精品霓虹灯广告屏的PLC控制系统.docx

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精品霓虹灯广告屏的PLC控制系统

摘要

霓虹灯在个大中小城市都在进行着亮化工程，各企业为了宣传自己的产品及形象都采用广告的形式来宣传自己，霓虹灯的闪烁不能够用人工来控制，那样不会呈现给人们美好的视觉，而用电气控制的话，中间使用的继电器，会有机械磨损，而霓虹灯的闪烁时间间隔是相当的短，几乎是零点几秒，这样看来使用电气控制是不太可能了，当然随着一种需要必然会有一种东西的出现。

可编程控制器简称PLC的出现就解决了这个问题，因为PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

并且PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的方面具有比较突出的优势，它具有独特的优点来控制霓虹灯的闪烁。

霓虹灯的亮和灭，闪烁时间及流动方向等均可以通过PLC来达到控制的要求。

这其中就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题，如何去快捷、可靠、简单的去控制，成为人们考虑的重点，在这我认为PLC最适合去解决这些问题，因为PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

并且PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的方面具有比较突出的优势，在现实中人们也是多通过PLC去控制霓虹灯的。

随着社会主义市场经济的不断繁荣和发展,各大中小城市都在进行亮化工程。

各企业为宣传自己企业的形象和产品,均采用广告手法之一：

霓虹灯广告屏来实现这一目的,本文就是介绍如何利用PLC控制系统来实现这一目的的。

关键字：

可编程控制器PLC霓虹灯

摘要1

目录2

前言4

一霓虹灯的概述5

1霓虹灯的起源及其发展史5

1.1霓虹灯的起源5

1.2霓虹灯的发展史5

2霓虹灯的工作原理及特点6

2.1霓虹灯的工作原理6

2.2霓虹灯的特点6

3霓虹灯的主要部件以及制作工艺7

3.1霓虹灯的主要部件7

3.2霓虹灯的制作工艺9

4霓虹灯的现状与发展10

二PLC的概述12

1PLC的产生与发展12

1.1PLC的产生12

1.2PLC的发展13

2PLC的结构与特点14

2.1PLC的结构14

2.2PLC的特点16

三PLC常见的编程21

1梯形图编程21

2指令表编程21

3逻辑功能图编程21

4顺序功能图编程21

四霓虹灯控制系统及PLC设计22

1霓虹灯PLC软件控制流程图22

1.1用PLC控制霓虹灯字的明灭，具体要求22

1.2根据上述要求做出流程图22

2I/O分配及PLC硬件控制电路图、原理图24

2.1I/O分配表及PLC类型的选择24

2.2根据流程图及I/O表画出PLC硬件控制电路图、原理图25

3霓虹灯PLC硬件控制电路的分析26

3.1系统的控制方式26

3.2系统的配置27

4霓虹灯PLC软件控制梯形图与指令表29

4.1根据流程图和接口线路图画出梯形图29

4.2指令表34

结束语38

致谢39

参考文献40

前言

随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣和发展,个大中小城市都在进行亮化工程。

各企业为宣传自己企业的形象和产品,均采用广告手法之一:

霓虹灯广告屏来实现这一目的。

当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告均可以见到,一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多种色彩的灯管,另一种为日光等管或白炽灯管作为光源,另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果。

这些灯的亮灭,闪烁时间及流动方向等均可以通过PLC控制系统来达到控制的要求。

可编程控制器PLC：

英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

作为自动控制装置的核心,它具有功能强,可靠性高等诸多优点,PLC实验装置采用的是模块化结构，主要模块有可编程序控制器、编程器模块，九种实验模块，按钮、开关输入模块和继电器输出模块，以及四层电梯模型。

该装置可以完成各种指令系统训练以及多种控制对象的程序设计训练。

一霓虹灯的概述

1霓虹灯的起源及其发展史

1.1霓虹灯的起源

霓虹灯是由英文“氖灯”，即“NEONSIGN”得来的，“霓虹”两字实际上是“NEON”的译音，而现在人们已经把“霓虹灯”当作专用词运用了。

霓虹灯自1910年问世以来，历经百年不衰。

它是一种特殊的低气压冷阴极辉光放电发光的电光源，而不同于其它诸如荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯、水银灯、白炽灯等弧光灯。

