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

鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文基于PLC班專級業(yè)電氣自動化機(jī)電工程系所在系指導(dǎo)老師完成時間年月日至年月日摘要隨著改革的不斷深入,社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)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,一般都會采用通過霓虹燈廣告屏來這種廣告手法?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(rèn)為PLCPLCPLC在工業(yè)自動化控制特別是順PLC去控制霓虹燈的。關(guān)鍵詞?西門子S7-200?霓虹燈;發(fā)展?jié)摿?Ceaselessnessreformingsubsequentlythorough,theeconomyceaselessnessprosperousmiddle-sizedandsmallcitiesaalltheprogress.todisplayselfandtheproduct,thegeneralcityadoptbyneonscreenthereforethinkingthatweonthestreet,themiscellaneousneonofbothofthebeeverywhere.dealswithaofcontrolproblemssuchasgoout,thedirectiononthehowtotocontrolaneonrightaway,howtogorapid,,simple,theprioritythatconsiders,IthatPLCproblems,strong,totothelavatory,adapttoofPLCGeneralbroad,thehigh,anti-interferenceabilityofreliabilitystrong,thewaitsacharacteristicsimplelythis.controlscontrollingespeciallyproperordertheindustrialautomationcomparativelyoutstandingadvantage,realgo-betweensaretoaneonmuchbyKeywords?siemensS7-200;potential2目錄1目錄341.141.241.3562.1霓虹燈的工作原理62.262.39133.1133.2的結(jié)構(gòu)133.3的工作原理143.4應(yīng)用特點17第四章、霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計194.1194.2204.3I\O分配表及型號選擇214.4224.523255.1255.2262728293第一章、引言1.1選題意義隨著改革的不斷深入,社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)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,一般都會采用通過霓虹燈廣告屏來這種廣告手法?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,另配大型廣告語或宣傳畫來達(dá)到宣傳的效果?大這我認(rèn)為PLCPLCPLC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。以上就是我選擇此題目作為畢業(yè)設(shè)計的重要意義。1.2霓虹燈的起源霓虹燈是由英文“氖燈”?即“NEONSIGN”“霓虹”兩字實際上是“NEON”的譯音?而現(xiàn)在人們已經(jīng)把“霓虹燈”霓45成所需的文字或圖案?然后再用1只電壓為1萬多伏的變壓器供電?使之發(fā)光。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)的氣題?特在霓虹燈管上加1個特殊的電磁閥門?并在霓虹燈使用一段時間以后再往種燈不僅壽命短、制作工藝復(fù)雜?而且造價昂貴?很難普及。4在1907年至1910了制燈的工藝。故在第二世界大戰(zhàn)結(jié)束后?霓虹燈得到了迅猛的發(fā)展。1.3霓虹燈的現(xiàn)狀與發(fā)展目前?霓虹燈市場上魚龍混雜?有營業(yè)執(zhí)照承接工程的單位只占市場的30%維護(hù)到位?是用戶的首選單位。第二類?沒有營業(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)量無保證?后期維護(hù)不到位。后期維護(hù)根本談不上。的標(biāo)志之一。5第二章、霓虹燈變壓器的設(shè)計2.1霓虹燈的工作原理陰極位降大約為100一20伏?為正離子加速提供能量。當(dāng)外電源電路接通后?變的開關(guān)次數(shù)不影響使用壽命?適合制作廣告背景掃描。2.2霓虹燈的結(jié)構(gòu)與部件結(jié)構(gòu)如圖2-2圖2-2霓虹燈的結(jié)構(gòu)6格分為:Ф6Ф7Ф8Ф9Ф10Ф12Ф18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)()為采用的鈉鈣玻璃內(nèi)氧化錳雜質(zhì)含量過大;:玻璃中的納原子向玻管的內(nèi)表擴(kuò)散?;如果在彎制過程中加溫過甚?玻璃中的納原璃?其耐候性、使用壽命大大超過鈉玻璃。玻璃管可以是透明的(俗稱明管)(俗稱粉管)不一樣的發(fā)光光譜特性。以氖氣最為常見?發(fā)紅色光?此時氖氣不僅參與放電?輻射25371000被其它單層低逸出功金屬原子覆蓋時?其二次電子發(fā)射系數(shù)變大?逸出功降低?7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?用。于是人們在制造電極時?大都把電極進(jìn)行預(yù)處理。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)?但是漏磁變壓器需耗費大量的銅和鋼?笨重且價高?安裝困難?而且功率因數(shù)僅為0.5左右。