基于PLC的广告灯控制系统设计

1、Anhui Vocactional & Technical College of Industry & Trade毕 业 论 文基于PLC的广告灯控制系统设计The design of control system based on PLC advertising lamp所在系院： 电气与电子工程系 专业班级： 电气自动化一班 学生学号： 2014 学生姓名： 指导教师： 2016年5月10日Anhui Vocactional & Technical College of Industry & Trade毕业设计说明书基于PLC的广告灯控制系统设计The de

2、sign of control system based on PLC advertising lamp所在系院：电气与电子工程系专业班级：电气自动化一班学生学号：2014学生姓名：指导教师：2016年5月10日安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文）任务书系（院） 电气与电子工程系 专业 电气自动化 班级 14级电气一班 学生姓名 学号 一、题 目： 基于PLC的广告灯控制系统设计 二、内容与要求：三、设计（论文）起止日期：任务下达日期： 年 月 日完成日期： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日四、教研室审查意见：教研室负责人签名： 年 月 日安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文）指导教师、评

3、阅人评语专业、班级 14级电气一班 学生姓名 完成日期 题 目： 基于PLC的广告灯控制系统设计 毕业设计（论文）共 13 页，其中：图 3幅，表3 个指导教师评语： 建议成绩 指导教师（签名）： 年 月 日评阅人评语： 建议成绩 评阅人（签名）： 年 月 日安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文）成绩评定专业、班级 13级电气自动化（1）班学生姓名 完成日期 2016.5.10 题 目： 基于PLC的广告灯控制系统设计 毕业设计（论文）共 页，其中：图 幅，表 个毕业设计（论文）指导小组评定意见： 毕业论文成绩的评定：指导教师审阅成绩（70%）评阅教师评阅成绩（30%）总 分系（院）负责人签名：

4、 年 月 日基于广告灯的PLC控制系统设计摘要 随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速的发展，可编程控制器技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。广告灯做为一种现代化的工具，与人们的日常生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，广告灯灯光控制得到了快速发展，其逻辑控制已由可编程控制器代替原来的继电器控制。本设计采用可编程逻辑控制器（PLC）对广告灯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了广告灯的控制水平，并改善了广告灯灯光控制的可靠性，使广告灯控制达到了较为理想的控制结果。关键词：可编程控制器（PLC） 技术 广告灯 控制 The design of contr

5、ol system based on PLC advertising lampAbstract Along with the rapid development of economy, microelectronics technology, computer technology and automatic control technology is also obtained a rapid development and PLC technology has come to a new era, the used more and more widely. Advertising lig

6、ht as a modern tools, and People's Daily life closely related, as people to the improvement of its requirements, advertisement lamp lighting control are growing rapidly, its logic control already by programmable controller instead of the original relay control. This paper by using the programmab

7、le logic controller PLC to advertising light control, through the reasonable choice and design, improve the advertisement lamp control level, and improve the reliability of the control lights advertising lamp, make advertisement lamp to control the ideal control results. Keywords：Programmable contro

8、ller PLC skill Advertising lights Automatic control 目 录第1章 绪论11.1 选题意义11.2 本设计的主要内容1第2章 可编设程序器概述22.1 PLC的组成22.2 PLC的工作原理22.3 PLC型号的选择3第3章 总体方案53.1 控制要求53.2 主要内容5第4章 硬件设计64.1 PLC的外部接线图64.2 I/O口分配74.3 系统所需硬件及注意事项7第5章 软件设计85.1 PLC控制梯形图85.2 PLC控制指令表10结 论11参考文献12致 谢13第1章 绪论1.1 选题意义随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣

9、和发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为宣传自己企业的形象和产品,均采用广告手法之一:霓虹灯广告屏来实现这一目的.当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告均可以见到,一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多中彩色的灯管,另一种为日光等管或白炽灯管作为光源,另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果。这些灯的亮灭,闪烁时间及流动方向等均可以通过PLC来达到控制的要求。选择这个题目作为毕业设计，即能通过设计熟悉学习过的PLC的知识，还能提高自己的设计能力，并且PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的

