基于PLC的霓虹灯控制系统设计样本

毕业设计（说明书）题目：基于PLC霓虹灯控制系统设计姓名：李桐学号：平顶山工业职业技术学院5月30日平顶山工业职业技术学院毕业设计任务书姓名李桐专业班级14级电气自动化技术任务下达日期年12月1日设计开始日期年12月6日设计完毕日期年5月30日设计题目：基于PLC霓虹灯控制系统设计 指导教师孙慧峰院（部）主任郭宗跃年12月1日平顶山工业职业技术学院毕业设计答辩委员会记录自动化与信息工程学院电气自动化技术专业，学生李桐于6月8日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目：基于PLC霓虹灯控制系统设计指引教师：孙慧峰答辩委员会依照学生提交毕业设计材料，依照学生答辩状况，经答辩委员会讨论评估，予以学生李桐毕业设计成绩为。答辩委员会人，出席人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员：，，，，，，。

平顶山工业职业技术学院毕业设计评语第页共页学生姓名：李桐专业班级电气自动化技术2班年级14级毕业设计题目：基于PLC霓虹灯控制系统设计评阅人：指引教师：（签字）6月10日成绩：系主任：（签字）6月10日毕业设计及答辩评语：摘要随着国家不断改革与发展，市场经济不断繁华和进步，各大都市都在进行量化工程。各大中小公司为了宣传自己公司产品，基本上均采用霓虹灯广告屏来作为广告手法。每当夜晚，都市里霓虹灯绝对是一大亮点，它点燃了都市灵魂与但愿。道路两旁霓虹灯广告牌随处可见，各色各样，十分好看和吸引人。再给它们配上大型广告语和宣传画，使人一目了然，印象深刻。这些霓虹灯亮灭，闪烁时间长短和灯光流动方向等等都可以通过PLC来达到控制规定。如何快捷，可靠，简朴去达到控制目，是人们考虑重点。而PLC控制系统无疑是最适合。由于PLC具备通用性强，使用以便，合用面广，可靠性强，抗干扰能力强，编程简朴易懂等特点。并且PLC在工业自动化控制特别是顺应控制中地位，也是无法取代。在现实生活中，人们也大多是通过PLC去控制霓虹灯。核心词：西门子S7-200霓虹灯发展潜力目录摘要 I1绪论 31.1引言 31.2组态软件发展 31.2.1组态软件在国内发展历程 31.2.2流行组态软件 41.3本文重要研究内容 41.4课题研究意义 52MCGS组态软件功能简介 62.1MCGS组态软件功能和特点 62.2MCGS组态软件系统构成 82.2.1MCGS组态软件整体构造 83变频器对电机运营控制 113.1变频器面板操作与运营 113.1.1变频器面板操作规定 113.1.2操作办法和环节 113.2由PLC对变频器进行控制 123.2.1任务规定 123.2.2I/O地址分派表 123.2.3操作办法及环节 123.2.4梯形图程序 133.3外接电位器控制圆台速度 143.3.1任务规定 143.3.2I/O地址分派表 143.3.3操作办法和环节 144模仿量采集与数据解决综合应用 164.1-2AD模块 164.1.1任务规定 164.1.2I/O接线图 164.1.3组态界面设定 164.1.4梯形图程序 174.2-2DA模块 174.2.1任务规定 174.2.2I/O接线图 174.2.3组态界面设定 174.2.4梯形图程序 184.3调试成果 185霓虹灯控制系统设计 195.1工艺规定 195.2总体设计方案 195.3I/O地址分派表 195.4I/O接线图 205.5实现流程图 205.6组态界面设定 215.7运营成果 21参照文献 251绪论1.1引言每当夜幕降临，楼宇上、道路旁缤纷夺目霓虹灯广告，构筑了一道璀灿都市夜景，作为主角——霓虹灯功不可没，而可编程序控制器是专用于工业控制工业计算机，是当代化工业三大支柱之一。