基于PLC的霓虹灯控制系统设计-毕业设计

盐城纺织职业技术学院毕业设计论文基于PLC班专级业电气自动化机电工程系所在系指导老师完成时间年月日至年月日摘要随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣和发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为展现自己的形象和产品,一般都会采用通过霓虹灯广告屏来这种广告手法�所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随问题�如何去快捷、可靠、简单的去控制�成为人们考虑的重点�在这我认为PLCPLCPLC在工业自动化控制特别是顺PLC去控制霓虹灯的。关键词�西门子S7-200�霓虹灯;发展潜力1Ceaselessnessreformingsubsequentlythorough,theeconomyceaselessnessprosperousmiddle-sizedandsmallcitiesaalltheprogress.todisplayselfandtheproduct,thegeneralcityadoptbyneonscreenthereforethinkingthatweonthestreet,themiscellaneousneonofbothofthebeeverywhere.dealswithaofcontrolproblemssuchasgoout,thedirectiononthehowtotocontrolaneonrightaway,howtogorapid,,simple,theprioritythatconsiders,IthatPLCproblems,strong,totothelavatory,adapttoofPLCGeneralbroad,thehigh,anti-interferenceabilityofreliabilitystrong,thewaitsacharacteristicsimplelythis.controlscontrollingespeciallyproperordertheindustrialautomationcomparativelyoutstandingadvantage,realgo-betweensaretoaneonmuchbyKeywords�siemensS7-200;potential2目录1目录3562.1霓虹灯的工作原理62.262.39133.1133.2的结构133.3的工作原理143.4应用特点17第四章、霓虹灯控制系统设计194.1194.2204.3I\O分配表及型号选择214.4224.523255.1255.2262728293第一章、引言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和发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为展现自己的形象和产品,一般都会采用通过霓虹灯广告屏来这种广告手法�所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见,一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多种彩色的灯管,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�大这我认为PLCPLCPLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的方面具有比较突出的优势�在现实中人们也是多通过PLC去控制霓虹灯的。以上就是我选择此题目作为毕业设计的重要意义。1.2霓虹灯的起源霓虹灯是由英文“氖灯”�即“NEONSIGN”“霓虹”两字实际上是“NEON”的译音�而现在人们已经把“霓虹灯”霓45成所需的文字或图案�然后再用1只电压为1万多伏的变压器供电�使之发光。溅散出的石墨很快在玻璃管内壁形成黑色薄膜层�并大量吸收充入灯管内的气题�特在霓虹灯管上加1个特殊的电磁阀门�并在霓虹灯使用一段时间以后再往种灯不仅寿命短、制作工艺复杂�而且造价昂贵�很难普及。4在1907年至1910了制灯的工艺。故在第二世界大战结束后�霓虹灯得到了迅猛的发展。1.3霓虹灯的现状与发展目前�霓虹灯市场上鱼龙混杂�有营业执照承接工程的单位只占市场的30%维护到位�是用户的首选单位。第二类�没有营业执照挂靠其它单位�这类“单位”专业性不强�产品质量无保证�后期维护不到位。后期维护根本谈不上。的标志之一。5第二章、霓虹灯变压器的设计2.1霓虹灯的工作原理阴极位降大约为100一20伏�为正离子加速提供能量。当外电源电路接通后�变的开关次数不影响使用寿命�适合制作广告背景扫描。2.2霓虹灯的结构与部件结构如图2-2图2-2霓虹灯的结构6格分为:Ф6Ф7Ф8Ф9Ф10Ф12Ф18等;以玻璃材质分:钠玻璃管(俗称石灰料玻璃管)及铅玻璃管<又称红丹料玻璃管)()为采用的钠钙玻璃内氧化锰杂质含量过大;:玻璃中的纳原子向玻管的内表扩散�;如果在弯制过程中加温过甚�玻璃中的纳原璃�其耐候性、使用寿命大大超过钠玻璃。玻璃管可以是透明的(俗称明管)(俗称粉管)不一样的发光光谱特性。以氖气最为常见�发红色光�此时氖气不仅参与放电�辐射25371000被其它单层低逸出功金属原子覆盖时�其二次电子发射系数变大�逸出功降低�7发射性能好�溅射少。霓虹灯电极材料大都使用铜、铁、镀镍铁等金属制作的�用。于是人们在制造电极时�大都把电极进行预处理。工作稳定�被广泛使用。漏磁式霓虹灯变压器功率高450vA�重量大于10公斤�虽然具有工作稳定可靠�负载能力强(可带1米到12米霓虹管)�但是漏磁变压器需耗费大量的铜和钢�笨重且价高�安装困难�而且功率因数仅为0.5左右。在轻的电子式霓虹灯变压器所取代。电子式霓虹灯变压器一般6米的功耗不大于80W12米的功耗不大于105W3OO8等�安全性较差。另一种是硅橡胶绝缘高压线�是目前较理想的霓虹灯连接线�安全性强�可靠性好。2.3高可靠性霓虹灯的设计市场上逐渐成为主流的6到8件优选和易损器件的保护�以期提高可靠性和性价比。电子变压器的线路及工作原理霓虹灯电子变压器电子线路见图2-3。