霓虹灯控制系统设计
word容摘要当今社会，竞争日益激烈，为了更好的宣传自己的产品，提高竞争力，广告发挥着越来越重要的作用。做为一种主要的广告手段，霓虹灯广告屏得到了广泛的开展和应用。 该广告屏实现的是:中间八根灯管从1到8逐个点亮，时间间隔为1S，全部点亮后显示10S，再从8到1逐个熄灭，间隔为1S，全灭后停亮2S，再从8到1逐个点亮，间隔1S，全亮后显示5S,再从1到8逐个熄灭，全灭后停亮2S。然后重复运行。同时，周围24个流水灯四个一组，奇数灯两个一组，从1、3开始，轮流亮一秒，移动一定时间后，偶数流水灯两个一组，从24、22开始，倒着轮流亮一秒，移动一样时间，如此循环往复。启动后，灯管和流水灯同时运行，关闭时，灯管和流水灯可以同时关闭也可以分别关闭。并且有单步和连续两种模式。该装置采用PLC控制，与传统的继电器接触器控制系统相比，具有使用方便、控制灵活、可靠性高等优点。本程序设计利用顺序控制并且运用了移位指令，大大降低了复杂性。关键词：霓虹灯；可编程逻辑控制器；顺序控制；移位指令 / 目 录第1章引言 1第2章系统总体方案设计 2 2.1控制要求分析 22.2总体方案确实定 2第3章PLC控制系统硬件设计 33.1 确定I/O信号数 33.2 PLC类型的选择 33.3 CPU和扩展模块的选择 33.4 I/O点的分配与编号 33.5 I/O接线图 5第4章PLC控制系统软件设计 74.1顺序控制流程图的绘制 74.2编制程序 84.3指令表 18结论24设计总结 25谢辞 26附录 27参考文献 28第1章 引言随着社会主义市场经济的不断繁荣和开展，各个大中小城市都在进展亮化工程。各企业为宣传自己的企业形象和产品，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到处可见，一种是利用霓虹灯管做成各种形状和多种色彩的灯，另一种以日光灯管或白炽灯管做为光源，另配合大型广告语或宣传画来达到宣传的效果。这些灯的亮灭、闪烁时间与流动方向等均可以通过PLC来达到控制的要求。可编程逻辑控制器PLC，英文全称Programmable Logic Controller，是一种专门为在工业环境的应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存，用来在其部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很严密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。作为自动控制装置的核心，它具有功能强、可靠性高等诸多优点，PLC在工业自动化控制特别是在顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。对于该霓虹灯广告屏的的设计，采用PLC控制系统来实现要求。利用顺序控制结构，主要应用了顺序控制指令、加法指令、传送指令、移位指令以与多个定时器来实现灯的轮流亮灭。大大降低了程序的复杂性，便于理解和操作。第2章 系统总体方案设计给系统一个连续动作信号，当有启动信号输入时，系统能够实现灯管和流水灯同时按要求运行，只要不输入停止信号，灯管和流水灯就会周而复始的运行下去；当给系统一个单步动作信号，并且有启动信号输入时，灯管和流水灯同时按要求运行，循环一个周期后，不再循环；在系统运行的过程中，当有灯管和流水灯同时停止信号输入时，灯管和流水灯同时停止工作，如果输入的信号只是灯管停止信号，如此灯管停止工作，流水灯继续运行，如果输入信号是流水灯停止信号，那么只有流水灯停止工作，灯管继续运行。为达到控制要求，这个霓虹灯广告屏需要有连续/单步模式信号、启动信号、同时关闭信号、流水灯关闭信号、灯管关闭信号；并且控制着8个灯管和24个流水灯，所以要采用PLC控制系统，因为一般的继电接触器系统接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高、一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难且继电器触点数量有限；而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在存中，要想改变控制逻辑，只需改变程序即可，灵活性和扩展性好。该PLC控制系统采用顺序控制的结构，因为顺序控制是一种常见的控制结构，并且结构形式简单，便于理解，容易操作，一般的控制要求都能满足，用移位指令和传送指令实现灯管和流水灯的轮流亮灭，用定时器和SM0.5来实现间隔1S。第3章 PLC控制系统硬件设计本设计需要有连续/单步动作选择开关，启动按钮，同时关闭按钮，流水灯关闭按钮，灯管关闭按钮，共5个输入信号；要控制8个灯管，24个流水灯共32个输出信号。