PLC霓虹灯闪烁控制系统设计要点

PLC霓虹灯闪烁控制系统设计
课程设计任务书
课程名称： xxxxxxxxxxxxxxx 学院： xxxxxxxxxxxx 专业： xxxxxxxxxxxxxxxxxx 班级： xxxxxxxxxx 学号： xxxxxxxxxx 学生姓名： xxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxx 职称：教授
2013年7月12日
目录
第一章、概述 (1)
第二章、霓虹灯闪烁控制系统设计 (2)
2.1设计目的 (2)
2.2控制要求 (2)
第三章、 PLC型号选择 (3)
第四章、 PLC接口电路 (4)
第五章、 PLC梯形图与指令表 (5)
5.1梯形图 (5)
5.2指令表 (11)
第六章、组态设计 (15)
6.1、新建项目 (15)
6.2、数据词典 (15)
6.3、画面制作 (17)
6.4、整体布局 (20)
第七章、调试心得 (21)
第八章、参考文献 (21)
任务书
一、设计课题
霓虹灯闪烁控制系统设计
二、设计目的
1．进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力。

2．掌握一般电气设备电气控制系统的设计方法。

3．掌握一般电气设备电气控制系统的施工设计、安装与调试方法。

4．培养查阅图书资料、工具书的能力。

5．培养工程绘图、书写技术报告的能力。

三、控制要求
用HL1～HL6六个霓虹灯，分别做成“曹妃甸欢迎您”6个字。

闪烁
要求见下表，时间间隔为1s，反复循环进行。

步
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 序
灯号
HL1 亮亮亮
HL2 亮亮亮
HL3 亮亮亮
HL4 亮亮亮
HL5 亮亮亮
HL6 亮亮亮
四、设计任务
1．简述本设计的意义。

根据控制要求，制定合理的设计方案。

2．硬件选型并进行硬件电路（接口电路）设计。

3．控制程序的设计（并加以注释）。

4．监控系统设计。

选择工业领域流行的组态软件，然后经过制作监控界面、画面属性设置及
与PLC进行通信等步骤完成监控系统的设计（必须要有设计过程）。

5．模拟调试
6．编写设备的电气工作原理说明及其使用说明。

五、设计时间安排（共1周）
序
号具体内容
时间
(天)
1
简述本设计的意义。

根据控制要求，制定合理的设计方案。

0.5
2 硬件选型并进行硬件电路（接口电路）设计 1
3控制程序的设计（并加以注释）。

1
4 监控系统设计。

1
5 模拟调试 1
6 编写设备的电气工作原理说明及其使用说明0.5
五、设计参考书
1．教材《可编程控制器应用技术》。

2．《流行PLC实用程序及设计（西门子S7-200系列）》。

（可到院图书馆借阅）
3．其它参考书：（可到院图书馆借阅）
一、课题说明
课题一班（54）二班（51）序号
饮料自动售货机控制系统设计顺序控制设计法（专用指令）1～ 4号1～ 4号 1 顺序控制设计法（基本指令）5～8号5～8号 2 经验设计法9～12号9～12号 3
霓虹灯闪烁控制系统设
计
时序设计法13～16号13～16号 4 顺序控制设计法（专用指令）17～20号17～20号 5 顺序控制设计法（基本指令）21～24号21～24号 6 循环指令25～28 25～28 7
中断指令29～32 29～32 8
广告招牌灯自动闪烁控制系统
设计
时序设计法33～36 33～36 9 顺序控制设计法（专用指令）37～40 37～40 10 顺序控制设计法（基本指令）41～44 41～44 11 循环指令45～48 45～48 12
中断指令49～54 49～51 13
二、输入、输出信号
I0.0 一层上呼按钮Q0.7 一层上呼指示灯I0.1 二层下呼按钮Q1.0 二层下呼指示灯I0.2 二层上呼按钮Q1.1 二层上呼指示灯I0.3 三层下呼按钮Q2.0 三层下呼指示灯I0.4 三层上呼按钮Q2.1 三层上呼指示灯I0.5 四层下呼按钮Q2.2 四层下呼指示灯I0.7 四层上呼按钮Q2.3 四层上呼指示灯I1.0 五层下呼按钮Q2.4 五层下呼指示灯I1.1 五层上呼按钮Q2.5 五层上呼指示灯I1.2 六层下呼按钮Q2.6 六层下呼指示灯
学生所能够使用的I/O端口
摘要
随着电子技术的飞速发展，基于可编程控制器（PLC）的控制系统已经广泛应用于红叶、农业、电力、电子、只能楼宇等行业。

