毕业设计--彩灯循环点亮的PLC控制

北京工业职业技术学院机电系毕业论文
彩灯循环点亮的PLC控制
计：论文10 页
插图3幅
论文完成日期：2010-5-14
评阅人：
指导教师：周凤颖
答辩委员会主任：
摘要
随着人们生活水平的提高，环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到很多彩色的霓虹灯。

特别是当今充满竞争的时代，各地政府为吸引游客和投资者，在城市的沿街、沿道、沿河、沿线等地用霓虹灯造景，实施"亮化工程"，以美化环境、树立城市形象。

由于LED彩灯克服了传统霓虹灯投资大，制作工艺复杂，使用玻璃管、高压电源及惰性气体等诸多不便，同时解决了耗电高、造价高，使用寿命短的不足，因此得到了广泛的应
用。

越来越多的商家开始关注这块商机无限的市场，竞相制作生产。

但是目前市场上各种式样的LED彩灯多半是采用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制成成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。

同时这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。

此外从功能上来看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。

因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。

目录
一、概述 (4)
二、硬件设求 (4)
1、控制要求 (4)
2.熟练掌握PLC 的外部接线 (5)
三、系统设计 (5)
1、不规则时钟信号发生器 (5)
2、计数器和译码器电路 (6)
3、开关电路 (7)
4、总结 (8)
四、系统调试： (9)
五、设计心得 (9)
六、结论 (10)
一、概述：
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。

现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。

为了满足这一需求，生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器就顺应而生。

利用PLC可编程控制器，三菱FX2N-48MR可编程控制器进行彩灯循环点亮的PLC控制的编程。

二、硬件设计要求：
1、控制要求为：三盏彩灯HL1、HL
2、HL
3、HL
4、HL
5、HL
6、HL7，按下启动按钮后HL1、HL2、HL3亮，1S后HL1灭HL2、HL3、HL4亮，1S后HL2灭HL3、HL4、HL5亮，1S后HL3灭HL4、HL5、HL6亮，1S后HL4灭HL5、HL6、HL7亮，1S后HL1、HL2、HL3、HL4全亮，1S后HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6、HL7全灭，1S后HL1、HL2、HL3亮…………如此循环直至记数的次数到；随时按停止按钮停止系统运行。

2.熟练掌握 PLC 的外部接线
三、系统设计
1、不规则时钟信号发生器
时钟信号的产生方式很多，本电路设计使用555定时器，555定时器电路是一种双极型中规模集成电路，只要在外部配上几个适当的阻容。

元件和适当的电路连接，就可构成多谐振荡器。

该器件的电源电压为4.5V---18V，驱动电流也较大，并能提供与ttl, MOS电路相兼容的逻辑电平。

本电路中利用两片555定时器构成两个多谐振荡器，产生两个不同频率的时钟信号，把两个时钟信号经二极管或门电路合成成不规则的脉冲信号，作为后续的计数器电路的时钟信号，可以控制彩灯循环变化的速度，使彩灯发光时间各不相同，从而起到变速循环的效果。

其电原理图如图1示
<彩灯控制器设计电路图>
电路中，f1=0.7(r1=2r2)c1f2=0.7(r3+2r4)c2，通过选择r1,r2,r3,r4,c1,c2的参数，使f1 ,f2处在lOHZ左右，而且F1与Fz不同，把Fi FZ两信号送往或门电路输入端。

可获得一个不规则的脉冲信号CP
2、计数器和译码器电路
计数器用来产生八进制计数，其输出端信号加到译码器输入端，经译码后可以在输出端产生所需的控制信号。

本电路计数器采用
74IS193，译码器采用74IS138。

它们分别为可预置4位二进制同步可
逆计数器和三—八译码器。

74ls193是十六进制计数器.选用它的目的是以备电路的扩展以后电路只要稍作改变即可实现16路彩灯控制器设计。

74ls138是一片38译码器，在控制输入端输入哪人的作用下.任一时刻八个输出瑞中仅有一个输出高电平其余七个为低电平这样就能够利用泽码器的输
出作彩灯电路开关器件的控制信号从而实现循环控制的目的。

由计数器和译码器构成的产生循环控制信号的电路
电路的工作原理是不规则时钟脉冲信号加到计数器74ls193的计数向上引脚，计数器控自然忘序递增计数，其输出端Qd,Qc,Qa,Qb按自然忘序递增到1000时，由于清除和Qd相连接当Qd为1时计数器清等然后又重复递增计数，不断循环进行。

