基于PLC的霓虹灯广告屏控制器设计综述.docx

1、基于PLC的霓虹灯广告屏控制器设计综述摘 要随着改革的进展，社会主义市场经济繁荣发展，城市照明工程进展顺利。企业为展示自身,正常都要选用霓虹灯广告屏这一种广告手段，于是当我们晚上漫步街头,马路两边林林种种的霓虹灯广告哪里都能够看得到。这就关系到了怎么去调节霓虹灯的开关、闪动时间及方向等很多功能，怎样去快速、靠得住、轻易的去操作，成为思考的焦点，我认为PLC是解决这些问题的最佳方法，因为PLC具有强大的通用性，方便的控制，适合广泛的高可靠性，抗干扰能力，易编程等特点。实际大家也使用PLC来操纵霓虹灯。关键词：PLC；霓虹灯；单片机；三菱仿真器FXGPWINABSTRACTAs proceedin

2、g to reform or prosperous growing but develope to socialist economy,most cities are starting the lightening project.To get recognized,enterprises tend to choose to use neon advertisement screen.As a result,quantities of neon lights can be seen on both sides of the road when we walk down the streets

3、at night.And that it really important make everything easiler ,fast and dependable to handle, such as how to adjust the switches,the time gaps and some other things.In my opinion,PLC should be good stituation solution those problems.As the PLC has a strong versatility and at the same time its also e

4、asy to control,suitable for a wide range of good reliabilite,no interference,easy programming.Besides that ,PLC has an extraordinary advantage in the automatic operation,so that order control that many prominent advantage.In fact,people also use the PLC to control the neon in the real life.Keywords:

5、 PLC; light，Mitsubishi Simulator FXGPWIN1 前言1.1课题研究背景和意义由于改革进展，社会主义市场经济繁荣发展，城市正在照明工程的进程中。企业为展示自身,正常都要选用霓虹灯广告屏这一种广告手段，于是当我们晚上漫步街头,马路两边林林种种的霓虹灯广告哪里都能够看得到。一个是使用由各种形状和颜色制成的卷曲霓虹灯，另一种是通过使用日光和白炽灯做光，并用广告和海报来实现效果，主要由霓虹灯实现。这就涉及到怎么去掌握霓虹灯的闪烁、活动方向及闪烁时段其余诸多控制原因，怎样去快速、靠得住、单一的去掌控，成为人们思考的焦点，我认为PLC是处理这些问题的最佳方式，因为PLC具

6、有强大的通用性，易于使用，适合广泛的高可靠性，强大的抗干扰，程序设计简等功能。而且PLC产业的自动化过程尤其次序过程中方向比较容易凸显明显的好的方面，实际大家都大多使用PLC调节这些霓虹灯。我选取现在作为我的毕业设计，原因在于来通过本次能够复习一下大学四年所学习过的plc，另一方面增强了我的设计方面的能力，对于我来找此类工作也有很大的帮助。种种原因我决定了做这个题目。1.2 课题研究内容分解霓虹灯的操作结构的性质和步骤要求。根据技术要求确定总体方案。PLC控制系统的硬件设计。PLC控制系统软件的设计。1.3 设计要求该题目中的变压器大多分为两类型，一类为漏磁式变压器，还有一类是电子式变压器，泄

7、漏磁霓虹变压器虽然可靠性比较重，体积大，价格高等因此选用电子变压器，但它的安全性能不好，所以要规划电子变压器的高可靠性。没有人接近时，霓虹灯跟着规定顺序慢慢转变，而且语言播报程序放出温柔音乐。当有人接近时，霓虹灯迅速改变，而语言系统播放快乐的音乐。霓虹边角边水灯闪烁。八个字可以按照规定闪烁，而边框灯可以闪光。利用传感器来接受信号发现是否有人靠近，然后利用编程中的计数器去改变它的闪烁速度。根据电子变压器的安全性不是很好的原因，要设计安全优良的变压器。从可靠性方面探索市场逐渐成为主要的六到八米电子变压器，功率管选择的基本思路，通过电路安全计划提高可靠性。2可编程控制器简介2.1 PLC概述 PLC

