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基于PLC的广告灯控制系统设计

基于PLC的广告灯控制系统设计

A n h u i Vo c a c t i o n a l& Te c h n i c a l C o l l e g e o f I n d u s t r y&Tr a d e

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

基于PLC的广告灯控制系统设计

A n h u i Vo c a c t i o n a l& Te c h n i c a l C o l l e g e o f I n d u s t r y&Tr a d e

毕业设计说明书

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

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

毕业设计(论文)指导教师、评阅人评语

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

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:

基于PLC的广告灯控制系统设计

系(院)负责人签名:

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 control system based on PLC advertising lamp

Abstract 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 light 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 programmable 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 controller PLC skill Advertising lights Automatic control

目录

第1章绪论 (1)

1.1 选题意义 (1)

1.2 本设计的主要内容 (1)

第2章可编设程序器概述 (2)

2.1 PLC的组成 (2)

2.2 PLC的工作原理 (2)

2.3 PLC型号的选择 (3)

第3章总体方案 (5)

3.1 控制要求 (5)

3.2 主要内容 (5)

第4章硬件设计 (6)

4.1 PLC的外部接线图 (6)

4.2 I/O口分配 (7)

4.3 系统所需硬件及注意事项 (7)

第5章软件设计 (8)

5.1 PLC控制梯形图 (8)

5.2 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

基于PLC的广告灯控制系统设计

当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,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I/O点的平均价格比模块式的便宜,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I/O点数、输入点数与输出点数的比例、I/O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I/O式以及多台PLC联网的分布式。

集中式不需要设置驱动远程I/O硬件,系统反应快、成本低;远程I/O式适用于大型系统,系统的装置分布范围很广,远程I/O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I/O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A/D和D/A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PLC的响应速度,可选用具有高速I/O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:

①机型统一,其模块可互为备用,便于备品备件的采购和管理。

②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。

③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

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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。

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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。

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4.3 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。

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基于PLC的广告灯控制系统设计

图5-1 广告自动闪烁灯三菱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 X000

1 OR M0

2 ANI X001

3 OUT M0

4 LD MO

5 ANI T1

6 OUT T0 K5

9 LD T1

10 PLS M1

12 LD M0

13 ANI M3

14 ANI M4

15 ANI M5

16 ANI M6

17 ANI M7

18 ANI M8

19 ANI M9

20 ANI M10

21 ANI M11

22 ANI M12

23 ANI M13

24 ANI M14

25 ANI M15

26 OUT M2

27 LD M1

28 ANI M15

29 SFTL M2 M3 K13 K1

38 LD M2

39 OR T2

40 OUT Y000

41 LD M3

42 OR T2

43 OUT Y001

44 LD M4

45 OR T2

46 OUT Y002

47 LD M5

48 OR T2

49 OUT Y003

50 LD M6

51 OR T2

52 OUT Y004

53 LD M7

54 OR T2

55 OUT Y005

56 LD M8

57 OR T2

58 OUT Y006

59 LD M9

60 OR T2

61 OUT Y007

62 LD M10

63 OR T2

64 OUT Y010

65 LD M11

66 OR T2

67 OUT Y011

68 LD M12

69 OR T2

70 OUT Y012

71 LD M13

72 OR T2

73 OUT Y013

74 LD M14

75 OR T2

76 OUT Y014

77 LD M15

78 ANI T3

79 OUT T2 K3

82 LD T2

83 OUT T3 K3

86 LD T3

87 OUT C0 K3

90 LD C0

91 ZRST M3 M15

96 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。