第二次世界大戰(zhàn)前夕光致發(fā)光的材料被研制出來(lái)了。這種材料不僅能發(fā)出各種顏色的光而且發(fā)光效率也高我們稱之為熒光粉。熒光粉被應(yīng)用在霓虹燈制作中后霓虹燈的亮度不僅有了明顯提高而且燈管的顏色也更加鮮艷奪目變化多端同時(shí)也簡(jiǎn)化了制燈的工藝。故在第二世界大戰(zhàn)

11、結(jié)束后霓虹燈得到了迅猛的開展。1.3 霓虹燈的現(xiàn)狀與開展目前霓虹燈市場(chǎng)上魚龍混雜有營(yíng)業(yè)執(zhí)照承接工程的單位只占市場(chǎng)的30%這類單位有單獨(dú)的設(shè)計(jì)、制作、安裝能力信譽(yù)好、產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)關(guān)后期維護(hù)到位是用戶的首選單位。第二類沒(méi)有營(yíng)業(yè)執(zhí)照掛靠其它單位這類“單位專業(yè)性不強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)保證后期維護(hù)不到位。第三類皮包公司無(wú)任何證件、信譽(yù)和能力打一槍換一地產(chǎn)品質(zhì)量和后期維護(hù)根本談不上。霓虹燈是一個(gè)專業(yè)性比較強(qiáng)的行業(yè)正規(guī)單位的產(chǎn)品質(zhì)量好壽命長(zhǎng)?？烧堑诙惡偷谌惞緮_亂霓虹燈市場(chǎng)給用戶的感覺(jué)霓虹燈容易壞。其實(shí)霓虹燈的壽命比日光燈還長(zhǎng)為了您的利益請(qǐng)選擇有執(zhí)照有能力有信譽(yù)的單位。以前霓虹燈制造企業(yè)幾乎全部用普通玻璃管、普

12、通電極隨著人們對(duì)產(chǎn)品要求的提高高鉛玻璃管、陶瓷環(huán)電極、三基色粉管漸變彩虹霓虹燈正越來(lái)越廣泛的走向人們的生活使人們的生活更加精彩、亮麗。霓虹燈以它斑斕奪目的色彩、生動(dòng)逼真的形態(tài)、耀眼奪目的照明為夜間城市的購(gòu)物中心招徠顧客、文化娛樂(lè)中心吸引游客營(yíng)造氣氛給夜間城市的購(gòu)物活動(dòng)帶來(lái)方便給文化娛樂(lè)活動(dòng)增添情趣。霓虹燈營(yíng)造了夜間城市的絢麗多姿和繁華它已成為現(xiàn)代城市商業(yè)繁榮的標(biāo)志之一。5 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第二章、霓虹燈變壓器的設(shè)計(jì)霓虹燈的工作原理霓虹燈采用正常輝光放電形式工作具有輝光放電的根本特征正離子轟擊陰極使陰極發(fā)射二次電子來(lái)維持放電陰極電流主要由正離子所奉獻(xiàn)。由于是正常輝光放電所以在一定

13、的電流范圍內(nèi) 陰極的電流密度不變陰極位降不變。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壓器輸出端就會(huì)產(chǎn)生幾千伏甚至上萬(wàn)伏的高壓。能激發(fā)產(chǎn)生大量的電子。這些激發(fā)出來(lái)的電子在高電壓電場(chǎng)中被加速并與燈管內(nèi)的氣體原子發(fā)生碰撞。當(dāng)這些電子碰撞游離氣體原子的能量足夠大時(shí)就能使氣體原子發(fā)生電離而成為正離子和電子這就是氣體的電離現(xiàn)象。帶電粒子與氣體原子之間的碰撞多余的能量就以光子的形式發(fā)射出來(lái)這就完成了霓虹燈的發(fā)光點(diǎn)亮的整個(gè)過(guò)程。霓虹燈的開關(guān)次數(shù)不影響使用壽命適合制作廣告背景掃描。霓虹燈的結(jié)構(gòu)與部件一般的商品用霓虹燈多采用冷陰極輝光放電形式工作。典型的冷陰極霓虹燈結(jié)構(gòu)如圖2-2所

