灯光广告牌控制 毕业论文.doc

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1、灯光广告牌控制 目 录 1绪 论1 1.1.1 PLC 的发展1 1.1.2 PLC 的应用2 2PLC 工艺说明3 2.1.12.1.1 PLC 的基本结构与组成4 2.1.2 PLC 的工作方式5 2.1.3PLC 的选用5 3灯光告牌烤制设计6 3.3.1 基本原理6 3.3.2 任务要 求6 4PLC 灯光广告牌程序设计7 4.1.1 PLC 控制 I/O 分配表7 4.1.2 PLC 灯光广告牌流程图8 4.1.3 PLC 控制梯形图9 4.4 广告灯光分布示意图10 4.5PLC 接线 图11 5结论12 6致谢13 7参考文献14 II 摘要摘要 可编程控制器简称 PC,为了避免

2、与个人计算机的简称 PC 想混淆，人们 仍沿用最初用于逻辑控制的可编程控制器（PLC）的叫法。随着计算机技术 的发展，PLC 的功能发生了质的飞跃，其高速的运算速度，超小型的体积， 可靠的工业抗干扰设计，模拟量的运算，PID 的功能，网络功能，极高的性 价比等因素促进了 PLC 在现代工业中越来越广泛的应用。 关键字：关键字：可编程控制器（PLC） III Abstract Programmable controller abbreviation PC, in order to avoid with PCS to confusion, people as PC is still used to

3、day originally used for logic control programmable controller (PLC) way. With the development of computer technology, the function of PLC occurred a qualitative leap, the high- speed operation speed, ultra-small size reliable industrial anti-interference design, analog quantities of the operation, P

4、ID, network function, high functional factors such as the ratio of PLC in modern industry to promote more and more widely. Key words: Programmable controller 1 灯光广告牌控制灯光广告牌控制 1. 绪论绪论 1.1PLC 的发展趋势的发展趋势 20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使 PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业 控制装置。此时的 PLC 为微机技术和继电器常规控

5、制概念相结合的产物。个人 计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制 器定名为 Programmable Logic Controller（PLC）。 20 世纪 70 年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全 面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、 更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在 现代工业中的地位。 20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世 界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制 器已步入成熟阶段。 20 世纪 8

6、0 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直 保持为 3040%。在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接 口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用 上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。 20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时 期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人 机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。 2 . .2 2的的应应用用 目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机 械制造、汽

7、车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致 可归纳为如下几类。 （1）开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控 制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。 如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 （2）模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速 度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量 （Analog）和数字量（Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产 配套的 A/D 和 D/A

8、 转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 （3）运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用 于开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制 模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主 要 PLC 厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、 电梯等场合。 （4）过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机， PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控 制系统中用得较多的调节方法。大中型 PLC 都有 PID 模块

9、，目前许多小型 PLC 也具有此功能模块。PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序。过程控制在 冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 （5）数据处理 现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算） 、数据传送、数 据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这 些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利 用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型 控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶 金、食品工业中的一些大型控制系统。 （6）通信及联网 PLC 通信含 P

10、LC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着计算机控制 的发展，工厂自动化网络发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功 3 能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方 便。 2 2 P PL LC C 工工艺艺说说明明 2.1 PLC 的的基基本本结结构构与与组组成成 如上图所示为 PLC 控制器基本结构 从结构上分， PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC 包括 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不 可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、 底板

11、或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计 算机相同，基本构成为： 电电源源 PLC 的电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源，在整个系统中 起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工 作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波 动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC 直接连接到交流电 网上去。同时，有的还为输入电路提供24V 的工作电源。电源输入类型有： 交流电源（220VAC 或 110VAC），直流电源（常用的为 24VDC）。 4 中

12、中央央处处理理单单元元 (CPU) 中央处理单元 (CPU)是 PLC 的控制中枢，是 PLC 的核心起神经中枢的作 用，每套 PLC 至少有一个 CPU。它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储 从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时 器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它 以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区， 然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定 执行逻辑或算数运算的结果送入 I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用 户程序执行完毕之后，最后将 I/O 映象区的各