图2-3霓虹灯电子变压器线路图9工作原理为:220V交流电经Dl-D4C2和C3C2和C3联接点的电压在15VR1R2稳定155V电压。A1是按的R1C1由R5R6C4D6和D7220V直流电经R6对C4C4电压上升到某D7T2基极与发射极得到正向偏置电压而导通�注意R5的功率要有2W。振荡主线路由T1、T2、L1、L2、L3、R8和R9组成�由于起振线路的触发使得T2T2C3通过BL3和T2L1、L2和L31L3�L1和L2上感应电压使得T2由导通变为截止�而T1由截止变为导通。一旦T1导通�C2T1L3和BL3和B的初级的放电电流的方向与先前正T1T2R8R9分别是三极管T1T2D6的作用是把触发起振后C4R10和C6有保护T1、T2三极管和改善波形R4C1D5R7C5R11及SCRR4是过流电C1C5可消除干扰信号及开机保护�单向可控硅SCR护T1T2。保护线路一旦起作用�待故障排除后�重新开机才能恢复正常工作。⑴功率管的选择系到霓虹灯电子变压器的可靠性�用图2-2线路不同T1T2功率管带不同长度霓灯2.1Ф12/电流是指霓虹灯电子变压器刚好使整个负载长度都点亮时的输入交流电压/电流�而正常亮度电压/电流指霓虹灯电子变压器是整个负载长度都达到正常你正常亮度时的输入交流电压/电流。10表2-3(1)不同功率管点亮不同长度霓虹灯灯管比较试验T1T2型号负载长度全亮电压/正常亮度电压/电流240V电流BUT11A6M7M8M6M7M8M7M8M120V/230mA150V/315mA180V/354mA105V/230mA140V/308mA180V/346mA150V/284mA190V/338mA150V/270mA170V/325mA200V/387mA150V/276mA180V/326mA190V/375mA381mA422mA430mAD1403BU508BU508从表2-3(1)可以得到如下结论:不同的功率管带负载的能力是不一样的�随着负载长度的增加霓虹灯电子变压器的全亮电压/电流及正常亮度电压/电流均增加�D1403、BU508、BUT11A都具有带6到8米负载的能力�即使D1403与BU508混合使用�其全亮及正常亮度电压/电流也没有多大改变�输入电压高达220V时电子变压器也能正常工作。⑵保护线路的设计图2.2100/2875L1L2匝数均为5L3匝数为8匝�阻值均为3.3Ω/W8R7R72.4。当R7R7阻值取6.5K8米负载输入电压大于240V�起始保护电流�5分钟后起保。试验中发现不同功率管对R7取值很不相同�表2.2是BU508的结果�改用�R7有大的改变。即使同一型号功率管�不同厂家生产的R7也不同。表2-3�2�R7阻值与起始保护电流的关系R7阻值�KΩ�34566.58MA�430450465490500515⑶使用情况R7率管温升达到居里点时触发保护线路工作�从而达到保护功率管的目的。当然还可以进一步保护功率管�在功率管CE间反向并联二极管�防止CE反向击穿。耐压要到275V�防止击穿损坏。12第三章、可编程序控制器简介�PLC�3.1PLC简介可编程序控制器PC�ProgrammableController�又称可编程序控制器PLC�ProgrammableLogicController清晰直观、方便易学�调试和查错都很容易。PLC现已成为现代工业控制三大支柱�PLC、CAD/CAM、ROBOT�之一�以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通、等行业得到广泛应用。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。3.2PLC的结构的硬件系统由微处理器(CPU)(EPROM)(I/OI/O总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成。其结构简图如下�13电源输入信号输入部件微处理器运算器输出部件受控元件控制器外设接口扩展接口扩展单元外部设备存储器EPROM图3-2PLC硬件结构图的软件系统是指EPROM3.3PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描�不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时�CPU每次扫描过程中�还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。14PLC输入端子的通断状态或输入数据读入�并将其写入各对应的输入状态寄存器中�即刷新输入。随即关闭输入端口�进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段�按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令�有的内容随着程序的执行而改变。动相应输出设备工作S7-200系列PLC:S7-200是一种小型的可编程序控制器�适用于各行各业�各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中或相连成网络皆能实现复杂控制功能因此。S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛�覆盖所有与自动检测�自动化控制有关的工业及民用领域�包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四种CPU。档次最低的是CPU221�其数字量输入点有6点�数字量输出点书有4点�是控制规模最小的。PLC档次最高的应属CPU226CPU226集成了24点输入16点输出�共有40点数字量I/O�可连接7个扩展模块�最大扩展数字量I/O248点或模拟量I/O35路。S7-200系列PLC四种CPU的外部结构大体相同�见图3-3。15图3-3S7-200PLC结构⑴CPU221本机集成6输入/4输出共10个数字量I/OI/O扩展能力。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器�2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口�具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。