基于某PLC彩灯控制

1、1引言基于PLC控制的彩灯广告，就是运用PLC的逻辑控制功能对彩灯广告的运行 按给定要求自动运行。1.1基于PLC彩灯广告控制器设计目的主要是通过设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工 作容和具体设计方法。培养学生独立地解决实际问题的能力；拿握初步掌握PLC电 气电路的设计方法及其编程方法和程序的调试；1.2基于PLC彩灯广告控制器设计容1.2.1根据课程设计的目的和PLC的原理理清思路。1.2.2选取PLC型号,完成硬件设计。1.2.3画出流程图,时序图，及编好梯形图。1.2.4进行仿真及调试。13基于PLC彩灯广告控制器设计实现的目标广告屏有8根彩灯管，从左到右排列，

2、编号为1 8号。系统启动后,灯管点 亮的顺序依次为：1号-2号-3号一.T 号-8号,时间间隔为1SO 8根彩灯 全亮后，持续10So然后按照8号-7号-6号号-1号的顺序依次熄 灭，时间间隔为1SO灯管全部熄灭后,等待2S,再从8号灯管开始，按照8号 -7号-6号-.-2号->1号的顺序依次点亮，时间间隔为1S。全部点亮后持 续20S再按照1号-2号-3号-7号-8号的顺序熄灭月寸间间隔仍为1SO 灯管全部熄灭后，等待2S,再重新开始上述过程的循环。按钮 选择开关 限位开关电源可编程序控制器编程器PLC脱输入模块输岀模块图2.1 PLC的基本结构图2系统总体方案设计2.1 PLC概述2

3、.1.1 PLC的基本结构PLC主要由CPU模块、输入/输出(I/O)模块、编程器和电源四大部分组成(图 2.1 X接触器 电磁阀 接触器 电源2.1.2 PLC的特点(1) 编程方法简单易学一一梯形图语言(面向用户的高级语言)(2) 硬件配套齐全，用户使用方便通用性强,适用性强(4) 可靠性高，抗干扰能力强(5) 系统的设计、安装、调试工量小维修工量小，维修方便(7)体积小、重量轻、功耗小2.1.3 PLC应用领域PLC应用围不断扩大，价格下降，功能大大加强，其应用围有:(1)开关量逻辑控制运动控制闭环过程控制数据处理(5)通信联网2.2硬件控制功能介绍2.2.1系统硬件配置及组成原理PLC

4、选型PLC的主要国外生产厂家包括美国的Rock-well公司、德国的西门子公司、 日本的三菱公司和欧姆龙公司。我国有不少厂家硏制和生产过PLC,近年来国产PLC有了很大的发展，但我国 使用的PLC主要还是国外的品牌的产品。考虑到国外产品的成熟性好,并且本次课 程设计只需属小型系统，故采用三菱公司的FX系列小型PLC。表2.1 FXin , FXis与FX2N的基本性能项目FXinFXisFX2NI/O设置与用户选择有关,最多128点与用户选择有关,最多30点与用户选择有关,最多256点100ms走时器T0-T62 f 63 点T0-T199 ,200点T0-T199 , 200 点通用辅助继电

5、器M0-M383,384点M0-M383 , 384 占/M0-M499,500点指令MOV有有有ROR无无有ROL无无有在编程当中需要用到ROR和ROL指令,由表2.1可知只有FX2N系列满足 要求，故选用FX2N系列的PLC。其次在编程当中需要用到MOV HFFOO K4Y0指令，所以需要用到16个输出口，综上所述选用FX2N-32MR系列的PLC。(2 )组成原理PLC彩灯广告控制编程采用指令控制,采用PLC能充分利用它的优点。在这 里我们采用三菱公司的FX2N32MR系列的可编程控制器，它吸收了整体式和模块 式PLC的优点,安装比较方便,它的基本指令执行时间为0.08ps每条指令,置的