14、示。由玻璃燈管、霓虹燈變壓器、霓虹燈專用高壓線等局部組成。圖2-2 霓虹燈的結(jié)構(gòu)6 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文玻璃燈管根據(jù)要求彎制加工成直線狀或異形曲線狀的文字或圖案。玻璃管主要用來(lái)填充工作氣體限制放電區(qū)域保持真空和透射光線。玻璃燈管以直徑規(guī)格分為:6、7、8、9、10、12、15、18、20mm等;以玻璃材質(zhì)分:鈉玻璃管(俗稱石灰料玻璃管)及鉛玻璃管又稱紅丹料玻璃管)。鈉玻璃管穩(wěn)定性差受潮后極易變質(zhì)、泛堿(風(fēng)化)牢度差易爆裂。目前國(guó)內(nèi)大局部采用的是石灰料即鈉鈣玻璃與國(guó)外采用的紅丹料玻璃即鉛錯(cuò)玻璃質(zhì)量相差較大存在問(wèn)題為:采用的鈉鈣玻璃內(nèi)氧化錳雜質(zhì)含量過(guò)大;鈉鈣玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性差玻璃外表長(zhǎng)

15、期使用后的透明度降低使燈的光衰加劇:玻璃中的納原子向玻管的內(nèi)表擴(kuò)散溶入熒光粉晶體中使熒光粉劣化;如果在彎制過(guò)程中加溫過(guò)甚 玻璃中的納原子析出與汞化合形成黑色的吸光納汞齊膜使熒光粉的光效率大為下降。鉛玻璃管其熱性能、機(jī)械性能、電性能、化學(xué)穩(wěn)定性能、真空性能和光學(xué)性能優(yōu)于鈉玻璃其耐候性、使用壽命大大超過(guò)鈉玻璃。玻璃管可以是透明的(俗稱明管)也可以是涂有熒光粉的(俗稱粉管)依據(jù)所需獲得光色而定。明管所充的工作氣體通常為惰性氣體不同的惰性氣體有其不一樣的發(fā)光光譜特性。以氖氣最為常見發(fā)紅色光此時(shí)氖氣不僅參與放電而且也參與發(fā)光。粉管內(nèi)涂各種規(guī)格熒光粉內(nèi)充氫氣及少量金屬汞汞蒸激發(fā)輻射2537埃紫外線被熒光粉

16、吸收而產(chǎn)生熒光氛氣作用提高光效降低著火電壓。在玻璃管兩端各置一個(gè)金屬電極作為發(fā)射電子和收集電荷之用。常用電解銅或鍍鎳鐵制成圓錐形有足夠的發(fā)射面積保證散熱和降低陰極電位。電極要能經(jīng)受質(zhì)量相當(dāng)大的正離子轟擊而不致升溫過(guò)高不熔化和減少陰極濺射。金屬電極外有云母片其作用一是支撐電極二是隔熱防止在真空除氣過(guò)程中電極升溫過(guò)高導(dǎo)致外玻璃管炸裂。電極作為霓虹燈管的核心部件其質(zhì)量與性能的優(yōu)劣將直接影響燈管的壽命。質(zhì)量好的燈管除了對(duì)真空度有較高的技術(shù)要求外更重要的是必須有一對(duì)發(fā)射性能良好的電極因?yàn)殡姌O殼的表層通過(guò)轟擊加熱的過(guò)程中能形成一層非常有利于電子發(fā)射激活層。假設(shè)在轟擊中完全喪失了這一激活層那么真空度再高其壽

17、命也不會(huì)超過(guò)1000小時(shí)的。實(shí)驗(yàn)也證明了燈管壽命不是跟真空度成正比關(guān)系。霓虹燈的電極發(fā)射電子是由正子轟擊陰極外表而產(chǎn)生二次電子發(fā)射的。它取決于陰極的材質(zhì)及陰極的外表狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)陰極外表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 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文發(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這些金屬的逸出功較高電子發(fā)射性能相對(duì)較差。如果燈管使用這些純金屬發(fā)射電子勢(shì)必造成其陰極壓降大陰極濺射得快從而使燈管很快因?yàn)R射失效特別是銅電極濺射得更快。實(shí)驗(yàn)證明純金屬容易濺散但在金屬外表氧化一層有益的氧化膜或涂一層其它逸出功較低的金屬或其氧化物這

