大型霓虹灯PLC控制系统设计

大型霓虹灯的PLC控制系统设计

石永丰

[摘要]

可编程控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC，是现代新型工业控制的标志产品。它已取代了继电器而成为解决自动控制问题的最有效、最便捷、最理想的工具。在工业、农业、商业及各行各业得到广泛应用。本文以日本松下电工FP1系列为例系统地介绍了可编程控制器(PLC)的结构组成、工作原理、指令系统及大型霓虹灯的PLC控制系统设计等。通过这一应用实例使读者对整个设计有一个较深入的了解。本文从应用的角度出发，力求通俗易懂，使PLC控制技术更容易掌握。

[关键词]PLC 大型霓虹灯指令系统

The design of the large neon control system

Shiyongfeng

Abstract:Programmable Logic Controller is shorted PLC. It is a remark, which is a product of new model industry control. It has become a tool of solving the problem of automatic control more efficient 、more convenient and more ideal in stead of the relay. It has been used into the industry、the agrarian、the commercial area and other varied areas. The article introduces the construction,order system of the Panasonic FP1 programmable controllers and The design of thelarge neon control system and. Though the applied

example ,making the readers has a deep recognition about the design of the whole system. Starting from the angle of application, the article tries to state so carefully thatmake the PLC control technology simple to be understood.

Keywords: PLC large neon command system

一、引言

在繁华的大街上，到处可见各色的霓虹灯广告牌，它以图形、字体的闪烁变化吸引人的注意，达到宣传的目的。

霓虹灯是漂亮的，为了设计出变化更丰富，控制更容易的霓虹灯,我尝试并设计制作了可编程序控制器（PLC）对大型霓虹灯的控制。本文就是针对这一设计制作进行了详细的讲解。之所以采用PLC控制的原因如下所述：

可编程控制器是在工业环境下应用及满足用户需要而设计，它具有以下的特点：（1）可靠性高。平均无故障工作时间场合故障平均修复时间短。可在恶劣的环境下工作。简单、操作方便而使失误少。（2）柔性好。是指在使用过程中的适应性和灵活性。只需通过程序的编制和更改即可适应生产的要求。模块是结构具有扩展的灵活性。（3）功能强大。可编程控制器不但具有开关量控制、模拟量控制、数据通信、中断控制等完善的功能。（4）使用方便。编程方便，极易被技术人员接受和掌握; 操作方便。（5）体积小、功耗低。可编程控制器以其丰富的功能和显著的特点得到了广泛的应用，本文现仅以大型霓虹灯的控制系统为例，介绍PLC的控制系统设计。

二、大型霓虹灯的PLC控制系统设计概况

(一)、毕业设计的基本要求及主要内容

1、温度适应范围-20℃－50℃

2、完成PLC的外部显示电路的设计及制作

3、完成显示电路电源的选择

4、完成PLC的软件程序设计

(二)、控制系统的组成

如图2－2－1、图2－2－2所示：

(三)、PLC 的一般结构和基本工作原理 1、PLC 的一般结构 (1)、中央处理器（CPU ） CPU 是可编程控制器系统的控制中枢，主要功能是接收所输入的用户程序并将其存入用户程序存储器，检测系统的工作状态，执行指令规定的任务。CPU 工作的主要过程是，首先以扫描方式接收现场各装置的状态，作为输入信号分别存入输入映像区；然后从用户程序存储器中逐条读取和执行指令，并将运算结果分别送至输出映像区或中间数据寄存器；最后将输出寄存器内的数据作为控制信号输出到相应的被控装置。 (2)、存储器 编程控制器的存储器用于存放系统程序、用户程序和运行的数据。根据结构和功能

可将其分为只读存储器(ROM)和读写(随机)存储器(RAM)两类；根据内容和用途可将其分为系统存储器、用户存储器和数据存储器三类。

霓虹灯的外部显示电路 霓虹灯的 驱动电源 图2－2－1 霓虹灯控制系地址总线 控制总线 输入存储器 C P U 数据输出开关 执行机构

图2－2－2 PLC 可编程序

(3)、基本I／O模块

基本I／O模块是可编程控制器及现场工业设备的连接部件，输入模块将现场各种参数如行程开关量、传感器测试量等转换成数字信号送入PLC：输出模块将CPU运算结果转换成控制信号，以驱动现场执行机构如电磁阀、电机等。由于基本I／O模块及工业现场各种信号直接相连，要求它有信号匹配和抗干扰能力。所以在基本I／O模块中通常配有模数(A／D)转换、数模(D／A)转换、电子转换、光电隔离、阻容滤波和功率放大等电路。根据现场输入输出信号的形式要求，PLC产品配置了各种类型的基本I／O模块，如开关量／模拟量I／O模块、模拟量的电压／电流I／O模块等。

(4)、外部设备接口

外部设备接口是可编程控制器主机及外部通用设备如计算机、其它PLC、打印机、编程器的连接通道，一般为RS232C、RS422／485串行通信接口或并行接口。

(5)、电源部件

电源部件将外部交流电压转换成可编程控制器主机内部正常工作所需的电源。它由滤波、稳压、掉电保护、逆变器等电路组成，具有输入电压范围宽、抗干扰性强、体积小、效率高的特点。PLC的电源一般采用开关式电源，可提供的电源大致有：AC(交流)100V、200V，DC(直流)100V、48V、24V等。

(6)、输入输出扩展接口

输入输出扩展接口是可编程控制器主机为插接特殊功能I／O 单元而设置的部件。通常有并行接口和串行接口等形式。

2、PLC的基本工作原理

PLC是以微处理器为核心的数字式电子自动控制装置，是—种专用微机。和计算机一样，PLC也具有相应的操作系统，也是由硬件和软件两大部分组成的。PLC的软件部分分为系统软件和应用软件类。PLC的基本工作方式是在系统软件的控制下，采用周期工作方式，也即扫描工作方式。PLC是一种实时工业控制计算机系统，它的操作系统是一个小型Array的实时系统软件，具有自身的结构和特

点，PLC在每次扫描期间，除了读入

各输入点的状态，用户逻辑输出控制信

号以外，还进行故障自诊断和处理及编

程器、计算机等的通讯请求。整个扫描

过程如图2－3－1所示。

(1)、自诊断