长期以来，PLC始终处在工业自动化控制领域主战场，为各种各样自动化控制设备提供了非常可靠控制应用，其重要因素在于它可觉得自动化控制应用提供安全可靠和比较完善解决方案，适合于当前工业公司对自动化需要。但在开发老式工业控制软件时，当被控对象一旦变动，就必要修改控制系统源程序，导致开发周期长。组态软件浮现解决了这个问题，通过MCGS组态软件仿真PLC控制对象，咱们不需要实物而通过微机显示屏就可以检查所编程序对的与否和执行成果。1.2组态软件发展新型工业自动控制系统正以原则工业计算机软、硬件平台构成集成系统，具备适应性强、开发性好、易于扩展、经济、开发周期短等明显长处。组态软件指数据采集与过程控制专用软件，它们是在自动控制系统监控一级软件平台和开发环境，能以灵活多样组态方式提供良好顾客开发界面和简洁用法，并同步支持各种硬件厂家计算机和I/O产品。当前世界上不少专业厂商提供各种组态软件产品。1.2.1组态软件在国内发展历程最早开发通用组态软件是DOS环境下组态软件，其特点是具备简朴人机界面、图库、绘图工具箱等基本功能。随着Windows广泛应用，Windows环境下组态软件与DOS环境下组态软件成为主流。与DOS环境下组态软件相比，其最突出特点是图形功能有了很大增强。国外诸多先进通用组态软件是在英文状态下开发，对国内而言，它具备应用时间长，顾客界面不抱负，不支持国内普遍使用硬件设备，这些正是国外通用组态软件在国内部能广泛应用因素。随着国内计算机水平和工业自动化水平不断提高，近年来，某些技术力量雄厚高科技公司相继开发出了适合国内使用通用组态软件。MCGS组态软件就是其中一种。1.2.2流行组态软件当前中华人民共和国市场上组态软件产品按厂商划分大体可以分为三类：国外专业软件厂商提供产品；国外硬件和系统厂商提供产品；国内自行开发国产化产品。近年来国外某些知名硬件或系统厂商亦推出了日趋成熟组态软件产品，如美国GE公司Cimplicity,德国西门子公司WinCC等[1]。这些软件一改过去仅为其自身硬件配套OEM形式，通过大力加强对其他硬件产品驱动支持和软件内部各种功能，而发展成为专业化通用组态软件。1.3本文重要研究内容课题重要内容为霓虹灯仿真系统设计，组态软件重要用于实现实时监控；同步编制相应脚本程序完毕控制功能。仿真系统由上位机和下位机两某些构成。上、下位机通过串行口进行通信互换数据。上位机运用PC机，下位机运用三菱PLC。上位机内装MCGS组态软件和三菱编程软件。MCGS组态软件用以制作仿真画面、编写仿真程序并与下位机进行通信。本界面需实现控制规定为：a重要是控制“西安”，“工业”，“大学”，“50”，“周年”5个字形霓虹灯闪亮过程，详细实现控制功能为：5个灯依次点亮后闪三闪，再沿相反方向依次熄灭；字灯下两个灯轮流闪亮；运用组态设立周边灯配合闪烁。5个字灯相应于PLC5个输出结点Y0～Y4,下面两个灯相应于Y5，Y6。每个输出结点输出值“0”或“1”相应于灯灭与亮。b规定按动“开始”按钮时灯按控制规定依次点亮或熄灭，并循环往复，当按动“停止”按钮时霓虹灯所有熄灭。c当没有连接PLC时，运用脚本程序也可以完毕霓虹灯控制功能。由于涉及到灯亮灭时间，因此需要使用组态软件内部定期器。1.4课题研究意义长期以来，PLC始终处在工业自动化控制领域主战场，为各种各样自动化控制设备提供了非常可靠控制应用。其重要因素，在于它可觉得自动化控制应用提供安全可靠和比较完善解决方案，适合于当前工业公司对自动化需要。但在开发老式工业控制软件时，当被控对象一旦变动，就必要修改控制系统源程序，导致开发周期长[2]。组态软件浮现解决了这个问题，使顾客能通过自己控制对象和控制目任意组态，完毕最后自动控制目。另一方面，组态软件还可以用于教学实验中。由于条件所限，学校也许无法提供某些实验设备，同窗们通过实验只能看到I/O口输入输出状况，验证程序对的性。运用组态软件就可以让同窗们看到直观生动实验成果，使得理论和实际得到了完美结合。