18、樣做可以大大降低其逸出功的提高了電子發(fā)射性能從而減緩了陰極濺散起到了延長(zhǎng)燈管壽命的作用。于是人們?cè)谥圃祀姌O時(shí)大都把電極進(jìn)行預(yù)處理。常見的霓虹燈變壓器有兩種漏磁變壓器和電子變壓器。漏磁變壓器既是變壓器與普通變壓器有同樣的結(jié)構(gòu)在鐵芯上繞上初級(jí)和次級(jí)線圈同樣在鐵芯窗口的中間部位增加了一個(gè)普通變壓器所沒(méi)有的磁分路這個(gè)磁分路用小的硅鋼片疊合而成且與鐵芯之間有空氣隙有意讓鐵芯中的磁通能通過(guò)這一分路漏出鐵芯。其作用相當(dāng)于在變壓器上安裝了一個(gè)平安閥當(dāng)次級(jí)電流增加時(shí)鐵芯中的磁通就會(huì)被這磁分路所旁路只有少數(shù)磁通與次級(jí)線圈相聯(lián)系使次級(jí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小從而使漏磁變壓器獲得了霓虹燈變壓器所需的保持燈管電流不變的特性。實(shí)

19、際上燈管的壽命與電極的性能和結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系著的。漏磁變壓器通過(guò)長(zhǎng)期的使用和改良設(shè)計(jì)及制作工藝都已到達(dá)完善和成熟。它的性能可靠工作穩(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)但是漏磁變壓器需消耗大量的銅和鋼笨重且價(jià)高安裝困難而且功率因數(shù)僅為左右。在電力資源日益緊張的今大傳統(tǒng)的漏磁式霓虹燈變壓器正被能低、體積小、重量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105W大型霓虹燈工程中能大幅度節(jié)約電力資源且方便安裝維護(hù)但也有缺點(diǎn)主要是可靠性差、亮度低、恒流性能弱其中以可

20、靠性問(wèn)題最為突出。電子變壓器原理并不復(fù)雜所用之電經(jīng)過(guò)整流濾波后得到 3OOV左右的直流電壓然后通過(guò)逆變電路將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l交流電再經(jīng)升壓變壓器升壓到很高的電壓供霓虹燈啟輝工作電路通常設(shè)置有保護(hù)電路以保證霓虹燈管開路或短路等異常情況時(shí)電路的平安。用電子技術(shù)制成的霓虹燈電子變壓器在霓虹燈工程中得到廣泛應(yīng)用8 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文相當(dāng)大范圍內(nèi)取代了傳統(tǒng)的漏磁變壓器。變壓器通過(guò)霓虹燈專用高壓絕緣線、杜美絲與玻璃管內(nèi)電極相連。常見的高壓線有兩種一是普通高壓線即塑料高壓線這種高壓線價(jià)格廉價(jià)但塑料容易老化室外使用不久塑料就要老化易引起拉火等平安性較差。另一種是硅橡膠絕緣高壓線是目前較理想的霓虹

21、燈連接線平安性強(qiáng)可靠性好。高可靠性霓虹燈的設(shè)計(jì)針對(duì)霓虹燈電子變壓器可靠性差的問(wèn)題本文從性價(jià)比及可靠性兩方面研究市場(chǎng)上逐漸成為主流的6到8米電子式霓虹燈變壓器主要考慮關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)、器件優(yōu)選和易損器件的保護(hù)以期提高可靠性和性價(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圖2-3。圖2-3 霓虹燈電子變壓器線路圖9 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文工作原理為:220V交流電經(jīng)Dl-D4整流、C2和C3濾波后變成直流電供應(yīng)后面的振蕩線路C2和C3聯(lián)接點(diǎn)的電壓在15V左右R1、R2穩(wěn)定155V電壓。 A1是按的保險(xiǎn)絲起短路及大電流保護(hù)作用。R1、C1消除交流電高頻干擾。振蕩起振線路由R5、R

