课程设计霓虹灯灯广告屏的PLC控制系统设计.docx

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课程设计霓虹灯灯广告屏的PLC控制系统设计

PLC控制技术

课程设计报告

题目：

霓虹灯灯广告屏的PLC控制系统设计

专业：

电气工程及其自动化

一、课题概述及控制要求

1.概述

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的内存，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。

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。

PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

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。

个企业为宣传自己企业的形象和产烁时间及流动方向等均可以通过PLC来达到控制的要求.PLC是一种用程序来品,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中彩色的灯管,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,闪改变控制功能的工业控制计算机,这些霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等均，可以通过PLC来达到控制的要求，这篇课程设计就是根据实验要求，进行输入输出的I/O口估算，选择PLC型号、绘制流程图、设计梯形图、编写程序清单、调试程序、修改程序，最终实现课程要求。

在编写程序的时候用到了位移指令，是程序变得更加简洁。

基本实现对霓虹灯的正确、稳定地控制。

2、控制要求

某广告屏共有8个霓虹灯字，24只流水灯，每4只灯为一组，如图1霓虹灯和外观示意图所示。

图1霓虹灯外观示意图

用PLC对霓虹灯广告屏实现控制，其具体要求如下：

（1）该广告屏中间8个霓虹灯字亮灭的时序为第1字亮一第2字亮一第3字亮一一第8字亮，时间间隔均为1s，8个霓虹灯字全亮后，显示10s，再反过来从第8字—第7字一一第1字顺序熄灭。

全灭后，停亮2s，再从第8字开始亮起，顺序点亮8—7一一一1，时间间隔为1s，全亮后显示20s。

再从l一2一一8顺序熄灭。

全熄灭后，停亮2s，再从头开始运行，周而复始。

（2）广告屏四周的流水灯共24只，4个1组，共分6组，每组灯间隔1s向前移动一次，且Ⅰ～Ⅵ每隔一组的灯点亮，即从Ⅰ、Ⅲ亮一Ⅱ、Ⅳ亮一Ⅲ、Ⅴ亮一Ⅳ、Ⅵ亮，移动一段时间后（如30s），再反过来移动，即从Ⅵ、Ⅳ亮一V、Ⅲ亮一Ⅳ、Ⅱ亮一Ⅲ、I亮，如此循环往复。

（3）系统有单步／连续控制，有启动和停止按钮。

，

（4）系统霓虹灯字、白炽灯的电压及供电电源均为市电220v。

二、PLC选型及输入输出点分配

1.PLC选型

随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。

不同型号的PLC，其结构形式、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。

因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指针有着重要意义。

PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。

在工程中主要根据工艺要求、控制对象、用户需要等方面选择合适的PLC，根据PLC的特点及本课题要求，选择三菱FX2N系列。

FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方面都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。

在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。

可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。

可根据电源及输出形式，自由选择。

从系统功能看，需要输入点数12个，输出点数7个。

这里选取FX2N-48MR，有24个输入和24个输出，满足需求。

2.输入输出点分配表

根据控制要求，PLC控制霓虹灯广告显示屏的输入／输出（I／O）地址编排如下表表所示，其中SAl（X0）为启动开关，SA2（X1）为停止开关，SAa（X2）为单步／连续选择开关，SB（x3）为步进按钮开关。

YO～Y7控制8根霓虹灯管，用发光管LEDl～LED8模拟显示，Y10～Y15控制6组流水灯泡，这里用发光管LED9～LED14，模拟显示，具体的输入输出点分配方式如表1所示。