而计数器的输出瑞Qc,Qb,Qa接到74ls138的输入端，在Qc，Qb，Qa的作用下价它们的每一种组合方式对应于输出端的一个引脚状态.在任意时刻只有一个端口为高电平其余喘口全为低电平.而且这种变化同样是按照自然递增的顺序循环进行。

在 首页搜索可查74ls138等元件的真值表。

根据这种结果，可以把每一路输出的高电平用以控制一路彩灯从而可以达到循环控制的目的。

3、开关电路
户外彩灯都是采用交流电源供电因此数字集成器件输出的电平
用作开关信号.根据ttl电平的高低控制开关器件的通断。

本八路彩灯控制器设计电路选用可控佳作为元器问利用洋码器输出的电平控制
可控硅的通断实现控制彩灯循环亮暗变化。

电路原理图如下，电路中利用单向可控硅作开关器件比如y0信号控制的这一路彩灯电路中。

当y0输出高电平时候(y1-y7均为低电平)
图2
单向可控硅导通.单向可控硅导通与否可由发光二极管监视.这
时由D1 D2 D3 D4,组成有二极管电路导通.如交流正半周，电流经D1、单向可控硅、D4构成回路多交流负半周.电流经d3、单向可控硅、d2构成回路，所以彩灯亮。

当YD输出低电平时，单向可控硅截止工源电流的正负半周均无法通过D1-D4组成的电路.交流电路截止.彩灯熄灭
4、总结
这个8路彩灯控制器设计利用廉价的数字集成器件和半导体开空器件，构成循环控制器经过调试其工作可行。

本电路还有许多可扩展的空间.比如添加一片三—人评码器及门电路.就可设计成十六路彩
灯控制器。

也可改用半导体三极管和双向可控硅实现电路的通断。

另外对各路灯光位置和形态进行巧妙的设计和安装，还可达到更好的效果。

四、系统调试
硬件调试：接通电源，检查三菱FX2N-48MR可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。

软件调试：按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的可编程控制器ROM中，进行下一步的调试。

运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开三菱
FX2N-48MR可编程控制器的“RUN”开关进行调试；观察运行的情况，看是否是随时按下停止按钮可以停止系统运行，或者等待100个脉冲后，系统是否停止运行。

根据以上的调试情况，本彩灯循环点亮的PLC控制系统设计符合要求。

五、设计心得：
通过这次对彩灯循环点亮的PLC控制，让我了解了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，从中找出最适合的设计方法。

六、结论
系19世纪兴起的数字电路以其先天的便捷、稳定的优点在现代电子技术电路中占有越来越重要的地位。

数字电路与模拟电路相比有显而易见的稳定性。

近年来，数字电路又有了巨大的发展。

可编程逻辑器件（PAL、GAL等）的发展和普及最终使IC的设计面向了用户（这是模拟电路无法做到的），而这毫无疑问会给用户带来巨大的便捷，从而奠定它在电子电路中的对位。

随着集成技术的进一步提高，各种新技术的出现和应用，人类历史横跨数码时代向更进一步发展已出现在各大型相关企业的宏伟蓝图中。

新世纪里谁掌握了新技术谁就得到了获胜的资本，也仅仅是资本而矣。

新世纪里电子行业的发展速度令人窒息，闻名的摩尔定律更把许多人威吓在门外。

可以展望，一个由数字构成的新世界即将出现。

那将是人类文明的又一飞跃。

一.简要说明利用控制电路可使彩灯（例如霓虹灯）按一定的规律不断的改变状态，不仅可以获得良好的观赏效果，而且可以省电（与全部彩灯始终全亮相比）。

近年来，随着人们生活水平的较大提高，人们对于物质生活的要求也在逐渐提高，不光是对各种各样的生活电器的需要，也开始在环境的幽雅方面有了更高的要求。

比如日光灯已经不能满足于我们的需要，彩灯的运用已经遍布于人们的生活中，从歌舞厅到卡拉OK包房，从节日的祝贺到日常生活中的点缀。

这些不紧说明了我们对生活的要求有了质的飞跃，也说明科技在现实运用中有了较大的发展。

在这一设计中我们将涉及
有关彩灯控制器的设计，从原理上使我们对这一设计有所了解。

将其确实的与我们相联系起来。

赵洁
2010年5月14日
11。