PLC論文控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

基于PLＣ的霓虹燈掌握系統(tǒng)設(shè)目錄緒論.。..。。.。...．.。．．．.。。．．。。．．．．．.。。。．.。..。．．.．。．．．．．．．．.。．１其次章霓虹燈變壓器。..．．．。.。。．。．。.．．。。..。．。.．.．。.．．．.．．。２２．１霓虹燈的工作原理．。。．.．。.。。．.．．。．．．．．．．．.．.。．．..．。。...．.．。．．．2２．２霓虹燈的結(jié)構(gòu)與部件。。．．。。。。．．．．。.．。.。...。。．.。。.。。．．.。.．．．．。．。。．.。2第三章可編程序掌握器簡介．.。。.。．。。．．．..。。。.．．．。．.．。.。．。．．．。..。.．．．33。１PLＣ簡介..．。．.。.。．.．．．..。．．．.．.．．．．．．。。．.．。..．。。。。。．..．..．。。3３.2PLＣ的結(jié)構(gòu)..。．..．.．.。.．。.。．。。.。.。。．．．．..。．。．。。。．.。.．．。。..．..．.。.４3.３ＰLC的工作原理．...．.。.。.．.．。。．.．.．.．..．.．．．。.。．.．..。．.。．。。．..。．.43。4掌握器簡介：S７—200系列PLC．.．。．...。．．。．。．。．。．。．．．．.．.．．.。.．.53．5ＰＬＣ應(yīng)用特點(diǎn)．．．.。．．．．.．．。。。.．。．.。。。。．.．..。.．。..．..．。．。。。5第四章霓虹燈掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì).．.．.。...．.。．.．.．．．.。。.。．。．．.。..。。。。。．．..64.1任務(wù)分析及功能闡述．.．．．。.。.。.。．。.．.．．。。.．..。。。。．。。。。。.。.．．。。．64。2ＰLC接線圖．．。。..．．。。。..。．..。．．．．．．．。。...。.．.。。．。.．...。.。。．。．．．．。７４．3I\Ｏ安排表.．.。．.。.．.．．．．．。。．。..．..。。。。.。。．．．。．．．．。．.。。..。。。.．。.8４.４掌握流程的設(shè)計(jì).。.．．。．。。．。．。.．。。。．.．．。。..．。．．。.．。．.．.．.。..．..。．..94。5梯形圖的設(shè)計(jì)。．.。．..。．．..．．。...．．．．..．..．。。．．．．..．．。..．.．.。.。。．．.10總結(jié)。．。.．。。。。．。。.。。.．。．。．.．。。。．．..．.．．。．。．..．.．．．．．.．.。．..。.。．。..。.14第一章緒論在現(xiàn)階段,可編程掌握器在工業(yè)掌握領(lǐng)域已經(jīng)起著舉足輕重的作用，其便利快捷，精準(zhǔn)等功能決定了它的主導(dǎo)地位，它將逐漸進(jìn)展成以微處理器為核心,把自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動掌握裝置。本課題可以說是對可編程掌握器在自動掌握方面的一個(gè)簡潔的應(yīng)用.隨著改革的不斷深化,社會主義市場經(jīng)濟(jì)的不斷富強(qiáng)和進(jìn)展，大中小城市都在進(jìn)行亮化工程。企業(yè)為展現(xiàn)自己的形象和產(chǎn)品,一般都會采納通過霓虹燈廣告屏來這種廣告手法，所以當(dāng)我們夜晚走在大街上，公路兩旁各色各樣的霓虹燈廣告隨處可見，一種是采納霓虹燈管做成的各種外形和多種彩色的燈管,另一種為日光等管或白熾燈管作為光源,另配大型廣告語或宣揚(yáng)畫來達(dá)到宣揚(yáng)的效果，大部分是采納霓虹燈。這就涉及到如何去掌握霓虹燈的亮滅、閃爍時(shí)間及流淌方向等諸多掌握問題，如何去快捷、牢靠、簡潔的去掌握，成為人們考慮的重點(diǎn)，在這我認(rèn)為PＬＣ最適合去解決這些問題?？删幊陶莆掌鱌ＬＣ英文全稱Pｒoｇｒammａble

