彩灯的制作和PLC控制

1、.自主创新实践报告设 计 题 目 彩灯的制作和PLC控制 学 生 姓 名 许 浩 专 业 机电一体化技术 班 级 机 电 09 01 指 导 教 师 刘 媛 媛 项目：彩灯的制作和PLC控制一、项目分析： 本项目是利用彩灯设计一个图案，利用PLC进行编程，来控制其字体亮闪，已达到预想的效果。二、项目要求：1、认识并熟悉利用二极管，对基本电路设计熟练。2、设计相应的彩灯图形，达到美观效果。3、进一步学习西门子PLC相关知识，编写程序。4、连接电路，上机调试运行，解决遇到的问题。5、完成项目报告。三、项目设计背景 随着社会市场经济的不断繁荣和发展，各种装饰彩灯、广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大

2、型晚会的现场，彩灯更是成为不可缺少的一道景观。小型的彩灯多为采用霓虹灯管做成各种各样和多种色彩的灯管，或是以日光灯、白炽灯作为光源，另配大型广告语、宣传画来达到效果。这些灯的控制设备多为数字电路。而在现代生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率大，数字电路则不能胜任。针对PLC日益得到广泛应用的现状，我们设计了这次彩灯PLC控制项目。四. PLC的相关知识 本次项目使用的是西门子s7-200。下面具体介绍一下西门子PLC。 1.PLC的发展 可编程控制器简称PC（Programmable Controller），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PS

3、C、可编程序逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC几个不同时期。为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。 1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义： “PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都

4、应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。 2、PLC的特点 1.可靠性高，抗干扰能力强 传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/101/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生

5、产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2.硬件配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配

6、备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 3.易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备

7、。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 4.系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便，容易改造 PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设

8、备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 5.体积小，重量轻，能耗低 以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/21/10。它的重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 3、西门子s7-200 SIMATICS7-200系列可编程控制器是德国西门子公司生产的高性能价格比的微型可编程控制器。由于它具有结构小巧，运行速度快，价格低廉及多功能多用途等特点，因此在工业企业中得到了广泛的应用。 S7-200系列PLC系统由基本单元、I/O扩展单元

9、、功能单元和外部设备等组成。其结构如图所示：S7-200PLC结构图S7-200技术指标 1、西门子PLC的基本指令 位逻辑指令主要包括：位逻辑运算指令、位操作指令和位测试指令，逻辑操作结果(RLO)用以赋值、置位、复位布尔操作数，也控制定时器和计数器的运行。 置位复位：置位复位指令是之将线圈设计成置位线圈和复位线圈的两大部分，将存储器的置为位，复位功能分离开来。 上升沿和下降沿触发：边沿触发器是指用边沿触发信号产生一个机器周期的扫描脉冲，正跳变触发指输入脉冲上升沿使触点闭合一个扫描周期。副跳变触发是指输入脉冲的下降沿使触点闭合一个扫描周期。 定时器指令：S7-200的定时器为增量型定时器，用

10、于实现时间控制。 2、西门子PLC的特点 s7-200具有结构小巧，运行速度高，价格低廉及多功能多用途等特点，因此在工业中小型企业中得到了广泛的应用。五、PLC输入输出表输入功能输出功能I0.0启动按钮Q0.0“N"字体I0.1停止按钮Q0.1“B”字体Q0.2“A”字体Q0.3外围上部灯Q0.4外围中部灯Q0.5外围下部灯六、PLC输入输出接线图 七、PLC梯形图八、项目实物介绍 程序介绍：我设计的是“NBA”三个字，一个字代表一个输出。外围设计了一个边框，分为上、中、下三个部分的灯，三个输出。共六个输出。 上电按下启动按钮SB1，首先外围灯是三部分由上到下依次闪，间隔时间为一秒，

11、这样循环往复；同时进行的是由"N"到“B"再到“A”的闪烁间隔时间为一秒。闪完后一秒是“N”“B”“A”同时亮5秒。最后是NBA三个字同时闪十秒，闪烁的一个周期是2秒。以此循环往复。九、项目总结、体会 本次项目是一次创新实践。也是最后在科院不多的表现机会了。为此应相当珍惜。创新是一个民族的进步灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力。自主创新更是国家十二五主要任务之一。可见创新型人才对于社会发展的重要性。而作为当代大学生更应成为创新型人才。 彩灯在现代生活中应用广泛，酒店，商店等地随处可见。因此本次项目还是十分必要的。此次项目不仅锻炼了我的基础知识的应用能力，而且提高了我的动手能力。在此期间，我也并非一帆风顺，遇到许多首次遇到的问题。例如：由于二极管太多导