10、将来，是无法取代的。在一定程度上提高自己以后在找工作的成功率。所以我选择了这个题目。1.2 本设计的主要内容本设计的主要内容即是：用PLC控制一个自动闪烁的广告牌，其内容为“安徽工贸职业技术学院欢迎您”，这13个字用13个灯点亮并实现闪烁。具体包括：可编程序控制器概述,总体方案，硬件的设计，软件设计等。第2章 可编设程序器概述2.1 PLC的组成PLC的具体组成，有CPU、存储器、输入和输出（I/O）模块、接口电路、电源。如图2-1。电源输入单元中央处理器 （CPU）输出单元存储器外设接口I/O扩展口 图2-1 PLC的组成2.2 PLC的工作原理当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段

11、，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（1） 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。（2） 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用

12、户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷

13、新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。（3） 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出，同样的若干条梯形图，其排列次序不同，执行的结果也不同。另外，采用扫描用户程序的运行结果与继电器控制装置的硬逻辑并行运行的结果有所区别。当然，如果扫描周期所占用的时间对整个运行来说可以忽略，那么二者之间就没有什么区别了。一般来说，PLC的扫描周期包括自诊断、通讯等，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新

14、等所有时间的总和。2.3 PLC型号的选择随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑。PLC机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：（1） 合理的结构型式PLC主要有整体式和模块式两种结构型式。整体式PLC的每一个IO点的平均价格比模块式的便宜

15、，且体积相对较小,一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便,在IO点数、输入点数与输出点数的比例、IO模块的种类等方面选择余地大，且维修方便，一般于较复杂的控制系统。（2） 安装方式的选择PLC系统的安装方式分为集中式、远程IO式以及多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程IO硬件，系统反应快、成本低；远程IO式适用于大型系统，系统的装置分布范围很广，远程IO可以分散安装在现场装置附近，连线短，但需要增设驱动器和远程IO电源；多台PLC联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通讯模块。（3） 相应

16、的功能要求一般小型(低档)PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带AD和DA转换单元，具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或高档PLC。但是中、高档PLC价格较贵，一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。（4） 响应速度要求PLC是为工业自动化设计的通用控制器，不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC，或者某些功能或信号有特殊的速度要求时，则应该慎重考虑

17、PLC的响应速度，可选用具有高速IO处理功能的PLC，或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。（5） 系统可靠性的要求对于可靠性一般的PLC均能满足。而对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余系统或热备用系统。（6） 机型尽量统一一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问题： 机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。 机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。 机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。 考虑到在本设计的广告灯中共需要有13个端口输出，并且采用交流电，所

18、以，我选择用三菱FX2N-48MR-001PLC。FX2N-48MR-001的主要的技术参数：输入继电器有24点，输出继电器有24点。电源电压为AC100-240V，频率为50/60Hz。第3章 总体方案3.1 控制要求本设计中的控制系统是用于控制广告灯按顺序闪烁，能够在非人为控制的情况下，实现灯的自动闪烁，达到良好宣传的目的。3.2 主要内容用PLC控制一个自动闪烁的广告牌，其内容为“安徽工贸职业技术学院欢迎您”，这13个字用13个灯点亮并实现闪烁。其闪烁要求为：在打开闪烁开关后，首先“安”字亮1S，接着“徽”字亮1S，以此类推，至“您”字亮1S后，“安徽工贸职业技术学院欢迎您”这13个字以

19、0.6S的周期闪烁3次，然后又是“安”字亮1S如此循环进行。如表3-1，所示：表3-1 “安徽工贸职业技术学院欢迎您”闪烁表灯号步序12345678910111213HL1亮HL2亮HL3亮HL4亮HL5亮HL6亮HL7亮HL8亮HL9亮HL10亮HL11亮HL12亮HL13亮 第4章 硬件设计4.1 PLC的外部接线图广告自动闪烁灯三菱FX2N系列PLC控制外部接线如图4-1所示。图4-1 广告自动闪烁灯三菱FX2N系列PLC控制外部接线图4.2 I/O口分配 “安徽工贸职业技术学院欢迎您”字牌闪烁PLC控制I/O口分配见表4-2。表4-2 字牌闪烁PLC输入输出点分配表输入信号输出信号名称

