节日彩灯控制设计

1、PLC技术及应用课程设计（论文）题目：节日彩灯的PLC控制器设计院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间： 学 号学生姓名专业班级设计题目节日彩灯的PLC控制器设计课程设计（论文）任务设计任务：本例所选彩灯变换花样为跳闪方式：1隔1跳2，回1，隔1跳2，回跳1。其动作时序表如下时序所示。设计要求：1、根据控制要求进行方案选择论证，即分析系统功能，确定系统的输入/输出信号及类型，选择PLC主机、传感器和扩展模块。2、根据输入/输出信号建立I/O分配表，完成PLC与输入/输出信号的外部接线。3、按系统的控制要求，设计系统的梯形图。4、上机调试、完善程序。5、按学校规定的书

2、写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。技术参数：控制按钮额定工作电压220V，约定发热电流5A，信号灯额定工作电压220V，功率小于0.4W ，PLC触点寿命500000次，时间误差0.5S。工作计划布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。（1天）确定系统的输入/输出信号和类型，选择PLC主机和扩展模块。（2天）建立I/O分配表，完成PLC与输入输出信号的外部接线。（1天）按系统的控制要求，设计系统的梯形图。（2天）上机调试、修改程序。（1天）撰写、打印设计说明书（2天）答辩（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 指导教师签字： 总成绩： 年 月 日

3、13摘 要由于国内生活水平的不断提高，人们向往更佳的生活质量，单一的彩灯已经不能满足人们的需求，所以节日彩灯应运而生。各式各样的彩灯已经成为了节日中不可或缺的一部分，我们的生活中有了彩灯的使用，我们的生活缤纷多彩，使夜色更加炫彩，更加充满活力，充满节日气氛。本系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。本系统便是基于PLC控制的节日彩灯控制系统，通过对PLC的编程，来实现对节日彩灯的控制。先进行总体方案的设计，确定整体的设计方案。再进行硬件设计，选择相应的模块并给出系统外部接线图。整个过程通过PLC自动完成，大大减轻了设计人员的工作强度，减少了出

4、错的机会，并且提高了设计质量。关键词：可编程逻辑器； 节日彩灯； 控制； 目 录第1章 绪论1第2章 系统分析及硬件选型22.1概述22.2 输入/输出22.3 CPU选型32.4系统I/O分配33.2外部接线图43.3相应硬件设备选择5第3章 系统软件设计63.1 系统总流程图63.2 梯形图设计7第4章 系统测试与分析11第5章 课程设计总结13参考文献14第1章 绪论随着计算机、微电子、信息技术的快速进步，智能化技术的开发速度越来越快 ,智能度越来越高 ,应用范围也得到了极大的扩展。在海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域。在娱乐方面，场地的装饰离不开彩灯。在建筑

5、方面也采用彩灯来装饰高楼大厦。彩灯又灵活多变的点亮方式，装饰效果非常好，特别时晚上使得高楼大厦更加漂亮。是彩灯的应用才使得城市的夜景非常迷人。彩灯是我国普遍流行的传统的民间的综合性的工艺品。在当今的社会里，彩灯已经成为我们生活的一部分，能给我们带来视觉上的享受还能美化我们的生活。随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，人们对于彩灯的要求越来越高，另一方面，随着电子技术的发展，应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展，PLC技术的应用引起电子产品及系统开发的巨大变革。梯形图语言作为可编程逻辑器件的标准语言描述能力强，覆盖面广，抽象能力强，在实际应用中越来越广泛。于是，人们开始追求贯

6、彻整个系统设计的自动化，可以从繁重的设计工作中彻底解脱出来，把精力集中在创造性的方案与概念构思上，从而可以提高设计效率，缩短产品的研制周期。整个过程通过PLC自动完成，大大减轻了设计人员的工作强度，减少了出错的机会，并且提高了设计质量彩灯艺术也就是灯的综合性的装饰艺术。新中国成立后，彩灯艺术得到了更大的发展，特别是随着我国科学技术的发展，彩灯艺术更是花样翻新，奇招频出，传统的制灯工艺和现代科学技术紧密结合，将电子、建筑、机械、遥控、声学、光导纤维等新技术、新工艺用于彩灯的设计制作，把形、色、光、声、动相结合，思想性、知识性、趣味性、艺术性相统一。第2章 系统分析及硬件选型2.1概述对本系统的控

7、制特点进行分析：设计节日彩灯控制系统，彩灯变换花样为跳闪方式：1隔1跳2，回1，隔1跳2，回跳1······。其动作时序表如下时序所示。硬件设计部分包括系统总框图、元器件的选择、外部接线图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。经分析控制特点，系统的输入输出点数可以确定。一共有8组彩灯，没有其他控制要求，所以需要数字量输出8点。系统需要总开关控制是否点亮，显示方式选择开关选择显示的方式。本系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块

8、的功能设计后，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的软件进行梯形图设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。节日彩灯应用于各种场合，如学校、高楼大厦、企事业单位、家庭等，也可以应用于节日彩灯的控制、广告灯控制等场所。在海洋开发、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域。在娱乐方面，场地的装饰离不开彩灯。在建筑方面也采用彩灯来装饰高楼大厦。彩灯又灵活多变的点亮方式，装饰效果非常好，特别时晚上使得高楼大厦更加漂亮。是彩灯的应用才使得城市的夜景非常迷人。2.2 输入/输出 本设计是由启动按钮、停止按钮、PLC、8组彩灯共同构成。首先通过已编程的程