2MCGS组态软件功能简介MCGS全中文工业自动化控制组态软件（如下简称MCGS工控组态软件或MCGS）为顾客建立全新过程测控系统提供了一整套解决方案。MCGS工控组态软件是一套32位工控组态软件，可稳定运营于Windows95/98/NT操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传播、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备。2.1MCGS组态软件功能和特点MCGS即"监视与控制通用系统"，英文全称为MonitorandControlGeneratedSystem。MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务通用计算机系统软件，具备功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强突出特点。MCGS工控组态软件功能和特点可归纳如下：概念简朴，易于理解和使用。普通工程人员通过短时间培训就能对的掌握、迅速完毕多数简朴工程项目监控程序设计和运营操作。顾客可避开复杂计算机软硬件问题，集中精力解决工程自身问题，按照系统规定，组态配备出高性能、高可靠性、高度专业化上位机监控系统。功能齐全，便于方案设计。MCGS为解决工程监控问题提供了丰富多样手段，从设备驱动（数据采集）到数据解决、报警解决、流程控制、动画显示、报表输出、曲线显示等各个环节，均有丰富功能组件和惯用图形库可供选用，顾客只需依照工程作业需要和特点，进行方案设计和组态配备，即可生成顾客应用软件系统。实时性与并行解决。MCGS充分运用了Windows操作平台多任务、按优先级分时操作功能，使PC机广泛应用于工程测控领域成为也许。工程作业中，大量数据和信息需要及时收集，即时解决，在计算机测控技术领域称其为实时性任务核心任务，如数据采集、设备驱动和异常解决等。此外许多工作则是非实时性，或称为非时间核心任务，如画面显示，可在主机运营周期时间内插空进行。而像打印数据一类工作，可运营于后台，称为脱机作业。MCGS是真正32位系统，可同步运营于MicrosoftWindows95，98和MicrosoftWindowsNT平台，以线程为单位进行分时并行解决。建立实时数据库，便于顾客分步组态，保证系统安全可靠运营。MCGS组态软件由主控窗口、设备窗口、顾客窗口、实时数据库和运营方略五某些构成。其中“实时数据库”是整个系统核心。在生成顾客应用系统时，每一某些均可分别进行组态配备，独立建造，互不相干；而在系统运营过程中，各个某些都通过实时数据库互换数据，形成互有关联整体。实时数据库是一种数据解决中心，是系统各个某些及其各种功能性构件公用数据区。各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完毕自己差错控制。设立“设备工具箱”，针对外部设备特性，顾客从中选取某种“构件”，设立于设备窗口内，赋予有关属性，建立系统与外部设备连接关系，即可实现对该种设备驱动和控制。不同设备相应于不同构件，所有设备构件均通过实时数据库建立联系，而建立时又是互相独立，即对某一构件操作或改动，不影响其他构件和整个系统构造，从这一意义上讲，MCGS是一种“设备无关”系统，顾客不必因外部设备局部改动，而影响整个系统。“面向窗口”设计办法，增长了可视性和可操作性。以窗口为单位，构造顾客运营系统图形界面，使得MCGS组态工作既简朴直观，又灵活多变。顾客可以使用系统缺省构架，也可以依照需要自己组态配备，生成各种类型和风格图形界面，涉及DOS风格图形界面、原则Windows风格图形界面以及带有动画效果工具条和状态条。运用丰富“动画组态”功能，迅速构造各种复杂生动动态画面。以图象、图符、数据、曲线等各种形式，为操作员及时提供系统运营中状态、品质及异常报警等关于信息。用变化大小、变化颜色、明暗闪烁、移动翻转等各种手段，增强画面动态显示效果。