PLC控制跑马灯系统地设计.docx

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PLC控制跑马灯系统地设计

某某工业职业技术学院

2012—2013学年

第一学期

毕业设计

课题名称：

PLC控制跑马灯系统的设计

设计时间：

—20012.10.21

系部：

机电工程系

班级：

机电1003

姓名：

杨杰

指导教师：

朱文琦

PLC控制跑马灯系统的设计

[摘要]本次毕业设计是应用S7-200PLC跑马灯设计的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。

通过控制S7－200PLC的定时继电器的功能来实现各彩灯按一定的规律点亮和熄灭。

接通延迟定时器SD的特点〔如果RLO有正跳沿，如此接通延迟定时器启动指令，以设定的时间值启动指令的定时器〕。

这种控制电路结构简单，可靠性高，应用性强；软件程序适应X围广，对各彩灯按一定的规律点亮和熄灭的控制，只需要改变相应的定时器的时间接通即可。

[关键词]PLC彩灯梯形图；

前言

随着科技的飞速开展，无论在日常生活中，还是在工农业开展中，PLC具有广泛的应用。

PLC的一般特点：

抗干扰能力强，可靠性极高、编程简单方便、使用方便、维护方便、设计、施工、调试周期短、易于实现机电一体化。

PLC总的开展趋势是：

高功能、高速度、高集成度、大容量、小体积、低本钱、通信组网能力强。

本次毕业设计是应用S7-200PLC跑马灯设计的硬件电路，并利用OB1的梯形图控制程序设计。

通过控制S7－200PLC的定时继电器的功能来实现各彩灯按一定的规律点亮和熄灭。

接通延迟定时器SD的特点〔如果RLO有正跳沿，如此接通延迟定时器启动指令，以设定的时间值启动指令的定时器〕。

这种控制电路结构简单，可靠性高，应用性强；软件程序适应X围广，对各彩灯按一定的规律点亮和熄灭的控制，只需要改变相应的定时器的时间接通即可。

第1章概论

本篇概述跑马灯系统有关的一些根本知识，为对该彩灯系统的了解做一个根底。

首先要说明彩灯系统的意义、要求与本设计的任务，然后介绍跑马灯系统的根本组成单元与功能原理；接着讲述元器件的选择与参数设置要求，最后讲述软件的调试和硬件的调试。

1.1跑马灯系统的意义、现状与要求

1.1.1课题背景与目的

随着科学技术的的不断提高，社会经济的不断开展，人们对城市的装束有了很大的变化。

在城市的夜晚，大街小巷都布满了五颜六色的彩灯，给原来萧条的城市带来了气息和活力，给人们的视觉很大的冲击，有的地方将彩灯很好的配置安装在城市主要建筑物上，使之绚丽多彩，更加吸引人的眼球，有的如此利用彩灯装扮城市，给当地的城市带来了丰富的旅游资源。