8、基本被用来完成产业操纵，一类运算掌控电子的系统，也被叫做可以编程的控制器。可以应用在各种不同的工业生产中。1、PLC的发展前景PLC总的进化趋势是范围上向大小两边发展、编程语言往标准化挨近、输入输出板块人性化和专一化、网络通讯标准化、控制与监管功能一体化。具体表现在以下几个方面。以小型化，多功能化，实用为导向智能型I/O模块的发展基于计算机的工具软件来编程PLC编程语言的标准化PLC通信的易用化组态软件与PLC的软件化PLC与现场总线相结合开发新型特殊功能模块CPU的处理速度进一步加快2、PLC的工作原理PLC和计算机有着根本上相类似原理去发生任务完成，也可以说用户的任务通过程序操纵完成的。P

9、LC起始工作后，最初会通过设置初始化系统软硬件一次后续程序的实行，而后通过往复扫描的工作方式重复不停地分阶段解决各种不一样的用户任务，如图2-1。图2-1 任务处理3、PLC的循环扫描工作 PLC是循环扫描方式运行程序，继续重复循环。完成一次流程所花费的时间成为扫描周期。其过程在图2-2中。图2-2 PLC工作流程4、PLC的硬件组成PLC经常都是以微处理器为焦点，衔接种种扩展的电路。由寄存单元、微处理器、外围和IO接口、编程器和其他一些构成。核心中央处理器用以运行监控判断逻辑和数据处理。其构成如图2-3。 图2-3 PLC构成5、PLC编程 PLC可以使用多种语言进行编程，并且拥有完善的编程

10、系统可供用户使用，对于用户不同的编程需求都能够给以满足。它可用的编程方式多种多样。经常用得最多的是通过梯形图来编程。6、PLC的特点 （一）可靠耐用，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路，使得抗干扰能力大大增加。 （二）控制系统简单，具有很强的通用性，易于使用。当控制请求或者功能更改时，仅仅需要改变程序和对于的输入输出部件就可以。 （三）采用模块化结构，各个模块均由电缆，通讯接口连接，用户可以根据所要的功能自行决定其所要的规模和组件。 （四）编程简易，通常使用得最多的是利用梯形图来编程，简化了复杂控制系统的编程。 （五）功能完善，扩展能力强， PLC具有通信联网功能，可以进行现场调制，也可以

11、进行远程控制。 （六）安装简单，调试容易。该软件程序取代硬件连接，并允许在实验室模拟调试。 （七）易于维修，拥有自诊断功能和系统监视功能，对自身的工作状态、通讯状态和I/O口均可以在故障发生时给予提示，工作人员可以根据错误显示状态缩小错误排除检查的范围，便于快一些去发现错误问题在哪里，能够尽早解决问题。2.2 PLC的应用场合由于PLC的上述特点，使其在工业中得到了大量的使用，应用场合如下图2-4：图2-4 PLC应用场合3 霓虹灯广告屏的简介及设计方案3.1霓虹灯广告屏简介专家在研究各种新型霓虹灯和装配。最近几年，电子学这一新纪元对电光源技术的进步，带来了巨大的突破，从广度的深度到很大程度上

12、促进了电灯的发展。当前，涌现了一些电子镇流器，启辉器，变压器等新型部件，可以完整使用到光源的产品里。新型部件还有霓虹灯链接的一些组件:扫描型的控制器，电子的变压器以及变色的霓虹灯一些新型产品一直出来。在这部分新的电子元件，电子霓虹灯变压器可以触发行业的满意度。漏磁变压器长期使用，性能非常稳定和安全，生产越来越成熟，但其弊端却不明显。例如，它更大，甚至有点沉重，一个45ova漏磁的变压器可以达到10公斤，功率因数低，大功率电源，且成本高，使用维修不方便。新式的电子变压器便是通过这些弊端来研究，通过科技人员长久的研究与实验，最后做出六到八米长的电子变压器，它的价钱大概是三十块，完成电子变压器可应用