课程设计就是PLC控制系统，在试验中，要实现对霓虹灯灯的控制，即让霓虹灯按照指定要求亮和灭。

这个实验在软件方面的难点就在与逻辑的分析与实现，还有对同一个输出做不同的控制。

在硬件方面就相对比较容易，只需将分配好的I/O表做相应的连接。

本系统工作原理利用PLC作为核心。

控制系统另外包括通讯接口及组态王软件。

组态王画面能实时监控霓虹灯闪烁的情况，画面与实际控制同步，美观形象，功能齐全，画面间易于切换，同时有各种变量的查询与记录。

关键字：霓虹灯，可编程控制器，组态王
第一章、概述
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,个大中小城市都在进行亮化工程。

个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.
可编程控制器PLC可编程序控制器：英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，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.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实验装置采用的是模块化结构，主要模块有可编程序控制器、编程器模块，九种实验模块，按钮、开关输入模块和继电器输出模块，以及四层电梯模型。

该装置可以完成各种指令系统训练以及多种控制对象的程序设计训练。

第二章、霓虹灯闪烁控制系统设计
2.1设计目的
1．进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力。

2．掌握一般电气设备电气控制系统的设计方法。

3．掌握一般电气设备电气控制系统的施工设计、安装与调试方法。

4．培养查阅图书资料、工具书的能力。

5．培养工程绘图、书写技术报告的能力。

2.2控制要求
用HL1～HL6六个霓虹灯，分别做成“曹妃甸欢迎您”6个字。

闪烁
要求见下表，时间间隔为1s，反复循环进行。

步
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 序
灯号
HL1 亮亮亮
HL2 亮亮亮
HL3 亮亮亮
HL4 亮亮亮
HL5 亮亮亮
HL6 亮亮亮
第三章、 PLC型号选择
PLC是以CPU为核心，综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，是现代工业控制的三大支柱之一（PLC、机器人和
CAD/CAM）。

PLC的工作原理与计算机的工作原理基本是一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。

但是PLC也有它自己的特点，PLC在确定了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描工作方式完成的。

此次课程设计是针对散装饮料在自动售货机中的购买设计的，通过西门子
S7-200和组态王6.53仿真实现售货机的基本原理。

对第一个问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。

控制系统输出点的类型非常关键，如果他们之中既有交流220V的接触器、电磁阀，又有24V的指示灯，则最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际电数。