图元、图符对象定义相应状态属性，即可实现动画效果。同步，MCGS为顾客提供了丰富动画构件，模仿工程控制与实时监测作业中惯用物理器件动作和功能。每个动画构件都相应一种特定动画功能。如：实时曲线构件、历史曲线构件、报警显示构件、自由表格构件等。引入“运营方略”概念。复杂工程作业，运营流程都是多分支。用老式编程办法实现，既繁琐又容易出错。MCGS开辟了“方略窗口”，顾客可以选用系统提供各种条件和功能“方略构件”，用图形化办法构造多分支应用程序，实现自由、精准地控制运营流程，按照设定条件和顺序，操作外部设备，控制窗口打开或关闭，与实时数据库进行数据互换。同步，也可以由顾客创立新方略构件，扩展系统功能。MCGS系统由五大功能部件构成，重要功能部件以构件形式来构造。不同构件有着不同功能，且各自独立。三种基本类型构件（设备构件、4动画构件、方略构件）完毕了MCGS系统三大某些（设备驱动、动画显示和流程控制）所有工作。顾客也可以依照需要，定制特定类型构件，使MCGS系统功能得到扩充。这种充分运用“面向对象”技术，大大提高了系统可维护性和可扩充性。支持OLEAutomation技术。MCGS容许顾客在VisualBasic中操作MCGS中对象，提供了一套开放可扩充接口，顾客可依照自己需要用编制特定功能构件来扩充系统功能。MCGS中数据存储不再使用普通文献，而是用数据库来管理一切。组态时，系统生成组态成果是一种数据库；运营时，数据对象、报警信息存储也是一种数据库。运用数据库来保存数据和解决数据，提高了系统可靠性和运营效率，同步，也使其他应用软件系统能直接解决数据库中存盘数据。设立“对象元件库”，解决了组态成果积累和重新运用问题。所谓对象元件库，事实上是分类存储各种组态对象图库。组态时，可把制作完好对象（涉及图形对象，窗口对象，方略对象，以至位图文献等等）以元件形式存入图库中，也可把元件库中各种对象取出，直接为当前工程所用。随着工作积累，对象元件库将日益扩大和丰富，组态工作将会变得越来越简朴以便。提供对网络支持。考虑到工控系统此后发展趋势，MCGS充分运用现今发展DCCW(DistributedComputerCooperatorWork)技术，即分布式计算机协同工作方式，来使分散在不同现场之间采集系统和工作站之间协同工作。通过MCGS，不同工作站之间可以实时互换数据，实现对工控系统分布式控制和管理。2.2MCGS组态软件系统构成2.2.1MCGS组态软件整体构造MCGS组态软件（如下简称MCGS）由“MCGS组态环境”和“MCGS运营环境”两个系统构成。两某些互相独立，又紧密联系。MCGS组态环境是生成顾客应用系统工作环境，由可执行程序McgsSet.exe支持，其存储于MCGS目录Program子目录中。顾客在MCGS组态环境中完毕动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等所有组态工作后，生成扩展名为.mcg工程文献，又称为组态成果数据库，其与MCGS运营环境一起，构成了顾客应用系统，统称为“工程”。MCGS运营环境是顾客应用系统运营环境，由可执5行程序McgsRun.exe支持，其存储于MCGS目录Program子目录中。在运营环境中完毕对工程控制工作。见图2.1图2.1整体构造图MCGS组态软件所建立工程由主控窗口、设备窗口、顾客窗口、实时数据库和运营方略五某些构成，每一某些分别进行组态操作，完毕不同工作，具备不同特性。见图2.2。主控窗口：是工程主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一种设备窗口和各种顾客窗口，负责调度和管理这些窗口打开或关闭。重要组态操作涉及：定义工程名称，编制工程菜单，设计封面图形，拟定自动启动窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文献名称及存盘时间等。