1.1.2技术现状

本课题与同类相比，优越性更大，不过各有各的特点，市场上大局部是单片机做的，而本设计是用S7－200PLC做的，是用S7-200PLC的硬件和软件结合起来。

这样的设计可以控制和设定不同的彩灯变化方式，相比之下，实用性和操作性更高一些，易学易懂，深受工程技术人员的欢迎。

彩灯的开展

彩灯的最初来源

1879年，美国著名的科学家爱迪生发明了白炽灯，完毕了人类“黑暗〞的历史。

然而白炽灯只是给人类为以后各种各样彩灯的开展埋下了伏笔。

1902年，黑维特发明了水银灯。

这种水银灯是在真空的灯管中充入水银和少量氩气。

通电后，水银蒸发，受电子激发而发光。

水银灯会辐射出大量紫外线，而紫外线

是对人体有害的，且水银灯光线太亮，太刺眼，因此它不能得到广泛应用。

又经过了很长一段时间的开展，最值得一提的就是美国通用电子公司的研究员伊曼，与其他科学家一样，从霓虹灯的亮光中，看到了光明的前途。

他加快了研究的步伐。

终于在1938年，突破了启动装置的设计与制作大关，制作了与水银等性能截然不同的荧光灯。

这种荧光灯是在一根玻璃管内，充进一定量的水银，管的内壁涂有荧光粉，管的两端各有一个灯丝做电极。

它的工作原理是：

通电后，水银蒸气放电，同时产生紫外线，紫外线激发管内壁的荧光物质而发出可见光。

显然，荧光灯没有水银灯的弊端，它比白炽灯更亮，且电能利用率高，省电。

因此，它一诞生，便很快进入了一般家庭和公司。

1.2.2彩灯给城市带来的五彩缤纷

随着社会经济的开展，越来越多的城市大街小巷都布满了彩灯，这给原来并不怎么好看很单调的城市带来了朝气，随着城市里彩灯的不断增加，光效的不同，给了人们视觉很大的享受和冲击，给原本萧条的城市带来了繁荣的景象。

1.3PLC的开展前景与趋势

PLC开展至今，已有30余年的历史，随着半导体技术、计算机技术和通信技术的开展，工业控制领域已有翻天复地的变化，PLC亦在不断的开展变化之中，PLC正朝着新的技术开展。

向高性能、高速度、大容量开展

μμs/步，高级功能指令的执行速度也有很大的提高。

在有2个通信接口、256个I/O点的情况下，FP10SH总的扫描时间为0.27～0.42ms。

在模拟量控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的PID指令和智能PID模块，某些PLC还具有模拟量模糊控制、自适应、参数自整定功能，使调试时间减少，控制精度提高。

增强小型PLC的功能

小型PLC一般指I/O点数小于等于256的PLC，大多采用整体式结构。

小型PLC的价格廉价，性能价格比不断提高，很适合于单机自动化或组成分布式控制系统。

近年来，PLC生产厂商不断推出功能更强的小型PLC，更新换代的周期越来越短。

如三菱公司的小型PLCFX系列先后推出了FX、2FX、FX、FX、FX、FX、FX0SN2CC1S和FX等系列，它们的性能价格比1N越来越高。

除了开关量逻辑控制功能外，现代的小型PLC一般具有以下功能：

（1）多种工作模式的32位高速计数器，当计数值达到预置值时，用中断方式改变PLC的输出。

高速计数功能是用中断方式实现的，因此其计数频率受到限制。

三菱的FX1S和FX的计数频率可达100kHz。

1N

（2）包括脉冲列输出（PTO）和脉宽调制（PWM）的高速输出功能FX、FX的输出脉冲频率可达1S1N100kHz。

（3）中断功能，包括开关量输入中断、定时中断、高速计数输入中断、高速脉冲输出中断和通信中断等。

（4）脉冲捕获功能，可捕获脉宽为数十μs的输入脉冲。

（5）内置的实时钟，或可以选配实时钟模块。

（6）内置的1个或2个模拟量输入电位器，可用于调节控制参数，如修改定时器的设定值。

FX可选配有8个模拟量输入电位器的功能扩展板。

（7）整数运算、浮点数运算和函数运算功能。

（8）用EEPROM代替RAM和锂电池，使PLC成为完全免维护的设备。

（9）用户程序可用密码保护，有的可设多级密码。

μs，运算速度远远高于某

些大中型PLC的运算速度。

小型PLC不断增加特殊功能模块的品种，一般有如下特殊模块：

模拟量输入输出模块、热电阻/热电偶温度传感器模块、温度调节模块、高速计数模块、脉冲输出模块、位置控制模块、可编程凸轮开关模块和多种通信模块等。

FX系列PLC的功能扩展板体积小巧，价格廉价，可安装在根本单元内。

FX系列有下述功能扩展板：

4点开关量输入板、2点开关量输出板、2路模拟量输入板、1路模拟量输出板、8点模拟量调整板，RS－232C、RS－485和RS－422通信板。

各PLC厂家近年来推出了一些价格廉价的专用人机接口装置，用来监视PLC的内部变量和修改控制参数。

与西门子S7－200配套的TD200文本显示器可显示两行字符，每行10个汉字或20个字符，可用S7－200的编程软件设置TD200的显示内容。

与三菱公司的FX系列配套的FX－1N－5DM微型显示模块的体积小巧，正面尺寸仅为32mm×40mm，直接安装在三菱FX/FX1S1N系列PLC根本单元的顶部，无需连线；配有带背光的LED，可以监视和修改PLC的内部数据，可与功能扩展板一起使用，网上报价仅300

