塔灯显示系统控制系统.docx
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塔灯显示系统控制系统
所属课程名称机电传动控制（含PLC）
题目塔灯显示系统控制系统
目录
1课程设计任务书………………………………1
2总体设计………………………………………2
3硬件系统设计…………………………………4
4程序设计………………………………………6
5程序调试及结果分析…………………………13
6总结……………………………………………14
7参考文献………………………………………15
辽东学院
1课程设计任务书
课程设计题目：
塔灯显示系统控制系统
课程设计时间：
自2013年7月8日起至2013年7月18日。
课程设计要求：
合上启动按钮后，按以下规律显示：
L1、L2、L9→L1、L5、L8→L1、L4、L7→L1、L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L6→L1、L3、L7→L1、L4、L8→L1、L5、L9→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L9……如此
学生签名：
2013年7月18日
课程设计评阅意见
项目
课程设计态度评价
（包含出勤情况等）
10%
任务难易度及
创新性评价
20%
综合设计
能力评价
30%
报告书写
规范评价
20%
口试
20%
成绩
综合评定等级
评阅教师：
2013年月日
2总体设计
2.1天塔之光的应用简介
天塔之光控制系统主要应用在闪光灯或花样灯饰中，目前我国灯具市场的发展空间十分广阔。
近年来，伴随我国人民生活水平逐年提高，城镇住宅建设以及室内装饰装修热度不减，人均住房面积的扩大，在促使一室一灯为一室多灯、增加局部照明的同时，所用灯具正逐步由低档产品向中高档产品发展，民用照明需求旺盛。
从发展趋势上看，今后灯具除了其外观及内在质量要求越来越优秀、时尚、体现个性等，对其功能细化、科技含量、节能环保等方面的要求也越来越高。
作为与人们日常生活密切相关的灯饰市场需求，更是以每年15％左右的幅度增长。
2.2塔灯工作控制要求
本次设计要求：
合上启动按钮后，九盏灯按以下规律显示：
L1、L2、L9→L1、L5、L8→L1、L4、L7→L1、L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L6→L1、L3、L7→L1、L4、L8→L1、L5、L9→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L9……如此循环下去，直到按下停止按钮为止。
本次设计采用PLC控制系统，通过PLC的程序设计，使用移位寄存器，便可实现所要求实现的功能。
2.3设计意义
随着时代的发展与科技水平的进步，加强对PLC技术的研究具有十分重要意义。
原来的艺术灯饰控制系统常采用继电器逻辑控制或电子逻辑控制装置，这种控制方式存在着硬件布线复杂.安装和维护不方便，灵活性差，可靠性不高的缺点，尤其是在实现多层次的大中型艺术灯饰的控制上工作量很大。
本设计采用PLC来实现艺术照明灯的自动控制。
原因在于它具有继电器接触器控制装置和通用计算机所不具备的特点，主要有以下几个方面。
1.运行稳定、可靠性高、抗干扰能力强
2.设计、使用和维护方便
3.编程语言简单直观、易学易用
4.系统配套齐全、功能完善、适用性强
5.与通信技术、网络技术相结合
6.体积小、重量轻、能耗低
2.4设计方案
将14项灯点亮的情况分别使用M10.1-M10.7,M11.0-M11.6单独控制，利用移位寄存器，实现所要求实现的功能。
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
Q1.0
M10.1
√
√
√
M10.2
√
√
√
M10.3
√
√
√
M10.4
√
√
√
M10.5
√
M10.6
√
√
√
√
M10.7
√
√
√
√
M11.0
√
√
√
M11.1
√
√
√
M11.2
√
√
√
M11.3
√
√
√
M11.4
√
M11.5
√
√
√
√
M11.6
√
√
√
√
表2-1接触器与灯的对应表
3硬件系统设计
3.1输入/输出分配表
序号
PLC地址（PLC端子）
电气符号（面板端子）
功能说明
1
I0.4
SB1
启动
2
I0.1
SB2
停止
3
Q0.0
L1
指示灯L1
4
Q0.1
L2
指示灯L2
5
Q0.2
L3
指示灯L3
6
Q0.3
L4
指示灯L4
7
Q0.4
L5
指示灯L5
8
Q0.5
L6
指示灯L6
9
Q0.6
L7
指示灯L7
10
Q0.7
L8
指示灯L8
11
Q1.0
L9
指示灯L9
12
主机1L、2L、3L、面板COM接电源GND
电源接地端
13
主机1M、面板V+接电源+24V
电源正极端
表3-1输入/输出分配表
图3-1PLC接线图
3.2西门子S7-200
图3-2S7-200PLC编程系统
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系列PLC提供多种具有不同I/O点数的CPU模块和数字量、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、极丰富的指令集、便捷的操作、丰富的内置集成功能、强劲的通讯能力以及丰富的扩展模块。
本次设计主要从I/O端口数来选择PLC，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。
它的输入端口有14个，输出端口有10个，还带有扩展功能，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，有内置时钟，还增加了一些数学指令和高速计数器的数量，具有较强的控制能力。
符合设计需求。
4程序设计
4.1SHRB简介
移位寄存器指令功能：