设备窗口：是连接和驱动外部设备工作环境。在本窗口内配备数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用数据变量。顾客窗口：本窗口重要用于设立工程中人机交互界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。实时数据库：是工程各个某些数据互换与解决中心，它将MCGS工程各个某些连接成有机整体。在本窗口内定义不同类型和名称变量，作为数据采集、解决、输出控制、动画连接及设备驱动对象。运营方略：本窗口重要完毕工程运营流程控制。涉及编写控制程序，选用各种功能构件，如：数据提取、历史曲线、定期器、配方操作、多媒体输出等。2.3MCGS组态软件工作方式MCGS如何与设备进行通讯：MCGS通过设备驱动程序与外部设备进行数据互换。涉及数据采集和发送设备指令。设备驱动程序是由VB程序设计语言编写DLL（动态连接库）文献，设备驱动程序中包括符合各种设备通讯合同解决程序，将设备运营状态特性数据采集进来或发送出去。MCGS负责在运营环境中调用相应设备驱动程序，将数据传送到工程中各个某些，完毕整个系统通讯过程。每个驱动程序独占一种线程，达到互不干扰目。MCGS如何产生动画效果：MCGS为每一种基本图形元素定义了不同动画属性，如：一种长方形动画属性有可见度，大小变化，水平移动等，每一种动画属性都会产生一定动画效果。所谓动画属性，事实上是反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态特性参数。然而，咱们在组态环境中生成画面都是静止，如何在工程运营中产生动画效果呢？办法是：图形每一种动画属性中均有一种“表达式”设定栏，在该栏中设定一种与图形状态相联系数据变量，连接到实时数据库中，以此建立相应相应关系，MCGS称之为动画连接。当工业现场中测控对象状态（如：储油罐液面高度等）发生变化时，通过设备驱动程序将变化数据采集到实时数据库变量中，该变量是与动画属性有关变量，数值变化，使图形状态产生相应变化（如大小变化）。现场数据是持续被采集进来，这样就会产生逼真动画效果（如储油罐液面升高和减少）。顾客也可编写程序来控制动画界面，以达到满意效果。3变频器对电机运营控制3.1变频器面板操作与运营3.1.1变频器面板操作规定运用变频器操作面板和有关参数设立，即可实现对变频器某些基本操作如正反转、点动等运营。3.1.2操作办法和环节1．按规定接线给变频器加上AC220V电源，将变频器输出U、V、W与圆台U、V、W连接。检查电路对的无误后，合上主电源。2．参数设立（1）设定P0003=3，P0004=0，此时设定P0725=0；选取三菱PLC。（2）设立面板操作控制参数，见表2-1。参数号出厂值设立值阐明P070021由键盘输入设定值（选取命令源）P100021由键盘（电动电位计）输入设定值表3-1面板基本操作控制参数3.变频器运营操作（1）变频器启动：在变频器前操作面板上按运营键，变频器启动（2）正反转及加减速运营：电动机转速可直接通过按前操作面板上键∕减少键（▲/▼）来变化。方向可直接由来变化。（3）点动运营：按下变频器前操作面板上点动键，则变频器驱动电动机升速运营。松开后圆台停止转动。（4）圆台停止：在变频器前操作面板上按停止键，则圆台停止转动。3.2由PLC对变频器进行控制3.2.1任务规定用开关SB0和SB1以及自锁按钮SB3通过PLC对MM440变频器进行控制，实现电动机正转、反转控制和点动控制。其中端口DIN1设为正转控制，端口DIN1设为反转控制。3.2.2I/O地址分派表序号名称地址序号名称符号地址1正向启动按钮X04正转DIN1Y02反向启动按钮X25反转DIN2Y13点动按钮X36点动DIN3Y23.2.3操作办法及环节1．按I/O接线图接线I/O接线图如图3-1所示。