13、于霓虹灯装置。省电的电子的变压器具备省电、质量小，修理便捷，功率系数大和设立便捷等好处，于是如今在美国正在被大批推行并运作。在我们国家尤其是北上广等地方，省电型的变压器研究开发非常的热门，利用越来越的普遍。它成为一种新型的电子设备增长，还有更多不完美的部件，还需要进一步完善，如灯负载适应性适应性，电磁干扰的另一变化，以及熟练和功能稳定的过程。正是这个原因，欧洲和亚洲大部分依然使用感应式磁通泄漏变压器操作。在世界范围内推动和提高电子变压器的质量，国际照明委员会，国际电工委员会，德国工业电气质量委员会决定之后，和中国照明学会拟定出了节能电子变压器的用料建议准则，能够知道跟着电子元件产业的提高和钻研

14、的深层次探究，可以克服现有的电子变压器的不足将能够主宰在霓虹灯行业，这种增长可能成为技术人员的共鸣。有一些特效变压器为霓虹灯提供了非常特别和令人兴奋的活力和灵活性，这也可以代表它的品种的发展趋势。它们分别是:（1）书写式霓虹幻变压器少量电子变压器完成调光操作，并对信号进行控制，如音乐信号一起产生脉冲现象，允许继续加强或减轻，发生所谓的复制效应，即本文探讨的变压器。 变压器的写作也称为呼吸氖变压器的信息。 光可以呈现在电弧管的一端，流到电弧管的另一端，并再次返回。（2）变色霓红灯另一种变色霓虹变压器用于特殊发光管，发生单管变色现象。 可以选择性地激活管中的气体，发生连续，不一样的颜色替代。颜色可

15、以变化霓虹灯是根据1970年青野正明等科学家开始举出变色的气体可以发出电流观念，从此就有不少研究人员深切进行实验展开钻研。1988、在东南大学实验室，锯齿波电压进行刺激六十三毫米放电管可以观察到变换颜色。1992年，国外光源技术研讨会科技人员在此次会议上介绍了可变光色放电灯论文。 变色霓虹灯可用，得到人们的关注，并按照气体放电和电子技术实验深入讨论，这种颜色变化霓虹灯日益完善，非常能够得到普遍使用。（3）无电极和单电极氖变压器单电极的灯需要1个电极，发光强度小、个头也比较小，每每在精选建筑物和布景雕刻成果使用，如此看起来很好。该无极放电灯具有无噪音、光效高、寿命长等特点，因此在制造过程中电极的

16、加工、密封和加工均得到简化，同时以干铅，传统的霓虹灯设置玻璃电极，支架，隔热片删除，它可以使霓虹灯的寿命有了很大的改善，可以达到6至8万小时（4）低压电子霓虹灯另外还有一个低压电子霓虹灯也引人注目，这样的霓虹灯与高压电子霓虹灯不同，无汞工艺生产，不会伤害人体的健康不会脏 周边环境，耐用和扫描功能。 所以这种低压电子霓虹灯引发了霓虹灯世界的关注，还有几十种这样的产品。还有彩虹霓虹灯、光纤霓虹灯等等。能够知道之后未来，会有各种新霓虹灯这样的涌现，粉饰妆点大家的生活。此时人们也在实验霓虹灯新用途，艺术家们也热情地进入了这项工作，让霓虹灯和艺术紧密结合在一起，建筑行业的霓虹灯形状可以使夜晚的建筑物比当

17、天更美丽的魅力 建筑，可以建设一种新的建筑风格，使建筑闪亮，栩栩如生，更好地吸引人们的关注。 娱乐场所和购物中心经常使用霓虹灯进行化妆，具体或不具体的霓虹灯风格，其他技术措施在一起或独立地用于完成成功联合的功能和艺术。3.2霓虹灯广告屏的工作原理霓虹灯常常选用了一般辉光的作业形式，具备辉光根本特点，阴极被正离子打击，经过阴极的发送二次电子可以来保持发电，而且它的电流基本是正离子来送出。由于一般的辉光放电，阴极电流密度保持稳定，并且阴极的位下降在所需电流限制内不变化。 阴极的位下降约100200V，加速供给正离子供给能量。 工作电流取决于灯的直径，气体类型，电极类型和气体压力通常为15-60ma