霓虹灯是靠充入玻璃管内的低压惰性气体，在高压电场下冷阴极辉光放电而发光。

霓虹灯的光色是由充入惰性气体的光谱特性决定：

光管型霓虹灯充入氖气，霓虹灯发红色光；荧光型霓虹灯充入氩气及汞，霓虹灯发蓝色、黄色等光，这两大类霓虹灯都是靠灯管内的工作气体原子受激辐射发光。

1.2霓虹灯的发展史

霓虹灯的发展可以追溯到英国物理学家和化学家法拉第对气体放电的研究，电流通过含有少量正负离子的气体时，受紫外线、宇宙射线、微量放射物质的作用，在足够高的外加电压作用下运动，并与中性气体分子碰撞后，使中性分子发生电离，因而离子的数目倍增。

电流通过气体时还伴有发光现象，即所谓的辉光放电。

其发光的颜色随所充气体的不同而不同。

法拉第的理论及其在实验上的成就，为霓虹灯技术的发展奠定了坚实的基础。

霓虹灯始源于法国。

当时所用的灯体玻管的直径为45毫米，先将玻璃管弯制成所需的文字或图案，然后再用1只电压为1万多伏的变压器供电，使之发光。

当时，灯管两端电极采用石墨制成，内部充入氮气或二氧化碳气体，前者会发红光，后者发白光。

由于这两种气体较活泼，很容易和石墨电极起化学反应，阴极溅散出的石墨很快在玻璃管内壁形成黑色薄膜层，并大量吸收充入灯管内的气体，使灯管的充气压力很快下降，致使霓虹灯的寿命很短。

当时为了解决这个问题，特在霓虹灯管上加1

个特殊的电磁阀门，并在霓虹灯使用一段时间以后再往灯内重新补充一定量的气体，但这样做并未能在根本上克服上述缺陷。

因此，这种灯不仅寿命短、制作工艺复杂，而且造价昂贵，很难普及。

在1907年至1910年期间，科学家克洛德和林德发明了液态空气分馏。

利用这一发明，在霓虹灯内充入一定的惰性气体，这样就明显减缓了气体在灯管内部的消耗速度，颜色也丰富了，可产生红、绿、蓝、黄等颜色。

第二次世界大战前夕，光致发光的材料被研制出来了。

这种材料不仅能发出各种颜色的光，而且发光效率也高，我们称之为荧光粉。

荧光粉被应用在霓虹灯制作中后，霓虹灯的亮度不仅有了明显提高，而且灯管的颜色也更加鲜艳夺目，变化多端，同时也简化了制灯的工艺。

故在第二世界大战结束后，霓虹灯得到了迅猛的发展。

2霓虹灯的工作原理及特点

2.1霓虹灯的工作原理

当外电源电路接通后，变压器输出端就会产生几千伏甚至上万伏的高压。

当这一高压加到霓虹灯管两端电极上时，霓虹灯管内的带电粒子在高压电场中被加速并飞向电极，能激发产生大量的电子。

这些激发出来的电子，在高电压电场中被加速，并与灯管内的气体原子发生碰撞。

当这些电子碰撞游离气体原子的能量足够大时，就能使气体原子发生电离而成为正离子和电子，这就是气体的电离现象。

带电粒子与气体原子之间的碰撞，多余的能量就以光子的形式发射出来，这就完成了霓虹灯的发光点亮的整个过程。

2.2霓虹灯的特点

与其他电光源相比，霓虹灯具有以下特点：

2.2.1高效率

霓虹灯是依靠灯光两端电极头在高压电场下将灯管内的惰性气体击燃，它不同于普通光源必须把钨丝烧到高温才能发光，造成大量的电能以热能的形式被消耗掉，因此，用同样多的电能，霓虹灯具有更高的亮度。