9、序下载到PLC,按下启动按钮后，使得本设计8组模拟彩灯按所要求的顺序依次点亮。本设计需要1个输入，8个输出。I1.1同时控制启动按钮和停止按钮。Q0.1-Q0.7分别对应8组模拟彩灯。2.3 CPU选型通过分析I/O口的数量可知，本课设运用小型PLC就可以实现题目所要求的控制功能。CPU221：本机集成6输入/4输出，无扩展能力，程序和数据存储容量较小，有一定的高数计数功能和通信功能，非常适合于少点数的或特定的控制系统使用。CPU222：本机集成8输入/6输出，和CPU221相比，它最多可以扩展2个模块，因此是应用更广泛的全功能控制器。CPU224：本机集成14输入/10输出，和前两者相比，程

10、序存储容量扩大了一倍，数据存储容量扩大了四倍，它最多可以有七个扩展模块，有内置时钟，有更强的模拟量和高数计数的处理能力，是使用的最多的S7-200产品。CPU224XP：其大部分功能和CPU224相同，但和CPU224相比，它的程序存储容量和数据存储容量都增加了不少，处理高速计数器的能力也有增强；其最大的区别是在主机上增加了2输入/1输出的模拟量单元和一个通信口，非常适合在有少量模拟量信号的系统中使用，在有复杂通信要求的场合也非常适合。CPU226：本机集成24输入/16输出，I/O共计40点，和CPU224相比，程序存储容量扩大了一倍，数据存储容量增加到10KB，它具有两个通信口，通信能力大

11、大增强。它可用于点数较多、要求较高的小型或中型控制系统。本系统为节日彩灯控制系统,共控制8组彩灯实现多种显示方式，本系统仅列出两种，实际中可以有很多种。控制方法可以很复杂，程序量很大，要求稳定性高，所以选用CPU224作为核心控制器。2.4系统I/O分配在本设计中，根据实验内容及要求实现的功能，对题目要求的分析，将系统的输入信号和输出信号部分进行分配。对本系统的控制特点进行分析：设计节日彩灯控制系统，彩灯变换花样为跳闪方式：1隔1跳2，回1，隔1跳2，回跳1······。由Q0.0-Q0.7作为对本设计所需要外接的8组彩灯进行模拟输出

12、，I1.1作为启动或停止按钮。本设计PLC的I/O分配情况见表2.1所示：表2.1 I/O地址分配表CPU224地址名称及作用输入I1.1启动或停止按钮输出Q0.0第一组彩灯Q0.1第二组彩灯Q0.2第三组彩灯Q0.3第四组彩灯Q0.4第五组彩灯Q0.5第六组彩灯Q0.6第七组彩灯Q0.7第八组彩灯2.5外部接线图根据设计所需要的要求，对PLC进行连接各部分与CPU的连接图，如图2.1所示。2L1L3LL1+Q0.7Q0.6Q0.5Q0.3Q0.4Q0.2Q0.0Q0.11MI0.3I0.2I0.1I1.1.1SF1L1L2L3L4L5L6L7L8M地120/220VDCL(+)L(+)L(+

13、)N(-)N(-)N(-)CPU224图2.1 系统外部接线图连线图中， SF1为开关，控制彩灯的启动与停止。I1.1接通时，彩灯按指定顺序点亮。I1.1断开时，彩灯熄灭。2.6相应硬件设备选择 1、彩色小灯泡：本设计采用的彩色小灯泡颜色：红、黄、蓝、绿、白、琥珀、七彩等，外观精美，耗能低，环保。工作电压：12VDC / 24VDC(AC也可以)。其结构如下图所示：图2.2彩色小灯泡 2、启动/停止按钮：本设计采用LA18系列按钮开关，开关适用于交流50Hz交流电压400V及直流电压220V磁力起动器、接触器、继电器及其他电气线路中作遥远控制之用。其适用范围广范，使用方便，非常符合本设计要求，

14、其结构如下图所示：图2.3 LA18按钮开关第3章 系统软件设计3.1 系统总流程图本设计要实现功能：系统需要总开关控制是否点亮，显示方式选择开关选择显示的方式。本系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。设计节日彩灯控制系统，该系统有8组彩灯。彩灯变换花样为跳闪方式：1隔1跳2，回1，隔1跳2，回跳1······。其动作时序表如下时序所示。根据设计要求，本设计的程序有主程序，和时间控制子程序。软件流程图如下： 初始化是否扳下启动开关时间控制子程序YN开始按显示方式开关选择方式进行显示

15、图3.1 主程序流程图3.2 梯形图设计第4章 系统测试与分析按照原理图，对PLC外部进行接线，检查无误后，把PLC程序下载到PLC中，模拟彩灯点亮过程，运行程序，观察运行过程及显示现象。其效果模拟图如下图所示：图4.1模拟彩灯点亮图 在整个模拟运行调试中，遇到了很多问题。一开始，先将电脑与PLC进行通讯，然后将所编程的梯形图程序下载到PLC中，对PLC进行外部接线，连线完成后，将PLC进行到RUN模式，按下启动按钮I1.1，彩灯并没有按本设计所要求的效果依次点亮。在同学和老师的细心帮助下，进行修改梯形图程序，最后终于达到了本设计所要求的效果。但是依然发现，模拟彩灯点亮闪烁得太快，进一步修改定

16、时器参数，终于达到了预期的效果。图4.2 模拟彩灯点亮图第5章 课程设计总结经过这次的课程设计，使我对PLC的掌握进一步的增强，并加深了对PLC的理解，也对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，比如说对功能指令运用的不熟练，这大大加深了我的程序复杂程度。在设计过程中不能想通的问题，在PLC调试过程中，得以解决。可以看出它对理论教学起到一个很好的辅助和扩展作用。在这次对彩灯循环点亮的PLC控制，让我了解了plc梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。 虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自