18、，太小，不能使霓虹灯变暗，太多的人会发生异常辉光放电，增加阴极 溅射并缩短灯泡寿命。 关于灯的直径，通常太大而不能使柱面积大，并且正柱面积相对于电极消耗可以获得大的电压降，这可以增加光效应。 磁通漏电变压器氖启动电压15000v使用，电压也是7500v，相当高。了提高变压器的工作效率，在实际工作中，把几个配套的霓虹灯连接在一起，共用一个变压器，变压器可以启动十米的霓虹灯滑管，以配合公平。霓虹灯开关的数量不会改变其使用时间，更适合于广告场景的扫描变换。3.3霓虹灯广告屏部件与结构正常所用多采纳冷阴极辉光方式操作。它的构造如2-1。基本根据玻璃管、变压器、专用的高压线构造构成。图2-1 霓虹灯结构

19、（1）玻璃灯管根据玻璃管的要求制作直线或弯曲的文字和图案。玻璃管基本用来补充气体，支撑真空状态，只要一些发电地区以及穿射的光芒。与规格的玻璃管分为：直径6，7，8，9，10，12，15，8，20mm；用玻璃材质分：钠玻璃管及铅玻璃管。钠玻璃管的性质对比差，受潮后极度好变质、泛碱，牢度差容易爆裂。目前我国基本用的的Na-Ca玻璃，与铅玻璃用起来材质比较起来很大差别，现在有的问题是：CaO、Na、MnO用量较大玻璃；钠钙玻璃化学性相对差，玻璃的表皮通过很久使用后透明度会下降，灯的光衰会加剧：玻璃中纳原子由玻管内分散，并进入荧光粉晶体中，荧光粉会变质；在弯制的过程当中加温太甚，玻璃中纳原子会析出与汞

20、化合所构成玄色吸光的纳汞齐膜，荧光粉光功能大为的降低。铅玻璃管其机械机能、电机能、化学稳定机能和真空机能好于钠玻璃，其耐候性和使用时间领先钠玻璃。管可以透光，而且能够涂抹荧光，根据它需要光的颜色去决定的。管中的气体通常为惰性，并且不一样惰性气体具有不同的光谱。 霓虹灯是最容易看到的，红灯，这时候霓虹灯不仅放电，还参与了光线。 有多种粉末管涂有磷光体，氢和金属汞，汞引起2537紫外线辐射，荧光粉吸收荧光后，气体气氛对光效的影响较大，降低点火电压。涂有磷光体材料的荧光管可分为普通荧光粉和三原色磷光体。 目前，最常用的粉末管是普通荧光粉，粉末价格比较便宜，也可以满足各种颜色的一般要求。 荧光粉三原色

21、，与普通荧光粉相比，其颜色，亮度，新鲜度更好。 喷涂磷光体工艺分为水和塑料涂层。水涂层是酒精和酮混合物的混合物，在管道内壁喷洒一些荧光粉，使其自然干燥。涂有胶水的胶水与荧光粉混合，然后用烘箱干燥，其粘度，耐水性更强的粉末管。玻璃管两端各放置一金属的电极，用于发射电子、收集电荷之用。本实用新型由铜或镀镍铁制成，可做成圆锥形，可以保证发射面积，减少阴极电位。无需加热即可承受离子轰击电极的质量过高，不熔化和减少阴极溅射。金属电极用云母片，其作用是支撑电极，并与真空脱气过程绝缘，当电极发热变高时，导致玻璃管外爆。电极成为了霓虹灯管心脏部位，它的质地和机能好坏直接改变了灯管寿命。质地好一些的灯管除真空度

22、需求较高以外，很重要是要有一双放射机能较优秀电极，也就是电极壳上层经过了轰击加热过程当中，可以构成一层颇有利电子放射的激活层。如果在轰击过程中，丧失了这个激活层，那真空度再高些，它的寿命也不会大于1000小时。试验验证灯管寿命不跟真空度成正比。实际上，灯管寿命和电极性能和结构有紧密联系的。所有气体放电时，除保持必要真空度以外，重要的是它的电极发射性能和电极使用的寿命。霓虹灯电极发出的电子与阴极轰击，产生双电子发射。它取决了阴极材质和阴极表面。实验结果表明，一个阴极由其他单层工作期间工作的金属原子覆盖，两个电子辐射的所有升高，从功率下降，发射性能更好，更少溅射。霓虹灯的电极材料大部分由铁、镀镍铁