⑵CPU222本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。并且可连接2个扩展模块。6K字节程序和数据存储空间。4个独立的30kHz高速计数器�2路独立的20kHz高速脉冲输出。1个RS485通讯/编程口�具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。⑶CPU224本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O7个扩展模块�最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器�2路独立的20kHz高速脉冲输出�具有PID控制器。1个RS485通讯/编程口�具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。16⑷CPU226本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点。可以连接7个扩展模块�最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器�2路独立的20kHz高速脉冲输出�并且具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口�并具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力等。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统�具有更多的输入/输出点�更强的模块扩展能力�更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。3.4PLC的应用特点机械手系统中应用更为普遍。其主要原因是因为PLC具有以下优点�1现不同的控制要求�因此具有很大的灵活性、通用性。217种工作环境和条件()PLC采用了集PLC能在恶劣的工业环施�使其可以适应恶劣的工业应用环境。3PLC读懂程序和编写、修改程序。对于使用者来说�几乎不需要专门的计算机知识。就可以使用。4现代PLCA/D、D/A转换、数字运算和数据处理以及通信联网和生产过程监控等。因此�手群�既可控制简单系统�又可控制复杂系统�既可现场控制�又可远程控制。5由于PLC且PLC现机电一体化十分理想的控制设备。程序控制器以及其附属单元都是固定专用等等。18第四章、霓虹灯控制系统设计4.1需求分析3-1地进行亮灭�并且边框的灯能同时闪烁。图4-1霓虹灯现实用PLC对霓虹灯广告屏实现控制,其具体要求如下:⑴该广告屏中间8,时间间隔均为1S,8个霓虹灯字全亮后,显示10S,再反过来.全灭后,停亮2S,再从头开始运行,周而复始。⑵广告屏四周的流水灯共24只,一直亮。⑶系统有单步\连续控制,有启动和停止按钮。⑷系统霓虹灯字,白帜灯的电压及供电电源均为市电220V。194.2PLC接线图SB1SB2SB3Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7I0.0I0.1I0.2COM220v图4-2接线图的设计204.3I/O分配表及PLC型号选择根据控制要求,PLC控制霓虹灯广告显示屏的输入\输出(I\0)地址编排如下表所示,见表4.3。地址I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7注释启动按钮停止按钮单步/霓虹灯1霓虹灯2霓虹灯3霓虹灯4霓虹灯5霓虹灯6霓虹灯7霓虹灯8表4-3I/O分配表通过以上资料分析�我选择了S7-200系列中的CPU224�CPU224是S7-200系列中具有较强控制能力的小型控制器。S7-200系列CPU224集成了14点输入/1024点数字量I/O制能力的小型控制器�相对于其它系列CPU224能更好的应用于本次设计中的任务�并且具有较高的性能价格比�应用广泛。214.4控制流程的设计开始返回图4-4流程图的设计224.5梯形图的设计232425图4-5梯形图的设计26第五章、系统测试5.1调试仿真我的程序在调试的时候是出现了很大的问题的�第一个就是程序的步数太体的思路还是一样的�仿真图如下�霓虹灯正序亮如图5-1所示。图5-1系统仿真图一霓虹灯正序全亮10S如图5-2所示。图5-2系统仿真图二27霓虹灯反序灭如图5-3所示。图5-3系统仿真图三霓虹灯反序全灭1S如图5-4所示。图5-4系统仿真图四5.2程序运行原理说明本程序是用S7_200所写的�在启动按钮按下以后�程序开始运行�霓虹灯把每一种亮的情况都纳入一个状态的�最后�会由正序的亮转换成反序的灭。28总结对PLCPLCPLC产生了浓厚的兴趣�PLC现PLCPLC很好的掌握这门技术。29致谢挚的谢意!这次毕业设计说明书的完成�首先要感谢学院提供一个让我自我总结的机期完成�也要感谢同学们在我做毕业设计过程中对我提出的宝贵意见和建议。30参考文献[1]SIMATICS7-200系统手册[M].北京�西门子�中国�有限公司,2004[2]S7-200可编程序控制器系统手册[M].西门子有限公司,1999[3]SIEMENS公司的S7-200用户指南[M].工业控制计算机,2002.[4]S7-200可编程序控制器系统手册[M].工业控制计算机,2001[5]吴爱萍.PLC控制的设计技巧[M].工业控制计算机,2003[6]吴明洞.PLC控制的设计技巧[J].工业控制计算机学报,2003[7]廖常初.S7-200基础教程[M].北京�机械工业出版社�2006[8]廖常初.PLC应用技术问答[M].北京�机械工业出版社�2006[9].2003年1月.《可编程控制器原理及应用》.高等教育出版社.[10]西门子�中国�自动化网[11][M]2004[12]魏志精�可编程控制器应用技术[M]�北京�电子工业出版社�2000�[13].可编程控制器原理与应用[M]北京:国防工业出版社.2001.31基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Interne