基于PLC的霓虹灯控制系统设计

1、终身教育院毕业设计(论文)标题：基于PLC的霓虹灯控制系统设计医院，部门(车站):机电工程系领域专业：机电一体化学生：学号：指导教师：2013年9月霓虹灯控制系统的设计摘褥子随着改革的不断深化社会主义市场经济的持续繁荣和发展中小城市都在进行着光辉的工程企业为了展示自己的形象和产品，通过霓虹灯广告屏幕采用了很多这种广告技术，我们晚上在街上走的时候，在道路两侧随处可见各色霓虹灯广告。其中，霓虹灯的亮度、闪烁时间、流向等诸多控制问题的控制方法、快速、稳定、简便的控制方法等已成为首要任务，我认为PLC最适合解决这些问题。因为PLC具有通用性、易用性、适应性、可靠性、抗干扰性和可编程性。PLC在工业自动

2、化控制(尤其是顺序控制)方面具有更好的优势，实际上，人们通过PLC更多地控制霓虹灯。关键字：Siemens S7-200；霓虹灯；开发潜力列表列表0第一章，简介11.1主题语义11.2霓虹灯的起源11.3氖状态和发展3第二章，霓虹灯变压器设计42.1霓虹灯工作原理42.2霓虹灯结构和部件42.3高可靠性霓虹灯设计7第三章，可编程逻辑控制器简介(PLC)113.1 PLC简介113.2 PLC结构113.3 PLC工作原理123.4 PLC应用程序功能15第四章，霓虹灯控制系统设计174.1需求分析174.2 PLC布线图184.3 I/o分配表和PLC型号选择194.4控制流程设计204.5阶

3、梯设计21第5章，系统测试255.1调试模拟255.2说明程序工作原理26总结28审计29参考文献30第一章，简介1.1主题的重要性随着改革的不断深化社会主义市场经济的持续繁荣和发展中小城市都在进行着光辉的工程企业为了展示自己的形象和产品，通过霓虹灯广告屏幕采用了很多这样的广告技术。走在夜路两边，到处都是形形色色的霓虹灯广告，一种是用霓虹灯管制作的各种形状和颜色的灯管，另一种是用日光灯管或白炽灯管作为照明，用大型广告文句或海报制作宣传效果等，大部分使用霓虹灯。其中，霓虹灯的亮度、闪烁时间、流向等诸多控制问题的控制方法、快速、稳定、简便的控制方法等已成为首要任务，我认为PLC最适合解决这些问题。

4、因为PLC具有通用性、易用性、适应性、可靠性、抗干扰性和可编程性。PLC在工业自动化控制(尤其是顺序控制)方面具有更好的优势，实际上，人们通过PLC更多地控制霓虹灯。这就是我选择这个主题作为毕业项目的重要意义。1.2霓虹灯的起源霓虹灯是英语霓虹灯，即霓虹灯，霓虹灯实际上是霓虹灯的翻译表达，现在使用霓虹灯作为专用词语。霓虹灯起源于法国。这时使用的灯体玻璃管直径为45毫米，首先用所需的文字或图案制作玻璃管，然后用电压为1万多伏特的变压器供电，发出了光。石墨制成的灯管两端电极在内部填充氮或二氧化碳气体时，会发出红光，产生白光。两种气体都极有可能与石墨电极发生化学反应，因此阴极飞溅的石墨在玻璃管内壁迅

5、速形成黑色薄膜，吸收了大量填充灯管的气体，使灯管的膨胀压力迅速减少，霓虹灯的寿命非常短。当时为了解决这个问题，在霓虹灯上贴上特殊电磁阀门，使用霓虹灯一段时间后，重新充电了一定量的气体，但没有从根本上克服这种缺陷。所以这种照明寿命短，制作工艺复杂，费用高，难以普及。从1907年到1910年，科学家克劳德和林德发明了液体空气分馏。利用本发明，可以在霓虹灯上填充一定的惰性气体，从而大大减慢灯内的气体消耗，颜色也丰富，可以产生红色、绿色、蓝色、黄色等颜色。第二次世界大战之前，研制了光致发光物质。这种材料不仅能发出多种颜色的光，而且发光效率高，被称为荧光粉。将荧光粉应用于霓虹灯制作后，霓虹灯的亮度明显提

6、高，而且灯管的颜色也更加鲜艳、变化多端，简化了灯的制作过程。至此，第二次世界大战后霓虹灯发展得很快。1.3霓虹灯的现状与发展现在霓虹灯市场上鱼龙混杂，拥有营业执照执行工程的单位只有市场的30%，这种单位是独立设计、制作、安装能力、信誉好，产品质量也通过关口，后期维护最好的地方。第二，没有营业执照，挂在其他部门，这种“单位”专业性不强，产品不保，后期维护不能离开岗位。第三类，皮包公司，没有任何文件，信用和能力，一间房，产品质量和后期维护完全不能说。霓虹灯是专业性强的行业，正规单位的产品质量好，使用寿命长。扰乱霓虹灯市场，给人以霓虹灯容易受伤的感觉的是第二和第三家公司。霓虹灯的寿命比荧光灯长。为了

