課程設(shè)計--霓虹燈燈廣告屏的plc控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　PLC控制技術(shù)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　題 目：霓虹燈燈廣告屏的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p><b>　　目

2、錄</b></p><p>　　一、課題概述及控制要求3 </p><p>　　二、PLC選型及輸入輸出點分配4</p><p>　　三、輸入輸出接線圖6 </p><p><b>　　四、控制流程圖7</b></p><p><b>　　五、程序設(shè)計8</b

3、></p><p>　　六、調(diào)試并運行程序30</p><p>　　七、程序運行說明32</p><p><b>　　八、結(jié)束語33</b></p><p><b>　　九、參考文獻34</b></p><p>　　一、課題概述及控制要求</p>

4、<p><b>　　1.概述</b></p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的內(nèi)存，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程.PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半

5、導體的地方就有PLC。</p><p>　　PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)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，在可預見的將來，是無法取代的。</p><p>　　隨著改革的不斷深入,社會主義市場經(jīng)濟的不斷繁榮和發(fā)展,個大中小城市都在進行亮化工程。個企業(yè)為宣傳自己企業(yè)的形象和產(chǎn)爍時間及流動方向等均可以通過PLC來達到控制的要求.PL

6、C是一種用程序來品,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,閃改變控制功能的工業(yè)控制計算機,這些霓虹燈的亮滅、閃爍時間及流動方向等均，可以通過PLC來達到控制的要求，這篇課程設(shè)計就是根據(jù)實驗要求，進行輸入輸出的I/O口估算，選擇P

7、LC型號、繪制流程圖、設(shè)計梯形圖、編寫程序清單、調(diào)試程序、修改程序，最終實現(xiàn)課程要求。在編寫程序的時候用到了位移指令，是程序變得更加簡潔?；緦崿F(xiàn)對霓虹燈的正確、穩(wěn)定地控制。</p><p><b>　　2、控制要求</b></p><p>　　某廣告屏共有8個霓虹燈字，24只流水燈，每4只燈為一組，如圖1霓虹燈和外觀示意圖所示。</p><p&g

8、t;　　圖1霓虹燈外觀示意圖</p><p>　　用PLC對霓虹燈廣告屏實現(xiàn)控制，其具體要求如下：</p><p>　　(1)該廣告屏中間8個霓虹燈字亮滅的時序為第1字亮一第2字亮一第3字亮一 一第8字亮，時間間隔均為1 s，8個霓虹燈字全亮后，顯示10 s，再反過來從第8字—第7字一 一第1字順序熄滅。全滅后，停亮2 s，再從第8字開始亮起，順序點亮8—7一一 一1，時間間隔為1

9、s，全亮后顯示20 s。再從l一2一 一8順序熄滅。全熄滅后，停亮2 s，再從頭開始運行，周而復始。</p><p>　　(2)廣告屏四周的流水燈共24只，4個1組，共分6組，每組燈間隔1 s向前移動一次，且Ⅰ～Ⅵ每隔一組的燈點亮，即從Ⅰ、Ⅲ亮一Ⅱ、Ⅳ亮一Ⅲ、Ⅴ亮一Ⅳ、Ⅵ亮 ，移動一段時間后(如30 s)，再反過來移動，即從Ⅵ、Ⅳ亮一V、Ⅲ亮一Ⅳ、Ⅱ亮一Ⅲ、I亮 ，如此循環(huán)往復。</p>&l

10、t;p>　　(3)系統(tǒng)有單步／連續(xù)控制，有啟動和停止按鈕。 ，</p><p>　　(4)系統(tǒng)霓虹燈字、白熾燈的電壓及供電電源均為市電220 v。</p><p>　　二、PLC選型及輸入輸出點分配</p><p><b>　　1.PLC選型</b></p><p>　　隨著P LC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種

11、類也越來越多。不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、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(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟指針有著重要意義。</p><p>　　PLC的選擇主要應(yīng)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(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。</p><p>　　在工程中主要根據(jù)工藝要求、控制對象、用戶需要等方面選擇合適的PL