在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105W3OO8等?安全性較差。另一種是硅橡膠絕緣高壓線?是目前較理想的霓虹燈連接線?安全性強(qiáng)?可靠性好。2.3高可靠性霓虹燈的設(shè)計市場上逐漸成為主流的6到8件優(yōu)選和易損器件的保護(hù)?以期提高可靠性和性價比。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工作原理為:220V交流電經(jīng)Dl-D4C2和C3C2和C3聯(lián)接點的電壓在15VR1R2穩(wěn)定155V電壓。A1是按的R1C1由R5R6C4D6和D7220V直流電經(jīng)R6對C4C4電壓上升到某D7T2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T2T2C3通過BL3和T2L1、L2和L31L3?L1和L2上感應(yīng)電壓使得T2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?而T1由截止變?yōu)閷?dǎo)通。一旦T1導(dǎo)通?C2T1L3和BL3和B的初級的放電電流的方向與先前正T1T2R8R9分別是三極管T1T2D6的作用是把觸發(fā)起振后C4R10和C6有保護(hù)T1、T2三極管和改善波形R4C1D5R7C5R11及SCRR4是過流電C1C5可消除干擾信號及開機(jī)保護(hù)?單向可控硅SCR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。⑴功率管的選擇系到霓虹燈電子變壓器的可靠性?用圖2-2線路不同T1T2功率管帶不同長度霓燈2.1Ф12/電流是指霓虹燈電子變壓器剛好使整個負(fù)載長度都點亮?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負(fù)載長度都達(dá)到正常你正常亮度時的輸入交流電壓/電流。10表2-3(1)不同功率管點亮不同長度霓虹燈燈管比較試驗T1T2型號負(fù)載長度全亮電壓/正常亮度電壓/電流240V電流BUT11A6M7M8M6M7M8M7M8M120V/230mA150V/315mA180V/354mA105V/230mA140V/308mA180V/346mA150V/284mA190V/338mA150V/270mA170V/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/電流也沒有多大改變?輸入電壓高達(dá)220V時電子變壓器也能正常工作。⑵保護(hù)線路的設(shè)計圖2.2100/2875L1L2匝數(shù)均為5L3匝數(shù)為8匝?阻值均為3.3Ω/W8R7R72.4。當(dāng)R7R7阻值取6.5K8米負(fù)載輸入電壓大于240V?起始保護(hù)電流?5分鐘后起保。試驗中發(fā)現(xiàn)不同功率管對R7取值很不相同?表2.2是BU508的結(jié)果?改用?R7有大的改變。即使同一型號功率管?不同廠家生產(chǎn)的R7也不同。表2-3?2?R7阻值與起始保護(hù)電流的關(guān)系R7阻值?KΩ?34566.58MA?430450465490500515⑶使用情況R7率管溫升達(dá)到居里點時觸發(fā)保護(hù)線路工作?從而達(dá)到保護(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)二極管?防止CE反向擊穿。耐壓要到275V?防止擊穿損壞。12第三章、可編程序控制器簡介?PLC?3.1PLC簡介可編程序控制器PC?ProgrammableController?又稱可編程序控制器PLC?ProgrammableLogicController清晰直觀、方便易學(xué)?調(diào)試和查錯都很容易。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)成為一個國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。3.2PLC的結(jié)構(gòu)的硬件系統(tǒng)由微處理器(CPU)(EPROM)(I/OI/O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)簡圖如下?13電源輸入信號輸入部件微處理器運算器輸出部件受控元件控制器外設(shè)接口擴(kuò)展接口擴(kuò)展單元外部設(shè)備存儲器EPROM圖3-2PLC硬件結(jié)構(gòu)圖的軟件系統(tǒng)是指EPROM3.3PLC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運行時?CPU每次掃描過程中?還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。14PLC輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入?并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中?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?有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。動相應(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)?各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨立運行中或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能因此。S7-200系列具有極高的性能/價格比。S7-200系列在集散自動化系統(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單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛?覆蓋所有與自動檢測?自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(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)字量輸入點有6點?