7、你的利益，选择有执照、有能力、有信用的单位。以前，霓虹灯制造商们几乎都使用一般玻璃管、一般电极对产品的要求不断提高，高铅玻璃管、陶子环电极、三原色粉末管、点状彩虹霓虹灯越来越为人们的生活增添了光彩。霓虹灯是具有绚烂色彩、生动逼真的形态、耀眼的照明的夜市购物中心，吸引顾客，通过文化娱乐中心吸引游客，为夜市的购物活动增添便利和文化娱乐活动增添了乐趣。霓虹灯创造了夜晚城市华丽的色彩和繁华，成为现代城市商业繁荣的象征。第二章，霓虹灯变压器设计2.1霓虹灯的工作原理霓虹灯以正常的辉光放电形式工作，具有辉光放电的基本特征，阳离子轰击阴极使阴极发射二次电子保持放电，阴极电流主要由正离子贡献。因为是正常的辉光

8、放电，所以在一定的电流范围内，阴极的电流密度保持不变，阴极位减小保持不变。阴极位置下降约为100 1 20伏，为正离子加速度提供能量。连接外部电源电路后，变压器输出端会产生数千伏或数万伏的高压。能刺激产生很多电子。这种刺激的电子在高压电场中加速，与灯内的气体原子碰撞。如果这些电子释放出足够的能量来与自由气体原子碰撞，就可以使气体原子电离，使其成为正离子和电子，这就是气体的电离现象。带电粒子和气体原子之间的碰撞导致额外的能量以光子的形式释放，因此照亮霓虹灯光的整个过程就完成了。霓虹灯的开关次数不会影响使用寿命，适合制作广告背景扫描。2.2霓虹灯结构和部件一般商品是霓虹灯，多以冷阴极辉光放电的形式

9、工作。典型的冷阴极氖结构如图2-2所示。由玻璃灯管、霓虹灯变压器、霓虹灯专用高压线等组成。图2-2霓虹灯的结构玻璃灯根据需要弯曲成直线或轮廓曲线形状的文字或图案。玻璃管主要用于填充工作气体，限制放电区域，保持真空，透光。玻璃灯按直径规格分为3360 1096、1097、1098、1099、10、12、10915、10918、109r 20mm等类别。钠玻璃管(通常称为石灰性玻璃管)和铅玻璃管分为玻璃材料。钠玻璃管稳定性差，受潮时容易变质，成为泛碱(风化)，牢度不好，容易爆裂。目前国内使用的石灰、钠、钙玻璃大部分是在国外使用的红丹、铅错误的玻璃质量大不相同，存在：使用的钠、钙玻璃中氧化锰杂质含量

10、高的问题。钠-钙玻璃的化学稳定性下降，玻璃表面长期使用后的透明度降低，使灯的光下降将：玻璃中的纳米原子扩散到玻璃管的内表中，使其溶解在荧光粉晶体中，使荧光粉打开；在弯曲过程中，温度太高，玻璃的纳米原子就会析出，与汞结合形成黑色吸光或汞合金膜，荧光粉的光效率大大降低。铅玻璃管的耐候性、机械性能、电性能、化学稳定性、真空特性和光学特性均优于钠玻璃，其寿命比钠玻璃长得多。玻璃管可以是透明的(通常称为明管)，也可以是荧光粉(通常称为银管)，这取决于获得所需的光。明管道通常用惰性气体充电，不同惰性气体的发光光谱特性不同。氖最常见，发出红光，这时氖不仅参与放电，还参与发光。粉末管内各种荧光粉，氢和少量金属

11、汞充电，汞蒸汽激发辐射2537紫外线，荧光粉吸收荧光生成，空气污染作用提高光线以降低点火电压。玻璃管两端各放一个金属电极，用于发射电子和收集电荷。一般来说，电解铜或镀镍铁是锥形制造的，其释放面积足以释放热量，减少阴极电位。电极必须能承受相当大的离子冲击，而不过度加热，不融化或减少阴极溅射。金属电极外有云母薄膜，其作用之一是支撑电极，另一个是绝热，防止真空脱气中电极被过度加热，从而防止外部玻璃管爆裂。霓虹灯的核心部件电极，质量和性能的优缺点直接影响灯的寿命。优质的灯管不仅对真空度有很高的技术要求，更重要的是必须有一对发射性能优良的电极。因为电极壳的表面在通过轰击加热的过程中对电子发射激活层非常有