12、C，根據(jù)PLC的特點及本課題要求，選擇三菱FX2N系列。</p><p>　　FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方面都是相當于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。在基本單元上連接擴展單元或擴展模塊，可進行16-256點的靈活輸入輸出組合?？蛇x用16/32/48/64/80/128點的主機，可以采用最小8點的擴展模塊進行擴展。可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。</p><p>　　從系

13、統(tǒng)功能看，需要輸入點數(shù)12個，輸出點數(shù)7個。這里選取FX2N-48MR，有24個輸入和24個輸出，滿足需求。</p><p>　　2.輸入輸出點分配表</p><p>　　根據(jù)控制要求，PLC控制霓虹燈廣告顯示屏的輸入／輸出(I／O)地址編排如下表表所示，其中SAl(X0)為啟動開關(guān)，SA2(X1)為停止開關(guān)，SAa(X2)為單步／連續(xù)選擇開關(guān)，SB(x3)為步進按鈕開關(guān)。YO～Y7控制8

14、根霓虹燈管，用發(fā)光管LEDl～LED8模擬顯示， Y10～Y15控制6組流水燈泡，這里用發(fā)光管LED9～LED14，模擬顯示，具體的輸入輸出點分配方式如表1所示。在電氣實驗樓的PLC實驗室中可以借助面板上直接與輸出接口相連的LED燈指示輸出口的狀態(tài)。</p><p>　　表1 輸入輸出分配圖</p><p><b>　　輸入輸出接線圖</b></p>&

15、lt;p>　　在實驗臺上接線時，一共使用到了X000,X001,X002,X003四個輸入觸點。Y000-Y007,Y010-Y015共十五個輸出觸點，PLC的具體接線方式如圖2所示。</p><p>　　圖2 輸入輸出接線圖</p><p><b>　　四、控制流程圖</b></p><p><b>　　圖3 控制流程圖<

16、;/b></p><p><b>　　程序設(shè)計</b></p><p>　　L程序設(shè)計中一共使用到了基本指令編程和狀態(tài)指令編程兩種方式，基本指令的梯形圖見圖4，基本指令的指令表見圖5。狀態(tài)編程的梯形圖見圖6，狀態(tài)編程的梯指令表見圖7。</p><p><b>　　基本指令編程</b></p><p

17、>　　圖4 基本指令編程梯形圖</p><p>　　圖5 基本指令編程指令表</p><p><b>　　2.狀態(tài)指令編程</b></p><p>　　圖6 狀態(tài)編程梯形圖</p><p>　　圖7：狀態(tài)編程指令表</p><p>　　圖7 狀態(tài)度編程指令表</p><p

18、><b>　　六、調(diào)試并運行程序</b></p><p>　　1.基于GX Simulator的脫機仿真方法：</p><p>　　在初步完成程序之后，由于不能進行上機調(diào)試，此時很難驗證程序的正確性。為了解決之一問題，可以采用三菱官方提供GX Developer開發(fā)環(huán)境的脫機仿真插件：GX Simlulator。</p><p>　　在安

19、裝完插件之后，課題通過“菜單欄”—“工具”—“梯形圖邏輯測試啟動”來開啟仿真環(huán)境，啟動界面如圖8所示。</p><p>　　圖8 啟動脫機仿真環(huán)境</p><p>　　進入仿真狀態(tài)之后，程序會在電腦上模擬PLC的寫入過程。由于在仿真環(huán)境中，PLC的輸入端口沒有外部接線，無法讀入外部的開關(guān)，按鈕，行程開關(guān)的元件的數(shù)據(jù)。因此可以通過并且可以通過“在線”中的“軟元件測試”來強制一些輸入條件ON或

20、者OFF。監(jiān)控程序的運行狀態(tài)。</p><p>　　2.PLC程序燒寫與上機操作：</p><p>　　調(diào)試中遇到的問題及解決</p><p>　　問題：輸出線圈的保持問題。SFC是步進指令，當進入下一個狀態(tài)上一個就會失電， 狀態(tài)切換后上一個狀態(tài)會整個失電。</p><p>　　解決：通過SET和RST指令完成線圈的上電和復位，使用此種方