13、输出状态或输出寄存器内的数 据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高 PLC 的可靠性，近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成 冗余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。这样，即使某个 CPU 出现故障， 整个系统仍能正常运行。 CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数，它们决定着 PLC 的工作速度， IO 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。 存存储储器器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 输输入入输输出出接接口口电电路路（ I/O 模模块块） PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（ I/O）

14、完成的。 I/O 模 块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输 出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC 系统，输出模 块相反。I/O 分为开关量输入（ DI），开关量输出（ DO），模拟量输入 （AI），模拟量输出（ AO）等模块。 1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是 PLC 与现场控制的接口界面的输入通道。 2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集 成，作用 PLC 通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 常用的 I/O 分类如下： 开关量：按电压水平分，有 220VAC、

15、110VAC、24VDC，按隔离方式分， 有继电器隔离和晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（ 4-20mA,0-20mA）、电压型（ 0- 10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。除了上述 通用 IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按 I/O 点数确定模块规格及数量， I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 底底板板或或机机架架 大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是： 电气上，实现各模块 间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，

16、机械上，实现各模块间的连接， 使各模块构成一个整体。 5 功功能能模模块块 如计数、定位等功能模块 通通信信模模块块 如以太网、RS485、Profibus-DP 通讯模块等 编编程程设设备备 编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编 程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况，但它 不直接参与现场控制运行。小编程器PLC 一般有手持型编程器，目前一般 由计算机（运行编程软件）充当 编程器。 人人机机界界面面 最简单的人机界面是指示灯和按钮， 液晶屏（或触摸屏）式的一体式 操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常

17、 普及。 2 2. .2 2 P PL LC C 的的工工作作方方式式 PLC 采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式 1每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。 2输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状 态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 3一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。 4元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。 5扫描周期的长短由三条决定。（1）CPU 执行指令的速度（2）指令本身占 有的时间（3）指令条数，现在的 PLC 扫描速度都是非常快的。 6由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入

18、/输出滞后的现象，即输入/ 输出响应延迟。 2 2. .3 3 P PL LC C 的的选选用用 选用 PLC 的原则 作为大批量的产品和低价格的产品不宜采用 PLC。对于小批量产品和高利 润的产品及工程项目应尽可能的采用 PLC。对一些工作环境良好又有较大批量 的最好不用 PLC。对那些控制很简单或很特别的也不宜采用 PLC。对一些检测报 警或以检测报警为主的不宜采用 PLC。对模拟量特别多的要好好权衡，因为 PLC 的模拟量特别贵。 采用专用装置还是 PLC，总的原则要参照以下几点： 1、利润比较 2、周期如何（合同周期） 3、投入的人力物力与财力 4、用户是否接受 5、技术上的把握性 6

19、、产品的发展趋势 7、产品的升级纵向兼容 6 8、产品的系列横向兼容 9、产品的商业卖点。即 PLC 本身的名称就很值钱。有时明明专用产品也很 好，售价也低，但有些用户只认 PLC，用 PLC 的话，即使价格提高用户也认可。 这样一来，PLC 的实际成本要比专用产品高一些，但相比 PLC 的暴利来说几乎 可忽略。PLC 贵就贵在技术上和“PLC”这个名称上。不过，它确实很方便、高 效。 3. PLC 灯光广告牌控制设计灯光广告牌控制设计 3.1 基本原理基本原理 某商厦灯光广告牌所示共有 8 只荧光灯管，24 只流水灯，每 4 只灯为一 组，用 PLC 对灯光广告牌进行控制。 1、广告牌中间

20、8 个荧光灯管依次从左至右点亮，至全亮，每只灯点亮时 间间隔 1s，全亮后显示 10s；接下来从右至左依次熄灭至 全灭，全后停亮 2s；再从右至左依次点亮至全亮，每只点 亮时间间隔 1s。全亮后显示 10s；再从左至右依次熄灭至 全灭，全灭后停亮 2s，又从开始运行，如此循环不止，周 而复始。 2、广告牌四周流水灯共 24 灯，每 4 只为一组，共分 6 组， 每组灯间隔 1s 向前移动一次，移动 24s 后，再反过来移 动，如此循环往复。 3、系统有单步/连续控制，有启动/停止按钮。 3.2 任务要求 1、将 8 个荧光灯管用电线丝串联接好，将 24 个流水灯用电线丝传连接好， 并用固定架将