Lｏgiｃ

Contｒｏller,是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的.它采納一類可編程的存儲器,用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行規(guī)律運(yùn)算，挨次掌握，定時(shí),計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等方面對用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入／輸出掌握各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。作為自動掌握裝置的核心，它具有功能強(qiáng)，牢靠性高等諸多優(yōu)點(diǎn),ＰLＣ實(shí)驗(yàn)裝置采納的式模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有可編程序掌握器、編程器模塊，九種實(shí)驗(yàn)?zāi)K,按鈕、開關(guān)輸入模塊和繼電器輸出模塊，以及四層電梯模型。該裝置可以完成各種指令系統(tǒng)以及多種掌握對象的程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練。由于ＰＬC具有通用性強(qiáng)、使用便利、適應(yīng)面廣、牢靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡潔等特點(diǎn).并且PLC在工業(yè)自動化掌握格外是挨次掌握中的方面具有比較突出的優(yōu)勢,在現(xiàn)實(shí)中人們也是多通過PLC去掌握霓虹燈的.以上就是我選擇此題目作為本學(xué)期PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義.本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是利用可編程掌握器對霓虹燈進(jìn)行掌握，采納的是SIEMENS公司生產(chǎn)的S7—200系列可編程掌握器,與其對應(yīng)的編程軟件是STEＰ7-Miｃro／ＷＩN.其次章霓虹燈變壓器2。1霓虹燈的工作原理霓虹燈是一種低氣壓冷陽極輝光放電發(fā)光的光源.氣體放電發(fā)光是自然界的一種物理現(xiàn)象.通過氣體放電使電能轉(zhuǎn)換為五光十色的光譜線，是霓虹燈工作重要的基本過程.氣體在強(qiáng)電場、光輻射、例子轟擊和高溫加熱等條件下，氣體分子可能發(fā)生電離,產(chǎn)生了可以自由移動的代電粒子，并在電場作用下行程電流，使絕緣的氣體成為良導(dǎo)體。這種電流通過氣體的現(xiàn)象就被稱為氣體放電過程

當(dāng)外電源電路接通后,變壓器輸出端就會產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的高壓.當(dāng)這一高壓加到霓虹燈管兩端電極上時(shí)，霓虹燈管內(nèi)的帶電粒子在高壓電場中被加速并飛向電極,能激發(fā)產(chǎn)生大量的電子.這些激發(fā)出來的電子,在高電壓電場中被加速，并與燈管內(nèi)的氣體原子發(fā)生碰撞。當(dāng)這些電子碰撞游離氣體原子的能量足夠大時(shí)，就能使氣體原子發(fā)生電離而成為正離子和電子，這就是氣體的電離現(xiàn)象。帶電粒子與氣體原子之間的碰撞,多余的能量就以光子的形式放射出來，這就完成了霓虹燈的發(fā)光點(diǎn)亮的整個(gè)過程。2.２

霓虹燈的結(jié)構(gòu)與部件霓虹燈是一種冷陰極輝光放電管，其幅射光譜具有極強(qiáng)的穿透大氣的能力，顏色鮮艷絢麗、多姿，發(fā)光效率明顯優(yōu)于一般的白熾燈，它的線條結(jié)構(gòu)表現(xiàn)力豐富,可以加工彎制成任何幾何外形，滿意設(shè)計(jì)要求，通過電子程序掌握，可變幻顏色的圖案和文字。