23、、铜等金属制成，其中一些工作效率较高。如果灯采用电子发射，纯金属会导致阴极电压变大，阴极溅射速度更快，管内溅射失败很快，尤其是溅射铜电极更快。实验可以证明，纯金属很容易溅散，但会在金属的外面氧化出一层有利氧化膜并且涂一层别的的逸出功对比低的金属也可以是它的氧化物，这样做的话能够下降其逸出功，升高电子的放射本能，可减缓阴极溅射，延长灯管寿命。人们制作电极时，大部分都是预处理电极。让它阴极压能够溅射极大程度减小，可以变大灯管品质以及寿命。（2）霓虹灯变压器霓虹变压器通常是两个：电子变压器和磁通漏电变压器。 磁通漏电变压器与普通变压器结构相同，核心的中心窗口加入变压器，无磁分流，磁分离由小硅钢堆，芯

24、与芯之间有一些气隙 可以相当于安装在变压器上的安全阀的作用，当二次电流增加时，磁芯通量将是旁路旁路，只有一小部分磁通与两个线圈接触，这两个电动势降低，和变压器的漏电流是由霓虹灯变压器得来，这是必要的，用以坚持灯电流稳定特性确定。通过对漏磁变压器的长期使用和改进，改进了漏磁变压器的设计和制造工艺。它性能可靠，工作稳定，并被广泛使用。常见的漏磁变压器的霓虹灯功率高达450瓦，可重达高达10公斤，而工作稳定可靠，负载能力强，但需要大量的铜和钢泄漏变压器，沉重和昂贵，安装起来也很困难，而功率因数为0.5左右。目前动力告急，以前漏磁式的变压器用在比较小、省能源、质量小电子式变压器代替。电子式变压器正常来

25、说，6m耗损小于80va ，12m的则小于105va，相对于漏磁式变压器的更省电一些，功率指数大于0.9，大型霓虹灯工程中能够大幅度的节省电力资本，还具有体积小、重量轻和便宜达成多功能的操作等优点，并且利于安置和维持，同时也有少许错误参数。可靠性差，亮度低，恒流性能弱，这是可靠性最突出的问题。变压器结构并无繁杂，市电通由整流滤波可得大约三百伏特直流电压，经由逆变电路以后，直流转换为高频交流电，升压器升压以提供高压运行。 电路基本设置有庇护电路功能，用于确保氖管开路或短路等异常环境时电路稳定。 电子技术由霓虹电子变压器制成，在霓虹灯工作场所得到很多应用，大量代替过去的磁通漏电变压器。 随着电子技

26、术的进步，霓虹灯可以逐渐成功变压器，霓虹灯行业可以更多的使用。 由于上述的不正之手，近期无法代替漏磁霓虹变压器。 变压器连接高压绝缘线，杜梅斯和玻璃管。可见高压电线为:一种是普遍的，这类很低廉便宜，可是材质很可能老化，在外面用不了多久之后会老化非常容易造成拉火，不安全。别的一种是硅橡胶绝缘高压线，当前是较完美的霓虹灯连接线，可靠性强，性能好。3.4可靠性高的霓虹灯设计对比了电子的变压器的安全性较不好原因，这一篇安全比和价格角度探讨了主流六到八米电子式变压器，根本思考主要部分，元件设计和脆弱的设备保护的选择，以提高性能和可靠性。电子变压器运行过程和霓虹灯电子变压器路线如图2-2所示。图2-2 霓

27、虹灯电子变压器线路图工作原理：220V交流电通过dl-d4整流、C2和C2滤波成直流电流的振荡线，后方补给，在15v C2和C3连接点电压，R1R2稳定155V电压。A1是1A的保险丝，起短路和比较高的电流庇护作用。R1C1解除交流电高频干预。振荡由振路线C4、D6、D7、R5和R6组成，310V的直流电通过R5、R6来对应C4充电，它的电压变成一个数值的时候，激发了D7通路，由T2的基极和发射极去能够达到正向偏置并且通路，小心R5需要达到两瓦。主振荡器的路线的T1，T2，L1，L2，L3，R8和R9，由于电路的启动可以让T2通路，C3经过B最开始、放电与放电。在高频铁氧体磁芯上形成L1、L2