22、6、C4、D6和D7構(gòu)成220V直流電經(jīng)R5、R6對(duì)C4充電當(dāng)C4電壓上升到某一個(gè)值時(shí)觸發(fā)二極管D7導(dǎo)通使得三極管T2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T2導(dǎo)通一旦T2導(dǎo)通C3通過(guò)B初級(jí)、L3 和T2放電。L1、L2和L3繞在同一個(gè)高頻鐵氧體磁芯上且同名端如圖1所示由于有電流流過(guò)L3L1和L2上感應(yīng)電壓使得T2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂苟鳷1由截止變?yōu)閷?dǎo)通。一旦T1導(dǎo)通C2通過(guò)T1、L3和B的初級(jí)放電此時(shí)通過(guò)L3和B的初級(jí)的放電電流的方向與先前正好相反導(dǎo)致T1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂苟鳷2由截止變?yōu)閷?dǎo)通如此周而復(fù)始

23、使電路產(chǎn)生振蕩。R8、R9分別是三極管T1、T2基極限流保護(hù)電阻D6的作用是把觸發(fā)起振后C4上依舊存在的充電電壓釋放掉R10和C6有保護(hù)T1、 T2三極管和改善波形的作用。R4、C1、D5、R7、C5、R11及SCR構(gòu)成過(guò)流及開路保護(hù)線路R4是過(guò)流電壓取樣電阻C1的作用是使得保護(hù)電路工作可靠C5可消除干擾信號(hào)及開機(jī)保護(hù)一旦出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)線路工作 單向可控硅SCR導(dǎo)通振蕩線路停振不工作保護(hù)T1T2。保護(hù)線路一旦起作用待故障排除后重新開機(jī)才能恢復(fù)正常工作。功率管的選擇霓虹燈電子變壓器出現(xiàn)故障大多數(shù)原因是功率管損壞功率管的選擇直接關(guān)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

24、霓燈管做比較試驗(yàn)結(jié)果見表。表中負(fù)載是 12霓虹燈管全亮電壓/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)度都到達(dá)正常你正常亮度時(shí)的輸入交流電壓/電流。10 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文表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/電流正常亮度電壓/電流240V電流BUT11A6M7M8M6M7M8M7M8M120V/230mA150V/315mA180V/354mA105V/230mA140V/308mA180V/346mA150V/284mA190V/338mA150V/27

25、0mA170V/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。保護(hù)線路的設(shè)計(jì)保護(hù)線路的設(shè)計(jì)直接影響霓虹燈電子變壓器可靠性。霓虹燈在使用過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)燈管破裂、燈頭線脫

26、落、潮濕天氣高壓對(duì)地打火等異?，F(xiàn)象導(dǎo)致電子變壓器電流劇增功率管發(fā)熱燒毀。所以保護(hù)線路必須在電流大于某閥值時(shí)及時(shí)工作保護(hù)功率管。試驗(yàn)中用增加工作電壓的方法模擬增加的異常電流。依然用圖線路輸出變壓器匝數(shù)為100/2875選擇L1L2匝數(shù)均為5匝L3匝數(shù)為8匝R8R9阻值均為8米負(fù)載改變R7的阻值在確定的R7阻值情況下輸入交流電電壓逐漸增加觀察記錄起始保護(hù)線路工作時(shí)的電流結(jié)果見表。 當(dāng)R7阻值確定后起始保護(hù)動(dòng)作僅與工作電流有關(guān)與工作電壓及負(fù)載管長(zhǎng)沒(méi)有關(guān)系。R7阻值越大起始保護(hù)線路電流越大。R7阻值取此時(shí)8米負(fù)載輸入 電壓大于240V起始保護(hù)電流500MA5分鐘后起保。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)不同功率管對(duì)R7取值很

27、不相同表是BU508 的結(jié)果改用BUT11AR7有大的改變。即使同11 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一型號(hào)功率管不同廠家生產(chǎn)的R7也不同。表2-32 R7阻值與起始保護(hù)電流的關(guān)系R7阻值K34568起始保護(hù)電流MA 430450465490500 515使用情況根據(jù)以上討論設(shè)計(jì)的霓虹燈電子變壓器使用后發(fā)現(xiàn)可靠性明顯增加即使全天候使用的情況下返修率已到達(dá)能接受的程度特別是下雨使用時(shí)電子變壓器能可靠動(dòng)作第二天不下雨又能正常工作客戶對(duì)此也能接收。同時(shí)發(fā)現(xiàn)氣溫升高和電子變壓器使用環(huán)境散熱差使得電子變壓器損壞率明顯增加。仔細(xì)分析原因是工作電流長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)正常值但又沒(méi)有到達(dá)起始保護(hù)電流使得功率管溫升過(guò)高

