天塔之光 课程设计.docx
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天塔之光课程设计
工程技术学院
《PLC编程技术》课程设计
题目：
天塔之光控制系统的PLC设计
专业班级：
2012级机制机电
学生姓名:
左玖川
学号：
2
指导老师：
王巍
成绩：
任务下达日期2015年5月19日
设计完成日期2015年5月26日
天塔之光控制系统的PLC设计
摘要：
本设计是应用s7-200plc天塔之光设计的硬件电路，并利用T型图控制程序设计，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。
这种控制电路结构简单、可靠性高、应用性强；软件程序适用范围广、，对于各彩灯按一定时间规律点亮和熄灭，只需要控制定时继电器的接通即可。
关键字：
plc、T型图、彩灯
概述
1.1S7-200PLC简介
适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。
S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200系列出色表现在以下几个方面：
极高的可靠性、极丰富的指、集易于掌、便捷的操、丰富的内置集成功、实时特、强劲的通讯能、丰富的扩展模块等，S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。
使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。
应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。
如：
冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
1.2天塔之光控制系统概述
（2）
天塔之光的控制系统由s7-200系列plc控制完成，有L1-L9九盏灯，要求通过程序设计完成每个灯的依次点亮，并且点亮时间有一定要求。
其具体要求如下：
当按下控制开关时，L1、L2、L6立即点亮，1s后L5、L9点亮，L1灯灭;2s后，L1、L4、L8亮;3s后，L3、L7点亮，持续4s后，继续重新开始。
并且，实现循环。
天塔之光彩灯分布及控制要求如下图：
图1.2.1
图1.2.2
系统硬件选型及设计
2.1硬件选型
S7-200系列属于整体式小型PLc，用于代替继电器的简单控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。
整体式PLC将CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱型机壳内S7-200系PLC提供多种具有不同I/O点数的CPU模块和数量、模拟量I/O扩展模块供用户选用，CPU模块和扩展模块用扁平电缆连接。
S7-200系列出色表现在以下几个方面：
极高的可靠性；极丰的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块我们此次设计PLC的选择主要从I/O端口数来选择，系统需要2个输入端口，10个输出端口，所以选择西门子S7-200系列的CPU224.其输入端口14个，输出端口10个，共24个，还带有功能最大可扩展为168点数字量或者35点模拟量的输入和输出；存储容量也进一步增加，有置时钟，还增加了一些数学指令和高速计数器的数量，具有较强的控制能完全符合我们设计系统的需要。
I/O分配如下表：
序号
PLC地址（PLC端子）
电气符号（面板端子）
功能说明
1
I0.0
SB1
启动
2
Q0.0
L1
指示灯L1
3
Q0.1
L2
指示灯L2
4
Q0.2
L3
指示灯L3
5
Q0.3
L4
指示灯L4
6
Q0.4
L5
指示灯L5
7
Q0.5
L6
指示灯L6
8
Q0.6
L7
指示灯L7
9
Q0.7
L8
指示灯L8
10
Q1.0
L9
指示灯L9
11
主机1L、2L、3L、面板COM接电源GND
电源地端
12
主机1M、面板V+接电源+24V
电源正端
2.2外围接线设计
外围接线如下图：
系统程序及调试
本程序要通过过度继电器对各个彩灯进行按一定的规律点亮，计时器控制过度继电器的通断。
过度继电器分别是M0.0、M0.1、M0.2、M0.3.其控制彩灯关系如下表：
灯过度
I0.0
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.5
I0.6
I0.7
I1.0
M0.0
√
√
√
M0.1
√
√
M0.2
√
√
√
M0.3
√
√
3.1硬件调试
硬件组装前首先要仔细核对硬件系统设计原理的正确性，包括参数选用的正确性和原理的正确性，这取决于学识和经验积累。
对没有把握的电路可以过实验板上直接焊接实际电路来进行调试和验证。
在系统通过理论分析后，可进行印刷电路设计和加工。
第一步：
断电调试
为安全起见，首先必须进行断电调试。
断电调试的内容至少包含短路检测和原理的正确性确认。
3.1.1短路检测
系统电路焊接完成后，必须进行短路检测。
检测的方法很简单，选用合适的万用表欧姆挡（例如，20K挡或200K），用红黑表笔接电路板的+5V电源的+、-极，如果存在充放电现象（即电阻指示从大到小再到大或从小到大）。
最后电阻稳定的一个适当的位置（一般为几千欧姆），基可排除系统短路现象。
如果无充放电现象或电阻值稳定在很小的位置，则说明系统中可能存在短路故障不能通电试验，必须对系统进行彻底检查，直至解决。
3.1.2原理正确性
确认关于这个问题，不同的电路有不同的工作原理，因此，必须针对具体电路进行具体分析。
第二步：
通电调试
（1）复位是否正常
（2）关键点电压参数是否正常
3.2联机调试
首先进入机房看所选择的机型型号是否与自己本次毕业设计所选择的机型匹配，待完全匹配后，检查计算机与硬件调试系统的网络电缆是否接好，待检查完毕后，将自己所做的实物的输入端和输出端与硬件调试系统端子一一对应插好，连接好正负极接线，使实物与硬件调试系统串联，然后打开计算机启动S7-200软件调试系统，点击“浏览”如图5.8所示找到自己所做的程序点击打开，然后启动硬件调试系统，紧接着点击软件调试系统的“下载”指令，待硬件调试系统的绿灯闪烁完毕后，闭合开关（I0.0），然后观察实物是否按照自己设计好的规律点亮和熄灭，如果实物按照自己的设计点亮和熄灭的则本次计软硬件系统均成功，如果没有按照自己的设计点亮和熄灭的则失败，再重新调试程序和检查所做实物是否有焊接错误，直至成功。
3.3程序设计T型图
结论
本次设计旨在利用S7-200控制天塔之光系统的设计，熟悉掌握好定时器的作用，按照选题利用定时器的特点进行编程，使各灯按一定的规律点亮和熄灭，熟悉掌握好S7-200软件调试系统，当程序编好后，利用这一系统进行调试，如果调试没有成功再校验程序有没有输入错误或者检查程序是否编辑错误，就这样周而复始直至程序调试成功。
制作实物时要了解发光二极管的单向导电性，区分发光二极管的正负极和熟悉掌握焊接技术，不发生错接和漏接的情况基础知识进行实物调试，了解硬件调试系统那部分是输入端子哪部分是输出端子，按照编程将实物与硬件调试系统一一对应端子接好，直至实物调试成功。
将PLC应用在天塔之光中，通过对硬件、软件以及接口连接的选型、设计和制定控制系统程序对天塔之光进行控制，使天塔之光进行不同的变换，表现出流水型、发射型以及闪烁型的效果。
完成设计要求，使PLC控制的天塔之光控制系统能更好的运用于灯饰的发展
最终证明将PLC应用于中、小功率设备中，具有控制简单、稳定、成本低等特点，是一种切实可行的控制方案。
如果在系统中加上保护电路及防干扰措施，还可提高系统的稳定性。
相信在未来的发展中通过PLC控制的灯塔之光会更广泛的应用在灯饰行业中，使灯饰行业再飞跃一个台阶
参考文献
[1]胡学林.《可编程控制器原理及应用》[M].北京:
电子工业出版社.2007：
135-140
[2]汪志峰.《可编程控制器原理及应用》[M].西安:
电子科技大学出版社.2004：
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[3]吴中俊，黄永红.《可编程序控制器原理及应用》[M].北京:
机械工业出版社.2004：
112-130
[4]吕景泉.《可编程控制器技术教程》[M].北京：
高等教育出版社.2001：
391-395
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