20、代号输入点编号名称代号输入点编号启动按钮SB1X0“安”字彩灯HL1Y0停止按钮SB2X1“徽”字彩灯HL2Y1“工”字彩灯HL3Y2“贸”字彩灯HL4Y3“职”字彩灯HL5Y4“业”字彩灯HL6Y5“技”字彩灯HL7Y6“术”字彩灯HL8Y7“学”字彩灯HL9Y10“院”字彩灯HL10Y11“欢”字彩灯HL11Y12“迎”字彩灯HL12Y13“您”字彩灯HL13Y144.3 系统所需硬件及注意事项（1）系统所需硬件在本设计中我制作的广告灯主要用到的硬件有LED玻璃管、PLC、电极头、导线。LED玻璃灯管的作用是当接通电源时，灯管发出的不同颜色形成不同的图案，起到照明作用。PLC的作用是存储逻

21、辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外的接线，使控制系统设计及建造周期大为缩短，同时维护起来极为容易。电极头的作用是焊接作用。导线起着连接电路的作用。（2）注意事项广告霓虹灯为冷阴极灯，使用过程中，不会产生过高的热量。广告霓虹灯灯管常用的规格有直径6、8、9、12、15毫米。广告霓虹灯有些品牌在特殊的情况下会产生明火，甚至使用灭火器也难以扑灭，此时，只需要断开电源即可。广告霓虹灯变压器有电子，电感变压器，电子变压器通常为2米、6米、8米、12米之分，电感为12米负载。第5章 软件设计5.1 PLC控制梯形图广告自动闪烁灯三菱FX2N系列PLC控制梯形图如图5-1所示。图5-1 广告自动闪烁灯三菱

22、FX2N系列PLC控制梯形图5.2 PLC控制指令表广告自动闪烁灯三菱FX2N系列PLC控制指令表见表5-2所示。表5-2 广告自动闪烁灯三菱FX2N系列PLC控制指令表 0 LD X0001 OR M02 ANI X0013 OUT M04 LD MO5 ANI T16 OUT T0 K59 LD T110 PLS M112 LD M013 ANI M314 ANI M415 ANI M516 ANI M617 ANI M718 ANI M819 ANI M920 ANI M1021 ANI M1122 ANI M1223 ANI M1324 ANI M1425 ANI M1526 OUT

23、M227 LD M128 ANI M1529 SFTL M2 M3 K13 K138 LD M239 OR T240 OUT Y00041 LD M342 OR T243 OUT Y00144 LD M445 OR T246 OUT Y00247 LD M548 OR T249 OUT Y00350 LD M651 OR T252 OUT Y00453 LD M754 OR T255 OUT Y00556 LD M857 OR T258 OUT Y00659 LD M960 OR T261 OUT Y00762 LD M1063 OR T264 OUT Y01065 LD M1166 OR T

24、267 OUT Y01168 LD M1269 OR T270 OUT Y01271 LD M1372 OR T273 OUT Y01374 LD M1475 OR T276 OUT Y01477 LD M1578 ANI T379 OUT T2 K382 LD T283 OUT T3 K386 LD T387 OUT C0 K390 LD C091 ZRST M3 M1596 END结 论经过这次的课程设计，使得我对PLC的掌握进一步的增强，加深了对PLC它们的理解，并对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，比如说对应用指令的不熟悉，大大地加深了我的程序复杂程度。多在学习

25、过程中不能想通的问题，在PLC调试过程中，终于得以解决。可以看出它对理论教学起到了必要的补充和拓宽作用，对培养既具有扎实理论功底又具有相当实践能力的人才必不可少。在这次的课程中，我发现PLC在工业控制中的作用很大，它能使人的控制转变成电脑的控制，大大地降低了产品的成本，很大地提高生产效率。在此过程中，我还发现到修改完善程序的重要性。当时编完一个程序后感觉是正确的。就是这样还要仔细检查自己的程序。考虑到各种可能发生的情况。经过这次课程设计培养了我的设计能力以及全面的考虑问题能力。学习的过程是辛苦的，但是收获成功的喜悦更是让人激动的。相信通过这次课程设计它对我以后的学习工作都会产生积极的影响。参考文献1 廖常初 FX系列PLC编程及应用 北京：机械工业出版社 20022 史国生 电气控制与可编程控制器技术 北京: 化学工业出版社 2005.23 张万忠 可编程控制器应用技术 北京： 化学工业出版社 20024 张凤珊 电器控制及可编程控制器 北京：中国轻工业出版社 20015 尹宏业 PLC可编程控制器教程 北京：航空工业出版社 19976 罗雪莲 可编程控制器原理与应用 北京：清华大学出版社 2008.107 严盈富 PLC入门 北京：人民邮电出版社 20068 余雷声 电气控制与