28、燒毀。R7阻值的下降調(diào)整可以降低起始保護(hù)電流但會(huì)使電子變壓器保護(hù)線路過(guò)于敏感影響正常使用。所以在保護(hù)線路增加正溫度系數(shù)開關(guān)型熱感電阻當(dāng)功率管溫升到達(dá)居里點(diǎn)時(shí)觸發(fā)保護(hù)線路工作從而到達(dá)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)FR107二極管防止CE反向擊穿。C2C3耐壓要到275V防止C2C3擊穿損壞。12 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第三章、可編程序控制器簡(jiǎn)介PLC3.1 PLC簡(jiǎn)介可編程序控制器PCProgrammable Controller又稱可編程序控制器PLCProgrammable LogicController是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相接合的產(chǎn)

29、物是在順序控制器和微機(jī)控制器的根底上開展起來(lái)的新型控制器是一種以微處理器為核心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算機(jī)。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電器操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)形式獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為根底的形象編程語(yǔ)言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)使用戶程序的編制清晰直觀、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、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備告訴計(jì)數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能日益

30、取代由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電接觸控制系統(tǒng)在機(jī)械、化工、石油、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。 PLC的結(jié)構(gòu)PLC 和一般的微型計(jì)算機(jī)根本相同也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大局部組成的。PLC 的硬件系統(tǒng)由微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(EPROMROM)、輸入輸出(I/O)部件、電源部件、編程器、I/O 擴(kuò)展單元和其他外圍設(shè)備組成。各局部通過(guò)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 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文電源輸入信號(hào)輸入部件微處理器

31、運(yùn)算器輸出部件受控元件控制器外設(shè)I/O接口I/O擴(kuò)展接口I/O擴(kuò)展單元外部設(shè)備存儲(chǔ)器EPROM圖 3-2 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖PLC 的軟件系統(tǒng)是指 PLC 所使用的各種程序的集合通常可分為系統(tǒng)程序和用戶程序兩大局部。系統(tǒng)程序是每一個(gè) PLC 成品必須包括的局部由 PLC 廠家提供用于控制 PLC本身的運(yùn)行系統(tǒng)程序固化在 EPROM 中。用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要而編寫的程序。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個(gè)完整的 PLC 系統(tǒng)他們是相輔相成缺一不可的。 PLC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根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序按指令步序

32、號(hào)或地址號(hào)作周期性循環(huán)掃描如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令那么從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令開始下一輪新的掃描。在每次掃描過(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。14 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文PLC在輸入采樣階段首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)存放器中即刷新輸入。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)行每條指令經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)存放器中輸出狀態(tài)存

33、放器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢輸出狀態(tài)存放器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中并通過(guò)一定的方式繼電器、晶體管或晶閘管輸出驅(qū)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

34、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/O 248點(diǎn)或模擬量 I/O35路。S7-200 系列 PLC四種 CPU的外部結(jié)構(gòu)大體相同見圖 3-3。15 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文圖 3-3 S7-200 PLC結(jié)構(gòu)CPU221本

35、機(jī)集成 6輸入/4輸出共 10個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)。無(wú) I/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。CPU222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)

36、控制的微型控制器。CPU224本機(jī)集成 14 輸入/10輸出共 24 個(gè)數(shù)字量 I/O點(diǎn)?？蛇B接 7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。16 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文CPU226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)

37、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)。3.4 PLC的應(yīng)用特點(diǎn)可編程序控制器是一種以微機(jī)處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)