2.2.2温度低、不受气候限制

霓虹灯因其冷阴极特性，工作时灯管温度在60°C以下，所以能置于露天日晒雨淋或在水中工作。

同样因其工作特性，霓虹灯光谱具有很强的穿透力，在雨天或雾天仍能保持较好的视觉效果。

2.2.3低能耗

在技术不断创新的时代，霓虹灯的制造技术及相关零部件的技术水平页在不断进步。

新型电极、新型电子变压器的应用，使霓虹灯的耗电量大大降低，由过去的每米灯管耗电56瓦降到现在的每米灯管耗电12瓦。

2.2.4寿命长

霓虹灯在连续工作不断电的情况下，寿命达一万小时以上，这一优势是其他任何电光源都难以达到的。

2.2.5制作灵活、彩多样

霓虹灯是由玻璃管制成，经过烧制，玻璃管能弯曲成任意形状，具有极大的灵活性，通过选择不同类型的管子并充入不同的惰性气体，霓虹灯能得到五彩缤纷、多种颜色的光。

2.2.6动感强、果佳、实用

霓虹灯画面由常亮的灯管及动态发光的扫描管组成，可设置为跳动式扫描，渐变式扫描、混色变色七种颜色扫描。

扫描管由装有微电脑芯片编程的扫描机控制，扫描管按编好的程序亮或灭，组成一副副流动的画面，似天上彩虹、象人间银河、更酷似一个梦幻世界，引人入胜，使人难以忘怀。

因此、霓虹灯是一种投入较少、效果强烈、经济实用的广告形式。

3霓虹灯的主要部件以及制作工艺

3.1霓虹灯的主要部件

3.1.1霓虹灯管：

（1）以规格分：

有6、7、8、9、10、12、15、18、20毫米等粗细。

（2）以玻璃材质分：

a.

钠玻璃管（或称石灰料玻璃管）这种玻璃管稳定性差，受潮后极易变质、泛碱（风化），牢度差易爆裂。

目前在我国使用此种材料的约占80%左右。

b.铅玻璃管（又称红丹料玻璃管）其热性能、机械性能、电性能、化学稳定性能、真空性能和光学性能优于钠玻璃，其耐候性、使用寿命大大超过钠玻璃，目前国际上通用大都是这种铅玻璃管，我国目前使用量已达20－30%左右，凡是追求质量好的制作厂家，用户都选用铅管制作霓虹灯。

铅玻璃又以含铅量多少分为：

重铅玻璃、中铅玻璃和轻铅玻璃。

c.彩色玻璃管，这种玻璃管，在拉制玻璃管时已充入染料，生产出的玻璃管已呈彩色玻璃管。

（3）以霓虹灯管内涂荧光粉材料分：

a.目前使用的多数霓虹灯管喷涂的是“普通荧光粉”，这种粉价格比较便宜，一般也能满足各种色彩的要求。

b.“三基色”荧光粉，（也称稀土荧光粉）与普通荧光粉比较，其亮度、色度、鲜度更佳。

（4）喷涂荧光粉的工艺又分水涂和胶涂二种：

a.水涂即用醇、酮溶济混合荧光粉喷涂在灯管内壁，让其自然干燥。

b.胶涂即用胶液混合荧光粉喷涂，再用烘箱烘干，其粘度、牢度大大优于水涂粉管。

目前先进国家大都有采用三基色胶涂含铅玻璃管制作霓虹灯，我国目前已有部分厂商使用这种霓虹灯管。

3.1.2霓虹灯变压器：

（1）霓虹灯漏磁变压器，（又称电感变压器、铁芯变压器）其特点是：

可靠性好，负载灯管亮度高，光色一致，寿命长，缺点是比较笨重，目前国外及上海的户外霓虹灯大多数采用这种变压器。

电感变压器的规格有：

3KV、6KV、9KV、12KV、15KV、18KV。

（

2）电子变压器（也称高频冷启动管形放电灯电子转换器或霓虹灯电源）其优点是：

重量轻、制造方便、节约金属材料，目前国内生产电子变压器质量稳定，有一定规模，其中有的企业还批量出口。

但有不少单位生产的电子变压器亮度达不到应有亮度，在室外使用就有点相形见绌。

电子变压器又分直流和交流二种，直流电子变压器由于单向导通往往会产生灯管一头亮一头暗的情况。

又因电子变压器输出频率会受到负载灯管长度的影响，在同幅霓虹灯中，由于每笔灯管长短不一也会产生灯色不匀等现象。

有些生产厂家为了降低成本，不愿采用高质量高品质的电器元件，而且加工工艺简陋，故可靠性差，寿命短。

电子变压器的规格有：

40W、60W、80W、100W等规格，也有称4米机、6米机、8米机、10米机、12米机等。

要真正生产符合霓虹灯使用要求的电子变压器也是可以做到的，但其价格就会接近电感变压器的价格，为了低价竞销，获取市场份额，一些厂商牺牲霓虹灯的亮度、可靠性、寿命来获得市场利润。

3.1.3程序控制器：