基于PLC的霓虹灯控制系统设计.docx
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基于PLC的霓虹灯控制系统设计
平顶山工业职业技术学院毕业设计任务书姓名李桐
专业班级任务下达日期设计开始日期设计完成日期2016年12月6日日日设计题目：
基于PLC的霓虹灯控制系统设计
指导教师
院（部）主任郭宗跃
2016年12月1日
平顶山工业职业技术学院
毕业设计答辩委员会记录月设计题目：
指导老师：
答辩委员会根据学生提交的毕业设计材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生答辩委员会。
人，出席
答辩委员会主任（签字）：
答辩委员会副主任（签字）：
答辩委员会委员：
，，，,，
平顶山工业职业技术学院
毕业设计评语第
共
学生姓名：
专业班级年级评阅人：
2017年6月10日页毕业设计题目：
基于PLC的霓虹灯控制系统设计指导教师：
成绩：
（签字）（签字）系主任：
2017年6月10日
毕业设计及答辩评语：
摘要
随着国家的不断改革与发展，市场经济的不断繁荣和进步，各大城市都在进行量化工程。
各大中小企业为了宣传自己的企业产品，基本上均采用霓虹灯广告屏来作为广告手法。
每当夜晚，城市里的霓虹灯绝对是一大亮点，它点燃了城市的灵魂与希望。
道路两旁的霓虹灯广告牌随处可见，各色各样，十分好看和吸引人。
再给它们配上大型的广告语和宣传画，使人一目了然，印象深刻。
这些霓虹灯的亮灭，闪烁时间的长短和灯光流动的方向等等都可以通过PLC来达到控制要求。
如何快捷，可靠，简单的去达到控制的目的，是人们考虑的重点。
而PLC控制系统无疑是最适合的。
因为PLC具有通用性强，使用方便，适用面广，可靠性强，抗干扰能力强，编程简单易懂等特点。
并且PLC在工业自动化控制特别是顺应控制中的地位，也是无法取代的。
在现实生活中，人们也大多是通过PLC去控制霓虹灯的。
关键词：
西门子S7-200霓虹灯发展潜力
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摘要..................................................................................................................................................................I
1绪论................................................................................................................................................................41.1引言.............................................................................................................................................41.2组态软件的发展.........................................................................................................................41.2.1组态软件在我国的发展历程..................................................................................................41.2.2流行的组态软件......................................................................................................................51.3本文主要研究内容.....................................................................................................................51.4课题研究意义.............................................................................................................................62MCGS组态软件功能简介............................................................................................................................72.1MCGS组态软件的功能和特点.................................................................................................72.2MCGS组态软件的系统构成......................................................................................................92.2.1MCGS组态软件的整体结构...................................................................................................93变频器对电机的运行控制.........................................................................................................................123.1变频器的面板操作与运行.......................................................................................................123.1.1变频器面板的操作要求........................................................................................................123.1.2操作方法和步骤....................................................................................................................123.2由PLC对变频器进行控制......................................................................................................133.2.1任务要求................................................................................................................................133.2.2I/O地址分配表......................................................................................................................133.2.3操作方法及步骤....................................................................................................................133.2.4梯形图程序............................................................................................................................143.3外接电位器控制圆台速度.......................................................................................................153.3.1任务要求................................................................................................................................153.3.2I/O地址分配表......................................................................................................................153.3.3操作方法和步骤....................................................................................................................154模拟量采集与数据处理的综合应用.........................................................................................................17
4.1FX2N-2AD模块....................................................................................................................174.1.1任务要求................................................................................................................................174.1.2I/O接线图..............................................................................................................................174.1.3组态界面设定........................................................................................................................174.1.4梯形图程序............................................................................................................................18