21、法的另一個好處是回避了多線圈輸出的問題。</p><p>　　問題：外接的按鍵按下之后沒有高電平輸出。</p><p>　　解決：與PLC控制臺上的開關(guān)不同，按鍵是需要同時接上+24V和COM才能工作，在操作時。將電源接上之后即可正常工作。</p><p><b>　　七、程序運行說明</b></p><p>　　本程序

22、使用了兩種編程方式：基本指令（659步）和狀態(tài)編程（429步）。</p><p><b>　　1.基本指令程序</b></p><p>　　對于基本指令程序編寫方式，由于不允許使用應(yīng)用指令及狀態(tài)編程方式，所以我選擇通過輔助繼電器M0-M18指示循環(huán)所處的步驟，前后狀態(tài)之間通過常開常閉觸點互鎖。當運行于自動運行狀態(tài)時，通過定時器完成狀態(tài)步驟之間的切換。當運行于步進狀態(tài)時

23、，通過X003觸點發(fā)出脈沖完成狀態(tài)之間的切換。</p><p>　　由于課題要求使用按鈕進行啟動和停止操作，在程序的一開始使用輔助繼電器M1000監(jiān)視啟動和停止按鈕。并通過M1000的常開觸點進行自鎖，使按鈕松開后仍能通電。</p><p><b>　　2.狀態(tài)編程程序</b></p><p>　　對于狀態(tài)編程方式，在啟動按鈕按下以后，有兩步程

24、序并列運行，一個是霓虹燈字的亮滅，另一個是四周邊框流水燈的亮滅。</p><p>　　霓虹燈字的控制，在按下啟動按鈕以后，八個字會按要求亮滅，主要是定時器和位移指令控制，在S20-S27中。S20,S22,S24,S26是控制流水燈的亮滅，S21,S23,S25是進行狀態(tài)延時。</p><p>　　流水燈的控制：將流水燈每一種燈亮的情況都納入一個狀態(tài)的，所以正序移動時一共有6種狀態(tài)，然后在

25、循環(huán)，在30秒過后，會由正序的移動轉(zhuǎn)換成反序的移動。反序的移動30秒后又轉(zhuǎn)換成正序的移動順序，30秒的時間好似用云煥來控制的，因為每一個循環(huán)是6秒，那30秒就是5次，計到5次則會進行正反序的轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　八、結(jié)束語</b></p><p>　　經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)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(chǎn)生了濃厚的興

26、趣，但是我也深深的知道自己的不足之處，比如說對應(yīng)用指令的不熟悉，大大地加深了我的程序復雜程度。多在學習過程中不能想通的問題，在PLC調(diào)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額拓寬作用，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(zhuǎn)變成計算機的控制，大大地降低了產(chǎn)品的成本，很大地提高生產(chǎn)效率。</p><p>　

27、　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。</p><p>　　經(jīng)過這次課程設(shè)計培養(yǎng)了我的設(shè)計能力以及全面的考慮問題能力。學習的過程是痛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(shè)計它對我以后的學習及工作都會產(chǎn)生積極的影響。</p><p>　　在為期一周的課程設(shè)計結(jié)束之時，我十分感謝實

28、習老師**老師和同組的5位同學對我的幫助和支持，課題的順利完成離不開老師和同學們的協(xié)助！</p><p><b>　　九、參考文獻</b></p><p>　　[1] 史國生. 電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2010.5(P153-195)</p><p>　　[2] 陳在平、趙相賓.可編程序控制器技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)

29、計.北京:機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[3] 東方,姜鑫.  PLC在廣告屏控制器設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè). 2009(11)</p><p>　　[4] 賈玉芬.  步進順控指令在霓虹燈廣告屏控制器上的應(yīng)用[J]. 商場現(xiàn)代化. 2008(14)</p><