多元。

2003年初松下电工推出了面板安装型PLC－FP－e，它有2行显示，每行显示5个字符，每行可单独变换3种颜色，同时带有相应的提示符号；有8点输入和5点晶体管、1点继电器输出；面板有6个操作按键，可用于改变设定值和作为操作开关输入，不占用外部I/O点；除编程口外，还有RS－232C通信端口，功能增强型的FP－e可支持日历时钟功能与热电偶输入。

不断提高编程软件的功能编程软件日益普与PLC的手持式编程器编程功能有限，使用不便。

随着计算机的迅速普与、升级以与编程软件性能的不断提高，使用编程软件的人越来越多，笔记本电脑的大幅度降价解决了计算机编程的现场调试问题大多数PLC厂家都向用户提供免费使用的演示版编程软件，正版编程软件的价格也在不断降低。

编程软件可以对PLC控制系统的硬件组态，在屏幕上可以直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。

程序可以下载、存盘和打印，通过网络或线，还可以实现远程编程。

现在有的PLC（如西门子的S7－200系列）用基于PC的编程软件来编程，已没有配置手持式编程器。

编程软件的功能不断提高PLC的编程软件升级更新非常快，如三菱先后推出了MEDOC、SWOPC－FXGP/WIN、GPPW编程软件和LLT模拟仿真软件。

大多数厂家的编程软件都有汉化版，方便了英语水平较差的国内用户。

编程语言的标准化PLC的编程语言标准IEC61131－1已公布了多年，欧美的PLC厂家的编程语言根本上符合IEC标准。

某些“软PLC〞（即在PC上运行的可实现PLC功能的软件包）几乎都是按IEC标准设计的。

随着时间的推移，IEC标准会得到越来越广的使用。

使用编程向导简化编程过程

S7－200的编程软件STEP7－MicroWIN32配备了大量的编程向导，如PID、网络读写、高速计数器和高速输出指令的编程向导，位置控制模块、文本显示器TD200、调制解调器模块、以太网模块、互联网模块、AS－i通信模块等的编程向导。

使用这些编程向导时，只需要输入要求的数据或确定选项，编程软件就可以自动地生成用户程序。

编程软件配备仿真功能

有的PLC生产厂家提供了在计算机上运行，可以用来代替PLC的硬件调试用户程序的仿真软件，例如西门子公司与STEP7编程软件配套使用的S7－PLCSIM仿真软件、

三菱公司与SW3D5C－GPPW－C编程软件配套的SW3D5C－LLT－C仿真软件，欧姆龙公司与CX－Programmer编程软件配套的仿真软件CX－Simulator等，西门子的“LOGO！

〞可编程逻辑模块的编程软件也有仿真功能。

PLC的仿真软件也是初学者学习编程和程序调试方法的很好的学习工具。

通信功能的增强和标准化不断增强通信功能随着计算机网络通信在控制系统中的广泛应用，通信功能受到越来越高的重视，因此小型PLC的通信功能在不断扩展和增强。

以三菱的FX系列为例，它可以接入开放式通信网络，为此提供了CC－Link系统主站模块、CC－Link接口模块、AS－i主站模块、DeviceNet接口模块和Profibus接口模块。

使用MELSEC远程I/O系统主站模块可组成远程I/O网络。

RS－232C通信接口模块、RS－232C适配器、RS－485通信板适配器、RS－232C/RS－485转换接口等提供了标准的串行通信接口。

在软件方面FX提供了一些专用的通信协议，如并行、N：

N、计算机和I/O。

计算机协议根本上符合Modbus通信协议中的ASCII传输模式，PLC与PC通信时，PLC一侧不需要用户编程。

其余的几种的通信是周期性地自动实现的，用户只需要作一些简单的设置。

GE－Fanuc公司的VersaMax系列PLC可与现场总线DeviceNet、Profibus－DP和Genius。

用户

可使用ModbusRTU从站、ASCII读写和SNP等通信协议。

MicroLogix系列PLC可选择对等通信、DeviceNet和SCADA/RTU网络通信。

提高通信的开放程度

早期的PLC根本上采用厂家专用的通信协议，给不同厂家的产品互联互通和用户的使用带来了很大的困难。

现在的开展趋势是尽可能地采