4.2FX2N-2DA模块....................................................................................................................184.2.1任务要求................................................................................................................................184.2.2I/O接线图..............................................................................................................................184.2.3组态界面设定........................................................................................................................184.2.4梯形图程序............................................................................................................................194.3调试结果...................................................................................................................................195霓虹灯控制系统的设计.............................................................................................................................205.1工艺要求...................................................................................................................................205.2总体设计方案...........................................................................................................................205.3I/O地址分配表.........................................................................................................................205.4I/O接线图.................................................................................................................................215.5实现流程图...............................................................................................................................21
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5.6组态界面设定...........................................................................................................................225.7运行结果...................................................................................................................................22
参考文献..........................................................................................................................................................26
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1绪论
1.1引言
每当夜幕降临，楼宇上、道路旁缤纷夺目的霓虹灯广告，构筑了一道璀灿的城市夜景，作为主角——霓虹灯功不可没，而可编程序控制器是专用于工业控制的工业计算机，是现代化工业的三大支柱之一。
长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，其主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。
但在开发传统的工业控制软件时，当被控对象一旦变动，就必须修改控制系统源程序，导致开发周期长。
组态软件的出现解决了这个问题，通过MCGS组态软件仿真PLC的控制对象，我们不需要实物而通过微机的显示器就可以检验所编程序的正确与否和执行结果。
1.2组态软件的发展
新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统，具有适应性强、开发性好、易于扩展、经济、开发周期短等明显优点。
组态软件指数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式提供良好的用户开发界面和简洁的使用方法，并同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品。
目前世界上不少专业厂商提供各种组态软件产品。
1.2.1组态软件在我国的发展历程
最早开发的通用组态软件是DOS环境下的组态软件，其特点是具有简单的人机界面、图库、绘图工具箱等基本功能。
随着Windows的广泛应用，Windows环境下的组态软件与DOS环境下的组态软件成为主流。
与DOS环境下的组态软件相比，其最突出的特点是图形功能有了很大的增强。
国外很多优秀通用组态软件是在英文状态下开发的，对国内而言，它具有应用时间长，用户界面不理想，不支持国内普遍使用的硬件设
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备，这些正是国外通用组态软件在国内部能广泛应用的原因。
随着国内计算机水平和工业自动化水平的不断提高，近年来，一些技术力量雄厚的高科技公司相继开发出了适合国内使用的通用组态软件。
MCGS组态软件就是其中的一种。
1.2.2流行的组态软件
目前中国市场上的组态软件产品按厂商划分大致可以分为三类：
国外专业软件厂商提供的产品；国外硬件和系统厂商提供的产品；国内自行开发的国产化产品。
近年来国外一些著名硬件或系统厂商亦推出了日趋成熟的组态软件产品，如美国GE公司的Cimplicity,德国西门子公司的WinCC等[1]。
这些软件一改过去仅为其本身硬件配套的OEM形式，通过大力加强对其它硬件产品的驱动支持和软件内部的各种功能，而发展成为专业化的通用组态软件。
1.3本文主要研究内容
课题主要内容为霓虹灯仿真系统的设计，组态软件主要用于实现实时监控；同时编制相应的脚本程序完成控制功能。
仿真系统由上位机和下位机两部分组成。
上、下位机通过串行口进行通信交换数据。
上位机利用PC机，下位机利用三菱的PLC。
上位机内装MCGS组态软件和三菱编程软件。
MCGS组态软件用以制作仿真画面、编写仿真程序并与下位机进行通信。
本界面需实现的控制要求为：
a主要是控制“西安”，“工业”，“大学”，“50”，“周年”5个字形霓虹灯的闪亮过程，具体实现的控制功能为：
5个灯依次点亮后闪三闪，再沿相反的方向依次熄灭；字灯下两个灯轮流闪亮；利用组态设置周围的灯配合闪烁。
5个字灯对应于PLC的5个输出结点Y0～Y4,下面的两个灯对应于Y5，Y6。
每个输出结点的输出值“0”或“1”对应于灯的灭与亮。
b要求按动“开始”按钮时灯按控制要求依次点亮或熄灭，并循环往复，当按动“停止”按钮时霓虹灯全部熄灭。
c当没有连接PLC时，利用脚本程序也可以完成霓虹灯的控制功能。
由于涉及到灯亮灭的时间，所以需要使用组态软件内部的定时器。
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1.4课题研究意义
长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。
其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。
但在开发传统的工业控制软件时，当被控对象一旦变动，就必须修改控制系统源程序，导致开发周期长
[2]。
组态软件的出现解决了这个问题，使用户能通过自己的控制对象和控制目的任意组态，完成最终的自动控制目的。
另一方面，组态软件还可以用于教学实验中。
由于条件所限，学校可能无法提供一些实验设备，同学们通过试验只能看到I/O口的输入输出情况，验证程序的正确性。
运用组态软件就可以让同学们看到直观生动的实验结果，使得理论和实际得到了完美的结合。
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2MCGS组态软件功能简介
MCGS全中文工业自动化控制组态软件（以下简称MCGS工控组态软件或MCGS）为用户建立全新的过程测控系统提供了一整套解决方案。
MCGS工控组态软件是一套32位工控组态软件，可稳定运行于Windows95/98/NT操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备。
2.1MCGS组态软件的功能和特点
MCGS即"监视与控制通用系统"，英文全称为MonitorandControlGeneratedSystem。
MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。
MCGS工控组态软件的功能和特点可归纳如下：
概念简单，易于理解和使用。
普通工程人员经过短时间的培训就能正确掌握、快速完成多数简单工程项目的监控程序设计和运行操作。
用户可避开复杂的计算机软硬件问题，集中精力解决工程本身的问题，按照系统的规定，组态配置出高性能、高可靠性、高度专业化的上位机监控系统。
功能齐全，便于方案设计。
MCGS为解决工程监控问题提供了丰富多样的手段，从设备驱动（数据采集）到数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出、曲线显示等各个环节，均有丰富的功能组件和常用图形库可供选用，用户只需根据工程作业的需要和特点，进行方案设计和组态配置，即可生成用户应用软件系统。
实时性与并行处理。
MCGS充分利用了Windows操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能，使PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。
工程作业中，大量的数据和信息需要及时收集，即时处理，在计算机测控技术领域称其为实时性任务关键任务，如数据采集、设备驱动和异常处理等。
另外许多工作则是非实时性的，或称为非时间关键任务，如画面显示，可在主机运行周期时间内插空进行。
而像打印数据一类的工作，可运行于后台，称为脱机作业。
MCGS是真正的32位系统，可同时运行于MicrosoftWindows95，98和MicrosoftWindowsNT平台，以线程为单位进行分时并行处理。
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建立实时数据库，便于用户分步组态，保证系统安全可靠运行。
MCGS组态软件由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成。
其中的“实时数据库”是整个系统的核心。
在生成用户应用系统时，每一部分均可分别进行组态配置，独立建造，互不相干；而在系统运行过程中，各个部分都通过实时数据库交换数据，形成互相关联的整体。
实时数据库是一个数据处理中心，是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数据区。
各个部件独立地向实时数据库输入和
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