6、 用户存储器为8K步，可以扩展到16K步。FX2N-32MR系列的可编程控制器, 输入点数为16 ,输出点数为16。编制梯形图,并进行仿真和调试。综上,得到系 统硬件配置如表2.2所示：表2.2硬件配置表名称数DC24V电源1PC/PPI编程电缆1FXGP-WIN-C编程软件1PC机1输出显示灯82.3系统变量定义及分配表根据控制要求对彩灯广告控制系统的I/O进行分配(表2.31表2.3 I/O地址分配表输入/输出设备/器件名称输入/输出映像寄存器I/O地址濮名输入起动开关XI10.1SB1停止开关X210.2SB2输出第一盏灯Y0Q0.0L1第盏灯Y1Q0.1L2第二盏灯Y2Q0.2L3第四

7、盏灯Y3Q0.3L4第环灯Y4Q0.4L5第六盏灯Y5Q0.5L6第七盏灯Y6Q0.6L7第八盏灯Y7Q0.7L82.4 PLC外部电路连线根据设计思想连接PLC夕卜部电路（如图2.2所示1FX2N-32MRDC 24VXIX2COMCOMOCOMIYOY1Y2Y3COM2Y4Y5Y6Y711-L10L20L30L40L50L60L70L80图2.2 PLC外部接线图3控制系统设计3.1控制程序流程图设计根据设计要求，可设计出流程图如图3.1所示。3.2控制程序时序图设计在程序设计中首先要设计出程序图，由程序图相应的画出时序图，各时间段分别由不同的定时器定时，同时对应不同的输出状态,可得状态表

8、如表3.1所示。表3.1状态表时间段07s717s17 24s24-26S2633s3353s5360s6062s定 时 RRSSTO间隔定时IsT1延时10sT2间隔走时IsT3延时2sT4间隔 定时IsT5延时20sT6间隔定时IsT7延时2s输出Y0Y7依次为匕并保捋YOY7为1Y7Y0 依次为0, 并保持Y7Y0为0Y7Y0依次为1,并Y7Y0为1Y7-Y0 依次为0, 并保持Y7Y0为0以输出映像寄存器为纵轴，时间t为横轴,设计出时序图，反映出各输出映像寄存器的状态。当按下启动按钮SB1时，假设时间为第Os ,并且假设不按下停止按钮时，则可做出各阶段的时序图如图3.2和3.3所示。Y

9、OY13J Y2Y3写弔巫Y5 令mct 入丫6AY7M畴序设计思路:Ij ：扛：神吋修申京到梯形图,更进一步可以设计出梯形图。本论文采用指令编 材碱条鷗设计法，可以大大减少程序，增强程序的可读性。设计时, 星坐棹轉珅采用16个输出点,即当按下启动按钮SB1,则传送指 用环鮎也血使Y0Y7为0 ,而Y10Y17为1 ,利用循环移位指I I I I I I I I I輛曲魁曲 8盏灯的循环。当按下停止按钮SB2时，则传送指令 ibddo： k4：Y ：s Y17为0 ,所有的灯无论在什么时候都熄灭。I I I I I III I54 56 58 6062图3.3时序图特别的，在梯形图中采用9个辅

10、助继电器M0M8，能够达到每一个阶段工作 时即不受其他阶段的影响，也不干扰其他的阶段,从而避免互相干扰,达到自动控制 的目的。当系统一个循环结束后,辅助继电器M8为：L,相当于XI的功能,从而 使彩灯依次循环。本设计另一大优点是，轻松实现每个阶段的定时。如在第一个阶段,要求系统启 动后，灯管点亮的顺序依次为：1号-2号-3号号-8号，时间间隔为 1SO由TO定时器定时Is ,并且重复循环，可以利用Y0的常开触点与Y7的常闭 触点串联，当Y0为常开触点闭合（第一盏灯亮）并且Y7常闭触点断开（第七盏灯 亮）时，定时器TO停止计时,并且串联M0作为该阶段的独特特点，即在TO在 循环定时时，利用SET