SHRB将DATA数值移入移位寄存器，并可以指定移位寄存器的长度和移位方向的移位指令。
4.1.1指令说明：
EN：
能输入端，连接移位脉冲信号，每次使能有效时，整个移位寄存器移动1位。
数据输入端：
3个
DATA：
数据输入端:
连接移入移位寄存器的二进制数值，执行指令时将该位的值移入寄存器。
S_BIT：
指定移位寄存器的最低有效位
N：
指定移位寄存器的长度和移位方向，移位寄存器的最大长度为64位，N为正值表示左移位，输入数据（DATA）移入移位寄存器的最低位（S_BIT），并移出移位寄存器的最高位。
移出的数据被放置在溢出内存位（SM1.1）中。
N为负值表示右移位，输入数据移入移位寄存器的最高位中，并移出最低位（S_BIT）。
移出的数据被放置在溢出内存位（SM1.1）中。
4.1.2数据输入端DATA的确定：
分析：
M10.0为数据输入端DATA，根据控制要求，每次只有一个输出，因此只需要在第一个移位脉冲到来时由M10.0送入移位寄存器S-BIT位（M10.1）一个“1”；第二个脉冲至第十四个脉冲到来时由M10.0送入M10.1的值均为“0”，以此类推，可得到M10.2~M11.6的状态。
4.1.3实现方法：
由定时器T37延时2s导通一个脉冲实现。
循环的实现：
第15个脉冲到来时送1到M10.1。
第14个脉冲到来时M11.6置位为1，同时通过与T39串联的M0.2常开触点使M10.0置为1，在第15个脉冲到来时由M10.0送入M10.1的值又为1，如此循环下去，直至按下停止按钮。
停止实现：
按下停止按钮（I0.1），触发复位指令，使M10.1～M11.6的14位全部复位。
4.2程序流程图
图4-1程序流程图
4.3梯形图和语句表
图4-2梯形图1
图4-3梯形图2
图4-4梯形图3
图4-5梯形图4
图4-6梯形图5
图4-7梯形图6
图4-8梯形图7
图4-9梯形图8
图4-10梯形图9
步序
指令
步序
指令
0
LDI0.4启动
36
OM11.1
1
ANM0.0
37
OM11.5
2
TONT37,20延时2S
38
=Q0.2L3显示
3
LDT37
39
LDM10.3
4
=M0.0
40
OM10.6
5
LDI0.4
41
OM11.2
6
TONT38,30延时3S
42
OM11.5
7
ANT38
43
=Q0.3L4显示
8
=M1.0
44
LDM10.2
9
LDM1.0
45
OM10.6
10
OM0.2
46
OM11.3
11
=M10.0
47
OM11.5
12
LDM11.6
48
=Q0.4L5显示
13
TONT39,20延时2S
49
LDM10.4
14
ANT39
50
OM10.7
15
=M0.2
51
OM11.0
16
LDM0.0移位输入
52
OM11.6
17
SHRBM10.0,M10.1,14
53
=Q0.5L6显示
18
LDM10.1
54
LDM10.3
19
OM10.2
55
OM10.7
20
OM10.3
56
OM11.1
21
OM10.4
57
OM11.6
22
OM10.5
58
=Q0.6L7显示
23
OM11.0
59
LDM10.2
24
OM11.1
60
OM10.7
25
OM11.2
61
OM11.2
26
OM11.3
62
OM11.6
27
OM11.4
63
=Q0.7L8显示
28
=Q0.0L1显示
64
LDM10.1
29
LDM10.1
65
OM10.7
30
OM10.6
66
OM11.3
31
OM11.0
67
OM11.6
32
OM11.5
68
=Q1.0L9显示
33
=Q0.1L2显示
69
LDI0.1停止
34
LDM10.4
70
RM10.1,1复位
35
OM10.6
71
RM11.6,1复位
表4-1语句表
5程序调试及结果分析
5.1程序调试
1.连接外部电路，检查无误后，装置上电。
2.打开编程软件，开始编程。
编译检查无误后，把编写好的程序下载到PLC中，开始调试。
3.将开关I0.4扳动为开启状态，灯开始按照L1、L2、L9→L1、L5、L8→L1、L4、L7→L1、L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L6→L1、L3、L7→L1、L4、L8→L1、L5、L9→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L9……的规律显示。
当按下I0.1时，复位，灯灭。
图5-1外部接线图
5.2结果分析
程序经模拟调试和现场运行均达到了理想的效果，九盏灯可以实现设计要求的点亮规律，实现了天塔之光的点亮。
6总结
这次课程设计，让我学到了很多的东西。
通过熟悉掌握定时器和移位寄存器的作用，便可以利用定时器和移位寄存器的特点进行编程，使灯按照给定的规律点亮、熄灭。
这次课程设计，为了弄懂相关的知识，我翻阅了大量的书籍和资料，并利用网上的资源寻找答案。
在查阅资料的过程中，了解了有关PLC的基本知识，这对于我未来的学习和工作都会有很大的帮助。
通过这次设计，让我明白了一个道理，学习不光是要是将课本上的东西装进脑子里，还要懂得利用这些知识。
想要成功更需要坚持、努力和实践。
只有付出了汗水，才会真正体会成功时的那份喜悦。
7参考文献
[1]吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用（第2版）机械工业出版社，2005
[2]邓兴钟等.机电传动控制（第四版）华中科技大学出版社，2007
[3]温照方.SIMATICS7-200可编程序控制器教程（第2版）北京理工大学出版社2010
[4]宋伯生.PLC编程实用指南机械工业出版社2006
[5]高钦和.可编程控制器应用技术与设计人民邮电出版社2001
[6]西门子（中国）有限公司S7-200可编程器系统手册2005
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