數(shù)字量輸出點書有4點?是控制規(guī)模最小的。PLC檔次最高的應(yīng)屬CPU226CPU226集成了24點輸入16點輸出?共有40點數(shù)字量I/O?可連接7個擴(kuò)展模塊?最大擴(kuò)展數(shù)字量I/O248點或模擬量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圖3-3S7-200PLC結(jié)構(gòu)⑴CPU221本機(jī)集成6輸入/4輸出共10個數(shù)字量I/OI/O擴(kuò)展能力。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器?2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個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。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。⑵CPU222本機(jī)集成8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點。并且可連接2個擴(kuò)展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器?2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個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。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。⑶CPU224本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O7個擴(kuò)展模塊?最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器?2路獨立的20kHz高速脈沖輸出?具有PID控制器。1個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。16⑷CPU226本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O點?？梢赃B接7個擴(kuò)展模塊?最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器?2路獨立的20kHz高速脈沖輸出?并且具有PID控制器。2個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?更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力?更快的運行速度和功能更強(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)。3.4PLC的應(yīng)用特點機(jī)械手系統(tǒng)中應(yīng)用更為普遍。其主要原因是因為PLC具有以下優(yōu)點?1現(xiàn)不同的控制要求?因此具有很大的靈活性、通用性。217種工作環(huán)境和條件()PLC采用了集PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)施?使其可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。3PLC讀懂程序和編寫、修改程序。對于使用者來說?幾乎不需要專門的計算機(jī)知識。就可以使用。4現(xiàn)代PLCA/D、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等。因此?手群?既可控制簡單系統(tǒng)?又可控制復(fù)雜系統(tǒng)?既可現(xiàn)場控制?又可遠(yuǎn)程控制。5由于PLC且PLC現(xiàn)機(jī)電一體化十分理想的控制設(shè)備。程序控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。18第四章、霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計4.1需求分析3-1地進(jìn)行亮滅?并且邊框的燈能同時閃爍。圖4-1霓虹燈現(xiàn)實用PLC對霓虹燈廣告屏實現(xiàn)控制,其具體要求如下:⑴該廣告屏中間8,時間間隔均為1S,8個霓虹燈字全亮后,顯示10S,再反過來.全滅后,停亮2S,再從頭開始運行,周而復(fù)始。⑵廣告屏四周的流水燈共24只,一直亮。⑶系統(tǒng)有單步\連續(xù)控制,有啟動和停止按鈕。⑷系統(tǒng)霓虹燈字,白幟燈的電壓及供電電源均為市電220V。194.2PLC接線圖SB1SB2SB3Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7I0.0I0.1I0.2COM220v圖4-2接線圖的設(shè)計204.3I/O分配表及PLC型號選擇根據(jù)控制要求,PLC控制霓虹燈廣告顯示屏的輸入\輸出(I\0)地址編排如下表所示,見表4.3。地址I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7注釋啟動按鈕停止按鈕單步/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4-3I/O分配表通過以上資料分析?我選擇了S7-200系列中的CPU224?CPU224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點輸入/1024點數(shù)字量I/O制能力的小型控制器?相對于其它系列CPU224能更好的應(yīng)用于本次設(shè)計中的任務(wù)?并且具有較高的性能價格比?應(yīng)用廣泛。214.4控制流程的設(shè)計開始返回圖4-4流程圖的設(shè)計224.5梯形圖的設(shè)計232425圖4-5梯形圖的設(shè)計26第五章、系統(tǒng)測試5.1調(diào)試仿真我的程序在調(diào)試的時候是出現(xiàn)了很大的問題的?第一個就是程序的步數(shù)太體的思路還是一樣的?仿真圖如下?霓虹