11、指令使M0为1（常开触点闭合）,T0循环定时后利用RST 指令使M0为0（常开触点断开），使T0不再定时。梯形图中所用到典型的指令如表 3.2所示。综上所述可设计出梯形图如图3.4所示。表3.2指令一览表指令名称指令符号功能数撼专送指令MOVHFFOOK4Y0给Y0Y7赋值0 ,Y10-Y17赋值为1左循环指令ROL K4Y0 K1Y17-Y0的值循环左移一位右循环指令ROR K4Y0 K1Y17-Y0的值循坏右移一位置位指令SET MO使M0为1,并保持复位指令RST M8使M8为0,并保持复位J旨令RST TO使T0为0,并保持WWOCOX001卄HFFCO*8IFTO£R3LK

12、4YCOOETTOP.ST£R3LK4YCOO2532414755606975838998104112ETRSTT1STT1T2fTORK4YCOO§TETT20)3RK4YCOORSIElYOOO N31 卜T3HIT3RSTmMYCOOSTY007YOCOMHIMnETT4FOR K4YOOODSTYOOOY007M6TlIFETT5RSIR3L K4YCOORSTETCT6T6117132 I bIM K4YC00RSIEl17F!STSE7RS7END图3.4梯形图4系统调试及结果分析4.1系统调试及解决的问题硬件调试：接通电源，检查三菱FX2N-32MR （如图4

13、.1所示）可编程控制 器是否可以正常工作,接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。软件调试：按要求输入梯形图,转换成指令表，并进行语法的检查,正确后设置 正确的通信口 ,将指令读入到指定的可编程控制器ROM中,进行下一步的调试。运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上,打开三菱FX2N-32MR可 编程控制器的"RUN"按钮。进行调试;按下启动按钮,观察运行的情况,看是否是随时按下停止按钮可以停 止系统运行。系统停止运行后,按下启动按钮,看是否可以重新运行。根据以上的调试情况,本彩灯循环点亮的PLC控制系统设计符合要求。图4.1 FX2N-32MR外观图4.2外部线

14、路安装、系统调试与仿真图4.2中下面两排接线孔,通过防转舂插锁紧线与PLC的主机相应的输入输出 插孔相接。Xi为输入点，Yi为输出点。图中中间两排X0 X13为输入按键,模拟按钮量的输入。八路一排Y0 Y7是LED指示灯,接继电器输出用以模拟输出负载的通与断。图4.2中下面两排接线孔,通过防转舂插锁紧线与PLC的主机相应的输入输出 插孔相接。Xi为输入点，Yi为输出点。图4.2中间两排X0 X13为输入按键，模拟按钮量的输入。八路一排YO Y7是LED指示灯,接继电器输出用以模拟输出负载的通与断。图4.2基本指令编程练习的实验而板图实验时，通过专用电缆连接手捋编程器与PLC主机。首先将主机上X

15、I,X2 ,COM接口分别接到实验面板上的XI X2 ,COM端具次将COMO ,COM1 及COM2端连接起来,将主机上+24V，丫0Y7接口分别接到实验面板上的 +24V , Y0Y7端。打开编程器,逐条输入程序，检查无误后,将可编程控制器 主机上的STOP/RUN按钮拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行, 有关的指示灯将显示运行结果。4.3控制面板彩灯广告控制面板SB1SB2000000L1L2L3L4L5L60 ®L7 L8图4.3彩灯广告的控制而板图设计出控制面板如图4.3所示图中SB1为起动按钮SB2为停止按钮丄1L2 为8盏彩灯。4.4系统方案在本设计中采用

16、指令编程,而不采用顺序控制设计法,大大减少试验程序,减少 程序所占存，其中Y0Y7分别接18盏灯,而Y10Y17不需要接灯，只用于 循环,以实现全自动控制。4.5结果分析按下启动按钮，系统开始运行，直到8盏灯亮，如图4.4所示。图4.4第一阶段18盏灯全亮图系统运行到第3阶段，81盏灯依次点亮5盏灯,如图4.5所示。图4.5第三阶段81盏灯依次点亮5盏灯图结束语通过本次课程设计，把书本上的知识运用到现实实际中,让我深刻体会到PLC 技术的广泛应用。它不仅使我对所学过的PLC知识进行了巩固，而且使我更迸一步 了解了彩灯广告。本设计涉及到可编程控制技器应用技术、电子技术等学科知 识,让我对电气专业知识有了更进一步的理解。本次设计让我学会了很多知识，如画流程图、时序图