霓虹燈的主要部件：

圖2—1霓虹燈的結(jié)構(gòu)一、霓虹燈管

(一）以規(guī)格分：有6、7、8、9、１０、１2、１５、1８、２0毫米等粗細(xì)。

(二）以玻璃材質(zhì)分：

(１）鈉玻璃管

(2）鉛玻璃管

(3）

彩色玻璃管,

二、霓虹燈變壓器

（一)霓虹燈漏磁變壓器，。

(二)電子變壓器。

三、程序掌握器

(一）一般式電子程序掌握器

（二）漸變式電子程序掌握器

四、霓虹燈高壓線

(一)一般高壓線(二)硅橡膠絕緣高壓線第三章可編程序掌握器簡介（PLC)３.１PＬC簡介可編程序掌握器ＰLＣ（ProgrａｍmableLoｇicCｏntrｏller),是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)掌握技術(shù)相接合的產(chǎn)物，是在挨次掌握器和微機(jī)掌握器的基礎(chǔ)上進(jìn)展起來的新型掌握器，是一種以微處理器為核心用作數(shù)字掌握的專用計(jì)算機(jī)。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來滿意各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)掌握要求,同時(shí)也照顧到現(xiàn)場電器操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣,擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語言的表達(dá)形式，形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu),使用戶程序的編制清楚直觀、便利易學(xué)，調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)掌握三大支柱（PLＣ、CAＤ／CAM、ＲOBOT）之一,以其牢靠性、規(guī)律功能強(qiáng)、體積小、可在線修改掌握程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計(jì)算機(jī)接口、能對模擬量進(jìn)行掌握、具備告知計(jì)數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代由大量傳統(tǒng)繼電-接觸掌握系統(tǒng),在機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通、等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用.PＬC的應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個(gè)國家工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。3．２PLC的結(jié)構(gòu)ＰＬＣ和一般的微型計(jì)算機(jī)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。PLＣ的硬件系統(tǒng)由微處理器(ＣPU)、存儲器(EＰROＭ,ROＭ）、輸入輸出(I／O）部件、電源部件、編程器、I/O擴(kuò)展單元和其他外圍設(shè)備組成。各部分通過總線（電源總線、掌握總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線）連接而成.其結(jié)構(gòu)簡圖如下：輸出部件輸出部件外設(shè)I/O接口存儲器EPROM微處理器運(yùn)算器控制器電源輸入部件I/O擴(kuò)展接口I/O擴(kuò)展單元受控元件輸入信號外部設(shè)備圖3－２PＬC硬件結(jié)構(gòu)圖圖3－1ＰＬC硬件結(jié)構(gòu)圖３.3ＰLC的工作原理ＰLC是采納“挨次掃描，不斷循環(huán)"的方式進(jìn)行工作的。即在PLＣ運(yùn)行時(shí)，ＣPU依據(jù)用戶按掌握要求編制好并存于用戶存儲器中的程序,按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描,如無跳轉(zhuǎn)指令,則從第一條指令開頭逐條挨次執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束.然后重新返回第一條指令,開頭下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作.ＰLＣ的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按挨次將全部暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入,并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中,即刷新輸入.隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。ＰLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后挨次掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后,其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中全部的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而轉(zhuǎn)變。輸出刷新階段:當(dāng)全部指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過肯定的方式(繼電器、晶體管或晶閘管)輸出,驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。3。4掌握器簡介：Ｓ7-200系列ＰLＣＳ7—2００是一種小型的可編程序掌握器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及掌握的自動化。S７—200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)簡潔掌握功能因此。S７—200系列具有極高的性能／價(jià)格比。S7—200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可掩蓋從替代繼電器的簡潔掌握到更簡潔的自動化掌握.應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛,掩蓋全部與自動檢測,自動化掌握有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU２２２、CＰU２24和CPU22６四種ＣPU。檔次最低的是CＰU２21,其數(shù)字量輸入點(diǎn)有６點(diǎn),數(shù)字量輸出點(diǎn)書有４點(diǎn),是掌握規(guī)模最小的。ＰLC檔次最高的應(yīng)屬CPU２２6,CPU226集成了２４點(diǎn)輸入16點(diǎn)輸出,共有4０點(diǎn)數(shù)字量I/Ｏ，可連接７個(gè)擴(kuò)展模塊,最大擴(kuò)展數(shù)字量I/O248點(diǎn)或模擬量I/O35路。3。5ＰＬC的特點(diǎn)

（一)牢靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

(二）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)

(三)易學(xué)易用,深受工程技術(shù)人員歡迎

(四)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建筑工作量小，維護(hù)便利,容易改造.