28、和L3，并且相同的端部如图1所示，因为流过L3、L1和L2以上的感应电压导致T2被路径阻挡，则T1由停止变成通路。一旦T1是由C2 L3和B T1，初级放电，放电电流通过小学L3和B方向和以前相反，导致T1的变化为截止，T2的截止日期传导，这样循环往复，让电路发生振荡。R8、R9都可以为T1、T2的基极守护电阻，D6用来发动起振，C4仍然有可以充电的电压出来，R10以及C6有庇护T1、T2三极管以及改良波形功用。R4、C1、C5、R11、D5、R7和可控硅组成的过电流和开路保护路线，R4的电流电压采样电阻，C1的作用是保护电路安全运行，C5能够去除干预信号还有开机庇佑，如果发生超过流数，保护电

29、路启动，单向的可控制硅SCR启动，振荡线路停止不运作，庇佑T1T2。一旦保护电路，故障排除后，重新启动，恢复正常运行。（1）功率管的选择霓虹灯电子变压器发生问题比较多因为功率管毁坏，功率管选取一定联系到霓虹灯电子变压器安全性，在图2.2中线路不一样T1T2功率管有不一样长短霓虹灯管去对比实验，结果如表2-1所示。表中负载是12霓虹灯管，全亮电压和全亮电流电子变压器恰好让全部负载长度能够点亮时候输入的交流电压和交流电流，而一般亮度的电压/电流是霓虹灯电子变压器能够让全部负载长度都可以成为一般亮度时候输入的交流电压/电流，一般亮度根据肉眼主观确立。13005无法点亮7M霓虹灯管。根据表2-1能够获

30、得以下论断:不一样多数功率管有负载强度可以相同，随着负载距离变高电子变压器的全亮电压和全亮电流及一般的亮度电压和亮度电流都变大，D1403、BUT11A和BU508都拥有具有六到八m负载性质，就算D1403还有BU508夹杂操纵，它全亮或者一般电压和一般电流不会发生很大变化，当输入电压为240伏高，变压器能正常工作。（2）输出变压器B的设计输出变压器B可以确定霓虹灯电子变压器安全性。波及输出变压器的质料、绕法及拼装工艺。mxd-2000铁氧体材料和uy14 UY10核心，使用安眠酮高强度聚酯漆包线的输出变压器，环氧树脂封装。变压器输入绕组是0.5、输出绕组是0.1。试验方法和上面一样，变换变压

31、器的输入绕组、输出绕组匝数，它的结果在表2-2之中。表2-2变压器不一样的输入、输出绕组对工作的作用试验中发现UF10与UF14不同尺寸磁芯对试验结果没有影响，自然选择价廉的UFIO。采取输入绕组匝数和输出绕组匝数是1000和2875，可以带8M的负载，亮度平均，从始到终全亮电压都是180伏，带6M负载时候的全亮电压是170V，成效最好。那么输入匝数是九十变成了一百一，输出匝数则两千八百五十到两千九百，如此可见实验效果并无显著变化。（3）恒流特性的实验结果仅仅思考输出变压器的输入绕组匝数和输出绕组匝数是100和2857时候情形，路线仍然看图2.2中路线，更改12霓虹灯管长短，可以觉察负载距离比

32、九米长时候，灯管不可以都亮，而且负载长短两米到八米转换，电子变压器能一般作业，输入电压是二百二十伏特时候，作业电流如图2.3所示。根据图2-3中可以看出当负载长短从4m下降2m时候作业电流渐渐升高。在2到8m的限度之内，电流的转变范围为:200至400毫安。图2-3 工作电流与负载长度关系（4）L1、L2和L3以及R8和R9能够改变工作的结果路线仍然用图中2.2路线，变压器的匝数是200/2857，更改L1、L2和L3还有R8和R9，有八米负载，交流电压渐渐增大，对比开始工作时候的电压，它的数值小就可以知道L1、L2和L3匝数以及R8和R9的阻值比较适用。结果如表2-3所示。选取L1和L2匝数都是五匝，L3匝数是五匝，R8和R9阻值都是3.3欧姆/l瓦，这个时候开始作业电压是最小的数值178伏。（5）保护线路的设计保卫路线设计可以决定霓虹灯电子变压器的安全性。霓虹灯在工作进