38、有的機(jī)械手系統(tǒng)它們的控制形式大都采用可編程序控制器控制特別是在智能化要求程度高容量大的現(xiàn)代化工業(yè)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、靈活、通用在繼電器控制系統(tǒng)中使用的控制器件是大量的繼電器整個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)好的電器控制圖由人工布線、焊接、固定等手段組裝完成的其過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如果因?yàn)楣に嚿系纳栽S變化需要改變電器控制系統(tǒng)的話那么原先的整個(gè)電器控制系統(tǒng)將被全部撤除而重新進(jìn)行布線、焊接、固定等工作浪費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)間。而可編程控制器是通過(guò)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能的如果控制功能需要改變的話只需要修改程序以及改動(dòng)極少量的接線即可。而且同一臺(tái)可編程控制器還可以用于

39、不同的控制對(duì)象只要改變軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制要求因此具有很大的靈活性、通用性。2、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)對(duì)于機(jī)械手系統(tǒng)來(lái)說(shuō)可靠性、抗干擾能力是非常重要的指標(biāo)如何能在各17 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文種工作環(huán)境和條件(如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵超高溫等)下平穩(wěn)可靠的工作將故障率降至最低是研制每一種控制系統(tǒng)必須考慮的問(wèn)題?，F(xiàn)代 PLC采用了集成度很高的微電子器件大量的開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成其可靠性程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無(wú)法比較的。為了保證 PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠的工作在其設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施使其可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。3、操作方

40、便、維修容易PLC采用電氣操作人員熟悉的梯形圖和功能助記符編程使用戶十分方便的讀懂程序和編寫、修改程序。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)幾乎不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)。工程師編好的程序十分清晰直觀只要寫好操作說(shuō)明書操作人員經(jīng)短期的學(xué)習(xí)就可以使用。4、功能強(qiáng)現(xiàn)代 PLC不僅具有條件控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和步進(jìn)等控制功能而且還能完成A/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。因此它既可控制開關(guān)量又可控制模擬量既可控制一個(gè)機(jī)械手又可控制一個(gè)機(jī)械手群既可控制簡(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、體積小、重量輕和易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化由于 PLC采用了半導(dǎo)體集成電路。因此具有體積小、重量輕、功

41、耗低的特點(diǎn)。且 PLC是為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)其結(jié)構(gòu)緊湊、鞏固耐用、體積小巧并由于具備很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力使之易于裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部因而成為實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備。同樣可編程序控制器控制也有其缺乏的地方在性價(jià)比上要高于繼電器控制和單片機(jī)控制其開發(fā)潛力要差于單片機(jī)并且通用性不好不同廠家的可編程序控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。18 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第四章、霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析本控制系統(tǒng)主要是用于控制霓虹燈和邊框流水燈按順序的閃爍。輸入程序后可以通過(guò)硬件進(jìn)行燈的自動(dòng)閃爍到達(dá)宣傳的目的。如圖 3-1八個(gè)字能按順序地進(jìn)行亮滅并且邊框的燈能同時(shí)閃爍。圖4-1霓

42、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:該廣告屏中間 8 個(gè)霓虹燈字亮滅的時(shí)序?yàn)椤岸ψ至恋健俺凶至恋健按笞至痢肮ぷ至?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)從“工字到“天字“鼎字順序熄滅.全滅后,停亮 2S, 再?gòu)念^開始運(yùn)行,周而復(fù)始。廣告屏四周的流水燈共 24 只,一直亮。系統(tǒng)有單步連續(xù)控制,有啟動(dòng)和停止按鈕。系統(tǒng)霓虹燈字,白幟燈的電壓及供電電源均為市電 220V。19 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 PLC接線圖SB1SB2SB3Q0.2COM220v圖 4-2 PLC 接線圖的設(shè)計(jì)20 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 I/O分配表及 PLC

43、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(I0)地址編排如下表所示,見表 。地址注釋啟動(dòng)按鈕停止按鈕單步/連續(xù)開關(guān)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 4-3 I/O分配表通過(guò)以上資料分析我選擇了 S7-200 系列中的 CPU224CPU224 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/10點(diǎn)輸出共有 24點(diǎn)數(shù)字量 I/O。它適合本次設(shè)計(jì)的要求并且具有較強(qiáng)的控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。21 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文控制流程的設(shè)計(jì)開 始返 回圖 4-4流程圖的設(shè)計(jì)22 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文梯形圖的設(shè)計(jì)23 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文24 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2