图3-1外部运营操作接线图2．参数设立接通断路器QS，在变频器在通电状况下，完毕参数设立，详细设立见表3-2。表3-2变频器参数设立参数号出厂值设立值阐明P070022命令源选取“由端子排输入”P070111ON接通正转，OFF停止P070212ON接通反转，OFF停止P0703910点动P100021由键盘（电动电位计）输入设定值3．变频器运营操作（1）正向运营：当按下SB0时，变频器数字端口DIN1为ON，电动机正转。（2）反向运营：当按下SB1时，变频器数字端口DIN2为ON，电动机反转。（3）电动机点动运营：当按住带锁按钮SB2时，变频器数字端口DIN3为ON，电动机正转。放开按钮SB2，变频器数字端口“DIN3”为OFF，电动机停止转动。（4）电动机转速（运营频率）可直接通过按前操作面板上键∕减少键（▲/▼）来变化。3.2.4梯形图程序3.3外接电位器控制圆台速度3.3.1任务规定在变频器外部运营控制基本上，增长由模仿输入端控制圆台转速大小。3.3.2I/O地址分派表序号名称地址序号名称符号地址1正向启动按钮X04正转DIN1Y02反向启动按钮X25反转DIN2Y13点动按钮X36点动DIN3Y23.3.3操作办法和环节1．按I/O地址分派表接线MM440外接电位器控制圆台速度接线如图3-2所示。检查电路对的无误后，合上主电源开关QS。图3-2MM440外接电位器控制圆台速度接线图2.参数设立设定P1000=2，频率设定值选取为模仿输入3.变频器运营成果（1）电动机正转与调速按下电动机正转开关按钮SB0,数字输入端口DINI为”ON”,电动机正转运营,转速由外接电位器RP1来控制,模仿电压信号在0~10V之间变化，相应变频器频率在0~50Hz之间变化。（2）电动机反转与调速按下电动机反转开关按钮SB1，,数字输入端口DIN2为”ON”,电动机反转运营,与电动机正转相似，反转转速大小仍由外接电位器来调节。当松开开关按钮SB1时，电动机停止运转。（3）电动机点动当按住带锁按钮SB2时，变频器数字端口DIN3为ON，电动机正转。放开按钮SB2，变频器数字端口“DIN3”为OFF，电动机停止转动。4模仿量采集与数据解决综合应用4.1-2AD模块4.1.1任务规定用-2AD、2DA模仿量输入通道采集电位器电压，进行标度变换，将转换后温度值存储在变量存储器中，并在组态界面上显示出详细温度。2AD模块VINCOM4.1.2I/O接线图2AD模块VINCOM 10V 图4-1-2AD模块I/O接线图用扩展模块中电位器模仿温度测量变送器，假设当温度是0℃时，相应电位器输出0V电压，假设当温度是100℃4.1.3组态界面设定新建工程名为AD,进入工程后，新建I/O设备。在数据词典中新建2个I/O整数变量名为温度1，温度2.连接到新建I/O设备上，寄存器类型分别为D100、D107，数据类型为short，只读。新建画面，放置两个文本，分别模仿输出连接到变量D100和D107上，整数位数分别为4、3位。运营时切换到view，进行监控。4.1.4梯形图程序4.2-2DA模块4.2.1任务规定2DA模板VOUT2DA模板VOUTCOM4.2.2I/O接线图测两端电压图3-2-2DAI/O接线图用PLC模仿量输出通道控制电动执行器，执行器开度设立为0%时，输出电压为0V，执行器开度为100%时，输出电压10V。4.2.3组态界面设定 新建工程名为DA,，新建I/O设备。在数据词典中新建2个I/O整数变量名为输入、输出。连接到新建I/O设备上，寄存器类型分别为D105、D107，数据类型为short。新建画面，放置两个文本，D105读写输入输出连接变量，D107只读模仿输出连接变量整数位数分别为4、3位。运营时切换到view，进行监控。用电压表测电压。4.2.4梯形图程序4.3调试成果表4-1-2AD、-2AD模块调试成果输入-2AD输出-2DA电压CH2温度值执行器开度CH1电压V0V