3.2 PLC类型的选择PLC机型选择的根本原如此是在满足功能要求与保证可靠、维护方便的前提下，力争最优的性价比。选择时主要考虑一下几点：1合理的结构形式PLC主要有整体式和模块式两种结构形式，整体式PLC的每一个I/O点的平均价格比模块式的廉价，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，且维修方便，一般用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I/O式以与多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I/O硬件，系统反响快、本钱低；远程I/O式适用于大型系统，系统的装置分布围很广；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，但要附加通讯模块。3相应的功能要求一般小型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。对于控制较复杂，要现PID运算、死循环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小与复杂程度，选用中高档PLC，但价格较昂贵，一般用于大规模控制系统。4系统可靠性的要求对于一般系统PLC的可靠性均能满足，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。本系统I/O点数少于256点，都是开关量控制，控制较简单，所以综合考虑，选用西门子公司的一种小型PLC，S7-200系列，其价格廉价，具有多种功能模块，还具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。3.3 CPU和扩展模块的选择该控制系统有5个输入，32个输出，所以采用CPU224,由于输出点较多，因此要再增加3个EM222扩展模块。3.4 I/O点的分配与编号I/O点的分配和编号见表3-1 I/O地址分配表。表3-1 I/O地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号连续/单步控制信号选择开关QS启动信号常开按钮SB1停止信号常开按钮SB2灯管关闭信号常开按钮SB3流水灯关闭信号常开按钮SB4输出信号灯管1驱动信号灯管1L1灯管2驱动信号灯管2L2灯管3驱动信号灯管3L3灯管4驱动信号灯管4L4灯管5驱动信号灯管5L5灯管6驱动信号灯管6L6灯管7驱动信号灯管7L7灯管8驱动信号灯管8L8流水灯1驱动信号流水灯1L9流水灯2驱动信号流水灯2L10流水灯3驱动信号流水灯3L11流水灯4驱动信号流水灯4L12流水灯5驱动信号流水灯5L13流水灯6驱动信号流水灯6L14流水灯7驱动信号流水灯7L15续表3-1 I/O地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输出信号流水灯8驱动信号流水灯8L16流水灯9驱动信号流水灯9L17流水灯10驱动信号流水灯10L18流水灯11驱动信号流水灯11L19流水灯12驱动信号流水灯12L20流水灯13驱动信号流水灯13L21流水灯14驱动信号流水灯14L22流水灯15驱动信号流水灯15L23流水灯16驱动信号流水灯16L24流水灯17驱动信号流水灯17L25流水灯18驱动信号流水灯18L26流水灯19驱动信号流水灯19L27流水灯20驱动信号流水灯20L28流水灯21驱动信号流水灯21L29流水灯22驱动信号流水灯22L30流水灯23驱动信号流水灯23L31流水灯24驱动信号流水灯24L323.5 I/O接线图I/O接线图见图3-1 I/O接线图图3-1 I/O接线图第4章 PLC控制系统软件设计该控制系统采用顺序控制结构，顺序控制图见图4-1顺序控制流程图。图4-1 顺序控制流程图具体梯形图见图4-2 梯形图。图4-2 梯形图指令表见图4-3 指令表。图4-3 指令表结 论本设计利用可编程逻辑控制器，整体采用顺序控制结构，启动和关闭都利用常开按钮，连续/单步模式的转换应用了选择开关。编程过程中应用了大量的加法指令、移位指令、传送指令，来实现灯的轮流亮灭，利用定时器来实现间隔1S等要求。由于移位指令的运用，大大缩短了程序的长度。这个程序虽然长，但是采用的是顺序控制，一句指令执行完毕，接着执行下一句，理解起来比拟简单，容易操作。能够满足控制要求。但其中也存在着一些问题和不足之处，虽然经过屡次修改，不断简化程序，但最终成稿的设计还是 过长。另外流水灯的控制中，为了减小难度，奇数灯转一