21、荧光灯管固定在广告牌中间，流水灯围绕灯管一周。 2、将 PLC 控制器接入灯管组与流水灯组，确保电路连接正常。 3、调试 PLC 控制器，按照设计要求将 PLC 控制器调试好。 4、检查确保广告牌能正常工作。 7 4PLC 灯光广告牌程序设灯光广告牌程序设 4.1 PLC 控制控制 I/O 分配表分配表 输入信号输出信号 名称代号输入点编码名称代号输入点编码 启动按钮SA1X0彩灯灯管 1Y 0 停止按钮SA2X1彩灯灯管 2Y1 彩灯灯管 3Y2 彩灯灯管 4Y3 彩灯灯管 5Y4 彩灯灯管 6Y5 彩灯灯管 7Y6 彩灯灯管 8Y7 彩灯HD1Y10 彩灯HD2Y11 彩灯HD3Y12 彩

22、灯HD4Y13 彩灯HD5Y14 彩灯HD6Y15 8 4.2 PLC 灯光广告牌流程图灯光广告牌流程图 9 4.3 PLC 控制梯形图控制梯形图 10 4.4 广告灯光分布示意图广告灯光分布示意图 11 4.5 PLC 控制接线图控制接线图 12 结论结论 随着我国经济的高速发展，微电子技术，计算机技术和自动控制技术也得 到了迅速的发展，可编程控制器技术已经进去一个崭新的时代，其应用越来越 广。广告灯作为一种现代化的工具，与人们的日常生活紧密相关，随着人们对 其要求的提高，广告灯灯光控制得到了快速的发展，其逻辑控制已由可编程控 制器代替原来的继电器控制。本文设计采用了可编程逻辑控制器（PLC

23、）对广告 灯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了广告灯的控制水平，并改善了广 告灯控制的可靠性，使广告灯控制达到了较为理想的控制结果。 经过这次的课程设计，使我对 PLC 控制器的掌握进一步加强，加深了对 PLC 的理解，并对 PLC 产生了浓厚的兴趣，但是我也深深知道了自己的不足之 处，比如说对应用指令的不熟悉，大大加深了我程序的复杂程度，许多在学习 中不能想通的问题，在设计调试中得以解决。可以看出它对理论学习起了必要 的补充和拓宽作用，对培养既具有扎实理论基础又有相当动手实践能力的人才 起了相当大的作用。在这次课程设计中，我发现 PLC 在工业控制中起了相当大 的作用，它能使认为的控制转

24、变为电脑的控制，大大的降低了控制成本节约了 资源和提高了效率。 经过这次课程设计，培养了我设计能力和全面考虑问题的能力。学习的过 程了令人痛苦的，但收获后的成功是更让人激动的。相信这次课程设计对我以 后的学习和工作都产生了积极的影响。 13 致致 谢谢 经过几个月的努力奋斗，终于完成了这篇论文，而大学生涯也将以这篇论 文落下帷幕。在这段时间内无论是资料的查询还是方案的论证及设计都给我的 业务素质和个人能力的培养提供了难得的机会，回顾这些天来写论文设计的过 程，我学到了许多实际问题的解决方法，为以后在工作岗位上的继续深造打下 了基础。当然，这也得感谢老师和同学们对我的帮助，因为遇到困难时，他们 总会不断给我提出意见和解决的方法，并且经常鼓励我。最后感谢在我的课题 进行中给予我帮助的所有的朋友们！ 14 参参考考文文献献 FX 系列 PLC 编程及应用 北京：机械工业出版社 可编程控制器应用技术 北京：化学工业出版社 plc 可编程控制器编程 北京：航空工业出版社 plc 入门 北京：人民邮电出版社 plc 精品课程综合实训 湖北三峡职业技术学院机电工程系 可编程控制原理及实验 北京：国防工业出版社