塔灯显示系统控制系统.docx

1、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12 总体设计23 硬件系统设计44 程序设计65 程序调试及结果分析136 总结147 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、L9L1、L5、L8L1、L4、L7L1、L3、L6L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L1、L2、L6L1、L3、L7L1、L4、L8L1、L5、L9L1L

2、2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L1、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

3、。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、L9L1、L5、L8L1、L4、L7L1、L3、L6L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L1、L2、L6L1、L3、L7L1、L4、L8L1、L5、L9L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L1、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

4、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

5、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。Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7Q1.0M10.1M10.2M10.3M10.4M10.5M10.6M10.7M11.0M11.1M11.2M11.3M11.4M11.5M11.6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1I0.4SB1启动2I0.1SB2停止3Q0.0L1指示灯L14Q0.1L2指示灯L25Q

6、0.2L3指示灯L36Q0.3L4指示灯L47Q0.4L5指示灯L58Q0.5L6指示灯L69Q0.6L7指示灯L710Q0.7L8指示灯L811Q1.0L9指示灯L912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3-1 PLC接线图3.2西门子S7-200图3-2 S7-200 PLC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

7、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CPU 224。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4.1 SHRB简介移位寄存

8、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

9、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M10.2M11.6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

10、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M10.1M11.6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0LD I0.4 启动36O M11.11AN M0.037O M11.52TON T37, 20 延时2S38= Q0.2 L3显示3LD T3739LD M10.34= M

11、0.040O M10.65LD I0.441O M11.26TON T38, 30 延时3S42O M11.57AN T3843= Q0.3 L4显示8= M1.044LD M10.29LD M1.045O M10.610O M0.246O M11.311= M10.047O M11.512LD M11.648= Q0.4 L5显示13TON T39, 20 延时2S49LD M10.414AN T3950O M10.715= M0.251O M11.016LD M0.0 移位输入52O M11.617SHRB M10.0, M10.1, 1453= Q0.5 L6显示18LD M10.154

12、LD M10.319O M10.255O M10.720O M10.356O M11.121O M10.457O M11.622O M10.558= Q0.6 L7显示23O M11.059LD M10.224O M11.160O M10.725O M11.261O M11.226O M11.362O M11.627O M11.463= Q0.7 L8显示28= Q0.0 L1显示64LD M10.129LD M10.165O M10.730O M10.666O M11.331O M11.067O M11.632O M11.568= Q1.0 L9显示33= Q0.1 L2显示69LD I0.

13、1 停止34LD M10.470R M10.1, 1 复位35O M10.671R M11.6, 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、L9L1、L5、L8L1、L4、L7L1、L3、L6L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L1、L2、L6L1、L3、L7L1、L4、L8L1、L5、L9L1L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9L1、L2、L9的规律显示。当按下I0.1时，复位

14、，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，20073温照方. SIMATIC S7-200 可编程序控制器教程（第2版） 北京理工大学出版社20104宋伯生. PLC编程实用指南 机械工业出版社 20065高钦和. 可编程控制器应用技术与设计 人民邮电出版社 20016西门子（中国）有限公司 S7-200 可编程器系统手册 2005