霓虹灯控制系统设计

内容摘要

当今社会，竞争日益激烈，为了更好的宣传自己的产品，提高竞争力，广告发挥着越来越重要的作用。做为一种主要的广告手段，霓虹灯广告屏得到了广泛的发展和应用。该广告屏实现的是:中间八根灯管从1到8逐个点亮，时间间隔为1S，全部点亮后显示10S，再从8到1逐个熄灭，间隔为1S，全灭后停亮2S，再从8到1逐个点亮，间隔1S，全亮后显示5S,再从1到8逐个熄灭，全灭后停亮2S。然后重复运行。同时，周围24个流水灯四个一组，奇数灯两个一组，从1、3开始，轮流亮一秒，移动一定时间后，偶数流水灯两个一组，从24、22开始，倒着轮流亮一秒，移动相同时间，如此循环往复。启动后，灯管和流水灯同时运行，关闭时，灯管和流水灯可以同时关闭也可以分别关闭。并且有单步和连续两种模式。该装置采用PLC控制，与传统的继电器—接触器控制系统相比，具有使用方便、控制灵活、可靠性高等优点。本程序设计利用顺序控制并且运用了移位指令，大大降低了复杂性。

关键词：霓虹灯；可编程逻辑控制器；顺序控制；移位指令

目录

第1章引言 (1)

第2章系统总体方案设计 (2)

2.1控制要求分析 (2)

2.2总体方案的确定 (2)

第3章PLC控制系统硬件设计 (3)

3.1 确定I/O信号数 (3)

3.2 PLC类型的选择 (3)

3.3 CPU和扩展模块的选择 (3)

3.4 I/O点的分配与编号 (3)

3.5 I/O接线图 (5)

第4章PLC控制系统软件设计 (7)

4.1顺序控制流程图的绘制 (7)

4.2编制程序 (8)

4.3指令表 (18)

结论 (24)

设计总结 (25)

谢辞 (26)

附录 (27)

参考文献 (28)

第1章引言

随着社会主义市场经济的不断繁荣和发展，各个大中小城市都在进行亮化工程。各企业为宣传自己的企业形象和产品，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到处可见，一种是利用霓虹灯管做成各种形状和多种色彩的灯，另一种以日光灯管或白炽灯管做为光源，另配合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。

可编程逻辑控制器PLC，英文全称Programmable Logic Controller，是一种专门为在工业环境的应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的内存，用来在其内部存储执行逻辑运算、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。PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。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在工业自动化控制特别是在顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

对于该霓虹灯广告屏的的设计，采用PLC控制系统来实现要求。利用顺序控制结构，主要应用了顺序控制指令、加法指令、传送指令、移位指令以及多个定时器来实现灯的轮流亮灭。大大降低了程序的复杂性，便于理解和操作。

第2章系统总体方案设计

2.1控制要求分析

给系统一个连续动作信号，当有启动信号输入时，系统能够实现灯管和流水灯同时按要求运行，只要不输入停止信号，灯管和流水灯就会周而复始的运行下去；当给系统一个单步动作信号，并且有启动信号输入时，灯管和流水灯同时按要求运行，循环一个周期后，不再循环；在系统运行的过程中，当有灯管和流水灯同时停止信号输入时，灯管和流水灯同时停止工作，如果输入的信号只是灯管停止信号，则灯管停止工作，流水灯继续运行，如果输入信号是流水灯停止信号，那么只有流水灯停止工作，灯管继续运行。

2.2总体方案的确定

为达到控制要求，这个霓虹灯广告屏需要有连续/单步模式信号、启动信号、同时关闭信号、流水灯关闭信号、灯管关闭信号；并且控制着8个灯管和24个流水灯，所以要采用PLC控制系统，因为一般的继电接触器系统接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高、一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难且继电器触点数量有限；而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要想改变控制逻辑，只需改变程序即可，灵活性和扩展性好。该PLC控制系统采用顺序控制的结构，因为顺序控制是一种常见的控制结构，并且结构形式简单，便于理解，容易操作，一般的控制要求都能满足，用移位指令和传送指令实现灯管和流水灯的轮流亮灭，用定时器和SM0.5来实现间隔1S。

第3章 PLC控制系统硬件设计

3.1确定I/O信号数量

本设计需要有连续/单步动作选择开关，启动按钮，同时关闭按钮，流水灯关闭按钮，灯管关闭按钮，共5个输入信号；要控制8个灯管，24个流水灯共32个输出信号。

3.2 PLC类型的选择

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，力争最佳的性价比。选择时主要考虑一下几点：

（1）合理的结构形式

PLC主要有整体式和模块式两种结构形式，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，且维修方便，一般用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；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，但要附加通讯模块。

（3）相应的功能要求

一般小型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。对于控制较复杂，要求实现PID运算、死循环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中高档PLC，但价格较昂贵，一般用于大规模控制系统。（4）系统可靠性的要求

对于一般系统PLC的可靠性均能满足，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。

本系统I/O点数少于256点，都是开关量控制，控制较简单，所以综合考虑，选用西门子公司的一种小型PLC，S7-200系列，其价格便宜，具有多种功能模块，还具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。

3.3 CPU和扩展模块的选择

该控制系统有5个输入，32个输出，所以采用CPU224,由于输出点较多，因此要再增加3个EM222扩展模块。

3.4 I/O点的分配与编号