在电气实验楼的PLC实验室中可以借助面板上直接与输出接口相连的LED灯指示输出口的状态。

表1输入输出分配图

输入点分配

输出点分配

输入接点

输入开关名称

输出接点

驱动设备

XO00

启动按钮SB1

Y000～Y007

控制8个霓虹灯字

X001

停止按钮SB2

Y010～Y015

控制6组流水灯泡

X002

单步/连续选择开关

X003

步进按钮开关

三、输入输出接线图

在实验台上接线时，一共使用到了X000,X001,X002,X003四个输入触点。

Y000-Y007,Y010-Y015共十五个输出触点，PLC的具体接线方式如图2所示。

图2输入输出接线图

四、控制流程图

图3控制流程图

五、程序设计

L程序设计中一共使用到了基本指令编程和状态指令编程两种方式，基本指令的梯形图见图4，基本指令的指令表见图5。

状态编程的梯形图见图6，状态编程的梯指令表见图7。

1.基本指令编程

图4基本指令编程梯形图

图5基本指令编程指令表

2.状态指令编程

图6状态编程梯形图

图7：

状态编程指令表

图7状态度编程指令表

六、调试并运行程序

1.基于GXSimulator的脱机仿真方法：

在初步完成程序之后，由于不能进行上机调试，此时很难验证程序的正确性。

为了解决之一问题，可以采用三菱官方提供GXDeveloper开发环境的脱机仿真插件：

GXSimlulator。

在安装完插件之后，课题通过“菜单栏”—“工具”—“梯形图逻辑测试启动”来开启仿真环境，启动界面如图8所示。

图8启动脱机仿真环境

进入仿真状态之后，程序会在电脑上模拟PLC的写入过程。

由于在仿真环境中，PLC的输入端口没有外部接线，无法读入外部的开关，按钮，行程开关的元件的数据。

因此可以通过并且可以通过“在线”中的“软元件测试”来强制一些输入条件ON或者OFF。

监控程序的运行状态。

2.PLC程序烧写与上机操作：

调试中遇到的问题及解决

（1）问题：

输出线圈的保持问题。

SFC是步进指令，当进入下一个状态上一个就会失电，状态切换后上一个状态会整个失电。

解决：

通过SET和RST指令完成线圈的上电和复位，使用此种方法的另一个好处是回避了多线圈输出的问题。

（2）问题：

外接的按键按下之后没有高电平输出。

解决：

与PLC控制台上的开关不同，按键是需要同时接上+24V和COM才能工作，在操作时。

将电源接上之后即可正常工作。

七、程序运行说明

本程序使用了两种编程方式：

基本指令（659步）和状态编程（429步）。

1.基本指令程序

对于基本指令程序编写方式，由于不允许使用应用指令及状态编程方式，所以我选择通过辅助继电器M0-M18指示循环所处的步骤，前后状态之间通过常开常闭触点互锁。

当运行于自动运行状态时，通过定时器完成状态步骤之间的切换。

当运行于步进状态时，通过X003触点发出脉冲完成状态之间的切换。

由于课题要求使用按钮进行启动和停止操作，在程序的一开始使用辅助继电器M1000监视启动和停止按钮。

并通过M1000的常开触点进行自锁，使按钮松开后仍能通电。

2.状态编程程序

对于状态编程方式，在启动按钮按下以后，有两步程序并列运行，一个是霓虹灯字的亮灭，另一个是四周边框流水灯的亮灭。

霓虹灯字的控制，在按下启动按钮以后，八个字会按要求亮灭，主要是定时器和位移指令控制，在S20-S27中。

S20,S22,S24,S26是控制流水灯的亮灭，S21,S23,S25是进行状态延时。

流水灯的控制：

将流水灯每一种灯亮的情况都纳入一个状态的，所以正序移动时一共有6种状态，然后在循环，在30秒过后，会由正序的移动转换成反序的移动。

反序的移动30秒后又转换成正序的移动顺序，30秒的时间好似用云焕来控制的，因为每一个循环是6秒，那30秒就是5次，计到5次则会进行正反序的转换。

八、结束语

经过这次的毕业设计，使得我对PLC的掌握进一步的增强，加深了对PLC它们的理解，并对PLC产生了浓厚的兴趣，但是我也深深的知道自己的不足之处，比如说对应用指令的不熟悉，大大地加深了我的程序复杂程度。

多在学习过程中不能想通的问题，在PLC调试过程中，终于得以解决。

可以看出它对理论教学起到了必要的补充和额拓宽作用，对培养既具有扎实理论功底又具有相当实践能力的人才必不可少。

在这次的课程中，我发现PLC在工业控制中的作用很大，它能使人的控制转变成计算机的控制，大大地降低了产品的成本，很大地提高生产效率。

在此过程中我还发现到修改完善程序的重要性。

当时编完一个程序后感觉是正确的。

就是这样还要仔细检查自己的程序。

考虑到各种可能发生的情况。

经过这次课程设计培养了我的设计能力以及全面的考虑问题能力。

学习的过程是痛苦的但是收获成功的喜悦更是让人激动的。

相信通过这次课程设计它对我以后的学习及工作都会产生积极的影响。

在为期一周的课程设计结束之时，我十分感谢实习老师曹保国老师和同组的5位同学对我的帮助和支持，课题的顺利完成离不开老师和同学们的协助！

九、参考文献

[1]史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].北京：

化学工业出版社，2010.5（P153-195）

[2]陈在平、赵相宾.可编程序控制器技术及应用系统设计.北京:

机械工业出版社，2002

[3]东方,姜鑫.  PLC在广告屏控制器设计中的应用[J]. 现代商贸工业. 2009（11）

[4]贾玉芬.  步进顺控指令在霓虹灯广告屏控制器上的应用[J]. 商场现代化. 2008（14）

[5] 韩焱青.  PLC功能图编程在灯光控制中的应用[J]. 江苏电器. 2003（05）