因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。

所以一旦它们是交流220V的负载负载使用。

则直流24V的负载只能使用其他的输出端了。

这样有可能造成输出点浪费，增加成本。

所以要尽可能选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220V的指示灯等。

一般情况下继电器输出的PLC使用最多，但对于要求高速输出的情况，就要使用无触点的晶体管输出的PLC了。

S7-200系列PLC可应用于各种自动化系统，紧凑的结构。

低廉的成本以及强大的指令集足以满足本设计的需要。

本设计采用6点输入和8点输出，采用CPU型号采用CPU224。

由于演示所用PLC部分输出端子已连接了设备，不可用，所以使用一个8输入8输出的EM223I/O扩展模块。

第四章、 PLC 接口电路
M
S7-200CPU224
曹
妃
甸
欢
迎
您
L
~
220V
第五章、梯形图与指令表5.1梯形图
5.2指令表
LD I0.0 O M1.3 O M0.0 = M1.3
NETWORK 2 LD M1.3 JMP 1
NETWORK 3 LD I0.3 O M0.3 = Q2.0
NETWORK 4 LD I0.4 O M0.4 = Q2.1
NETWORK 5 LD I0.5 O M0.5 = Q2.2
NETWORK 6
LD I0.7
O M0.7
= Q2.3
NETWORK 7
LD I1.0
O M1.0
= Q2.4
NETWORK 8
LD I1.1
O M1.1
= Q2.5
NETWORK 9
LDN M1.3
JMP 2
NETWORK 10
LBL 1
NETWORK 11
LD I0.1
O M1.4
O M0.1
AN M0.2
AN I0.2
= M1.4
TON T50, +32767
NETWORK 12
LD M1.4
AN T45
TON T37, +10
NETWORK 13
LD T37
TON T38, +10
NETWORK 14
LD T38
TON T39, +10
NETWORK 15 LD T39 TON T40, +10
NETWORK 16 LD T40 TON T41, +10
NETWORK 17 LD T41 TON T42, +10
NETWORK 18 LD T42 TON T43, +10
NETWORK 19 LD T43 TON T44, +10
NETWORK 20 LD T44 TON T45, +10
NETWORK 21 LD M1.4 AN T37
LD T42
AN T43 OLD
O T44
= Q2.0
NETWORK 22 LD T37
AN T38
LD T42
AN T43 OLD
O T44
= Q2.1
NETWORK 23
LD T38 AN T39 LD T42 AN T43 OLD
O T44 = Q2.2
NETWORK 24 LD T39 AN T40 LD T42 AN T43 OLD
O T44 = Q2.3
NETWORK 25 LD T40 AN T41 LD T42 AN T43 OLD
O T44 = Q2.4
NETWORK 26 LD T41 AN T43 O T44 = Q2.5
NETWORK 27 LBL 2
第六章、组态设计
6.1、新建项目
打开组态王软件，点击“新建”，新建工程命名为“霓虹灯”如图
COM1设置：“PLC”——“西门子”——“S7-200”——“PPI”
6.2、数据词典
新建9个按钮输入，变量类型为“I/O离散”，对应寄存器类型为“M”，数据类型为“Bit”如图
新建6个输出变量，变量类型为“I/O离散”，寄存器类型为“Q”,数据类型为“Bit”。

如图
新建1个模拟输出量，变量类型为“I/O实数”，寄存器类型为“V”,数据类型为“SHORT”。

如图
6.3、画面制作
双击“新建”弹出如下对话框，命名为“霓虹灯”，如图所示：
开关选择如下
设置元件属性
设置显示字
6.4整体布局
第七章、调试心得
课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。

随着科学技术发展的日新月异，PLC已经成为当今计算机应用中的领域，生活中可以说是无处不在。

因此对于二十一世纪的大学生来说掌握PLC技术是十分重要的。

回顾此次PLC课程设计，我感慨颇多，的确，通过这次对数码管工作的PLC 控制，让我们对PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。

有很多设计理念来源于实际，从中找出做适合的设计方法。

从理论到实践，在一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学的知识，而且学到了很多在书本上没有的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实践相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把理论与实践结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到的问题，可以说得是困难重重，这毕竟是第一次做的，难免会遇到各种各样的问题，同时在设计的过程中发现自己的不足之处，对以前所学的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固，比喻说不懂一些元器件的使用方法，对PLC 编程掌握的不好……通过这次课程设计之后，一定要把以前的知识重新温习。

在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。

在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。

我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。

第八章、参考文献
[1]范永胜，徐鹿眉主编.可编程控制器应用技术 [M].北京：中国电力出版社，2009
[2]罗宇航主编.流行PLC实用程序及设计 [M].西安：西安电子科技大学出版社2006.12。