(五)體積小,重量輕,能耗低。第四章霓虹燈掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)4。1任務(wù)分析及功能闡述本掌握系統(tǒng)主要是用于掌握霓虹燈和邊框流水燈按挨次的閃爍。輸入程序后可以通過硬件進(jìn)行燈的自動閃爍，達(dá)到宣揚(yáng)的目的。如圖3－１,八個(gè)字能按挨次地進(jìn)行亮滅，并且邊框的燈能同時(shí)閃爍.圖4-1霓虹燈現(xiàn)實(shí)用PＬC對霓虹燈廣告屏實(shí)現(xiàn)掌握,其簡略要求如下：=１\*GＢ２⑴該廣告屏中間8個(gè)霓虹燈字亮滅的時(shí)序?yàn)椤岸Α弊至恋健俺小弊至恋健按蟆弊至痢肮?字亮,時(shí)間間隔均為1S,８個(gè)霓虹燈字全亮后，顯示10Ｓ，再反過來從“工"字到“天”字…“鼎”字挨次熄滅.全滅后,停亮2S,再從頭開頭運(yùn)行，周而復(fù)始。=２\＊GB2⑵廣告屏四周的流水燈共２4只，始終亮.=3\*ＧB２⑶系統(tǒng)有單步\連續(xù)掌握,有啟動和停止按鈕。=４\＊GB2⑷系統(tǒng)霓虹燈字，白幟燈的電壓及供電電源均為市電220V。４．2PLC接線圖PLCPLCCOM220vI0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7SB1SB2SB3圖４—２PＬC電氣原理圖的設(shè)計(jì)4．3I／Ｏ安排表依據(jù)掌握要求,ＰLＣ掌握霓虹燈廣告顯示屏的輸入\輸出(Ｉ\０）地址編排如下表所示，見表4．３。地址注釋Ｉ0.0啟動按鈕Ｉ０．１停止按鈕Ｉ0．2單步/連續(xù)開關(guān)Q0.0霓虹燈１Q0．1霓虹燈2Q0。2霓虹燈3Q0．3霓虹燈4Q0.４霓虹燈５Q０。5霓虹燈6Q0。６霓虹燈7Q0．7霓虹燈８表4—3I/O安排表通過以上資料分析，我選擇了S7—２00系列中的CPU2２４，ＣＰU２2４是S７-2０0系列中具有較強(qiáng)掌握能力的小型掌握器。S７—200系列CPU22４集成了14點(diǎn)輸入／10點(diǎn)輸出,共有24點(diǎn)數(shù)字量Ｉ/O.它適合本次設(shè)計(jì)的要求,并且具有較強(qiáng)的掌握能力的小型掌握器，相對于其它系列CＰU２2４能更好的應(yīng)用于本次設(shè)計(jì)中的任務(wù),并且具有較高的性能價(jià)格比，應(yīng)用廣泛。4.4掌握流程的設(shè)計(jì)開始開始返回返回圖4－４流程圖的設(shè)計(jì)４．５梯形圖的設(shè)計(jì)圖4－5梯形圖的設(shè)計(jì)程序運(yùn)行原理說明本程序是用Ｓ7_２00所寫的，在啟動按鈕按下以后，程序開頭運(yùn)行,霓虹燈字的開頭亮滅，在按下啟動按鈕以后，八個(gè)字會按要求亮滅，主要是計(jì)時(shí)器掌握的，開頭時(shí)燈的正序亮,然后是燈的反序滅。霓虹燈的亮滅，狀態(tài)比較多，我是把每一種亮的情況都納入一個(gè)狀態(tài)