12、利。如果在轰炸中完全失去了这个活跃层，那么真空度再高，寿命也不会超过1000小时。实验也表明，灯的寿命与真空度不成比例。霓虹灯的电极发射电子是量子轰击阴极表面，由二次电子发射。取决于阴极的材料和阴极的表面状态。实验证明，阴极表面被其他单层低逃逸功率金属原子复盖时，二次电子发射系数增大，逸出工作减少。发射性能好，溅射少。霓虹灯电极材料大部分是用铜、铁、镀镍铁等金属制造的，这种金属具有较高的转义工作，电子发射性能较低。灯管使用这些纯金属发射电子，阴极压降大，阴极溅射快，灯管通过溅射快速失效，尤其是铜电极能更快地溅射。实验证明，纯金属容易弹跳，但在金属表面上氧化一层有用的氧化膜，或涂上其他少转义工作

13、的金属或其氧化物，可以大大减少转义工作，提高电子发射性能，起到减缓阴极弹跳、延长灯管寿命的作用。所以，人们在制作电极的时候，大部分都会预处理电极。一般的霓虹灯变压器有漏磁变压器和电子变压器两种。漏磁变压器具有与普通变压器相同的结构，在芯上缠绕一级和二级线圈一样，与小型硅钢片重叠，在有小硅钢片和气隙的铁芯窗中间添加没有普通变压器的磁偏炉。这相当于在变压器上安装安全阀。随着二次电流的增加，核心的磁通量会转向该磁，只有少数磁通量与二次线圈相关联，从而减少二次感应电动势，从而获得磁通量泄漏变压器保持霓虹灯变压器所需的等管电流恒定的特性。实际上，灯的寿命与电极的性能和结构密切相关。漏磁变压器经过长期使用

14、和改进，设计和制作工艺均达到了完美和完善。其性能可靠，工作稳定，应用广泛。漏磁变压器的功率为450vA，重量为10kg以上，稳定，负载容量大(可以使用1m 12m霓虹灯管)，漏磁变压器消耗了大量的铜和钢，体积大，价格昂贵，安装困难，功率仅为0.5左右。电力资源越来越不足的最近，传统漏磁霓虹灯变压器被低体积、小体积、轻便的电子霓虹灯变压器所取代。电子霓虹灯变压器通常消耗80瓦以下6米、105瓦以下12米的电力，在大型霓虹灯工程中，电力资源节约大幅度，易于安装和维护，但具有可靠性差、亮度低、恒流性能最好的缺点。电子变压器不是那么复杂。使用的电力通过整流滤波器获得约3OOV的直流电压，然后通过逆变电

15、路将直流电源转换为高频交流电，然后通过增压变压器以高电压增压。在霓虹灯的开放或短路等异常情况下，将安装保障电路安全的保护电路。电子技术制造的霓虹灯电子变压器，广泛应用于霓虹灯工程相当广泛地取代了传统的漏磁变压器。变压器通过霓虹灯专用高压绝缘线、杜美莎与玻璃管内部电极连接。一般的高压线有两种。一种是普通高压线，即塑料高压线，这种高压线价格低廉，但是塑料容易老化，在室外使用不久，如果塑料老化，容易引起吸引的火灾等安全性降低。另一种是硅橡胶绝缘高压线，是目前理想的霓虹灯电缆，安全可靠。2.3高可靠性霓虹灯设计本文针对霓虹灯电子变压器的可靠性下降问题，主要从性价比和可靠性方面考虑行业领先的6 8米电子

16、霓虹灯变压器，围绕主要组件设计、设备优化和脆弱设备保护，努力提高可靠性和性价比。电子变压器的电路和工作原理霓虹灯电子变压器电子电路如图2-3所示。图2-3霓虹灯电子变压器原理图工作原理是，220V交流电通过Dl-D4整流、C2和C3过滤转换为直流，成为供应后的振动线路，C2和C3连接点的电压为15V左右，R1、R2的电压稳定。A1是具有短路和大电流保护效果的熔断器。消除R1、C1交流高频干扰。请注意，振荡电路由R5、R6、C4、D6和D7组成，220V直流通过R5、R6对C4充电，当C4电压上升到特定值时触发二极管D7传导，使晶体管T2基座和发射器以正向偏置电压工作，R5的功率变为2W。振荡主线路径T1、T2、L1、L2、L3、R8和R9由于振荡线的触发，通过b主、L3和T2放电T2传导，T2传导，C3。L1、L2和L3包裹相同的高频铁氧体核心，并且具有相同名称的末端通过L3的电流(如图1所示)，因此，由于L1和L2的感应电压，T2从导向件变为切削件，T1从切削件变为导向件。当T1传导，C2通过T1、L3、b的第一放电时，通过L3和b的第一放电电流的方向与以前完全相反，