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1、电气工程学院课 程 设 计 说 明 书电气控制与PLC设计题目：基于PLC的彩灯控制系 别： 电气工程系 年级专业： 检测一班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 副教授 电气工程学院课程设计任务书课程名称： 电气控制与PLC 基层教学单位： 仪器科学与工程系 指导教师：学号学生姓名（专业）班级检测1班设计题目基于PLC的彩灯控制设计技术参数1. 设计内容见附页（13）2. 使用组态王实现上位控制3. 公共实践（四层电梯）4. 公共实践（邮件分拣）（选作）5. 查阅资料（变频器）设计要求采用PLC进行设计。画出系统图，采用梯形图编程，并给出相应的组态控制工程（附主画面）。结合公共实践
2、部分，完成设计说明书。参考资料“电气控制”类图书及论文资料“可编程控制器”类图书及论文资料周次20周应完成内容分析设计要求、查资料、确定方案，设计梯形图、设计上位组态撰写课程设计说明书，答辩指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。电气工程学院 教务科摘要：本课题讲述的是如何通过PLC来控制彩灯，并通过组态王进行流程仿真。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,大中小城市都在进行亮化工程。企业为展现自己的形象和产品,一般都会采用霓虹灯广告屏这种广告手法，所以当我们夜晚走在大街上,马路两
3、旁各色各样的霓虹灯广告随处可见。一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多种彩色的灯管,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，大部分是采用霓虹灯。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题，如何去快捷、可靠、简单的去控制，成为人们考虑的重点，在这我认为PLC最适合去解决这些问题，因为PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。并且PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的方面具有比较突出的优势，在现实中人们也是多通过PLC去控制霓虹灯的。关键词： PLC； 彩灯； 组态王； 梯形图目录第1章 PLC的介绍
4、.5第2章 组态王介绍.6第3章 PLC彩灯控制的要求.8第4章 组态王模拟PLC彩灯控制.9第5章 运行结果.10第6章 结果分析.11第7章 心得体会.12第8章 参考文献.13第一章 PLC的介绍作为离散控制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。PLC是由模仿原继电器控制原理发
5、展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC，循环扫描周
6、期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（最多可达8000多个I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用监控软件，在设计企业的
7、管理信息系统方面，要容易一些。近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器，但PLC相对一般嵌入式控制器而言具有更高的可靠性和更好的稳定性。实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器，现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器。第二章 组态王的介绍组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代
8、传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰
9、富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。1.使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法：(1)图形界面的设计(2)构造数据库(3)建立动画连接(4)运行和调试2.使用组态王软件开发具有以下几个特点:(1)实验全部用软件来实现,只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费。(2)该系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点。对用户而言,操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的
10、效果。3.在采用组态王开发系统编制应用程序过程中要考虑以下三个方面:(1)图形,是用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。(2)数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。(3)连接,就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作者输入控制设备的指令。 第三章PLC彩灯控制的要求任务要求： 有红，绿，黄红，绿，黄顺序布置的12只彩灯，要求按下列内容设计控制方式： 1）每0.5s移动一个灯位； 2）每次亮1s； 3）有一个方式控制开关，选择点亮方法 （1）每次只点亮一只灯泡 （2）每次点亮连续三只灯泡第4章 组态王
11、模拟PLC彩灯控制画面设计变量设置程序编辑 第五章 运行结果第六章 结果分析我们的课题是基于PLC的交通灯控制，我们利用组态王进行了模拟仿真，通过仿真做出了步进梯形图的控制运行效果，结果还是令人满意的达到了要求。虽然做的没有那么好，但是现象正确，编程也有自己的逻辑，所以课程设计符合要求。第七章 心得体会本次PLC课程设计我们采用了分组的形式学习俩个软件，所以我们小组俩个人我学习组态王，另一个成员学习仿真，学会后又互相再教给彼此另一个达到互相学习进步的效果。这次课程设计中我们需要学习没用过的软件，所以需要自己查阅资料，所以我们需要去机房和图书馆查阅，这让我们觉得自己学要学习的东西还有很多，同时发
12、现自己的不足之处。在组态王的软件学习和运用的过程中用到了简单的C语言的知识，帮助了我们对知识的回顾与利用，让我深刻体会了学以致用。课设中我们互相学习，共同进步，让我体会到了团队的重要性。我们一个题目用俩种方法做然后在互相交流，这样的情况下我们用了最短的时间学会了俩种软件，无论是时间还是知识方面对我们都有好处。通过这次课程设计，我学会了运用组态王做简单的程序运行，而且也学会了仿真步进梯形图，虽然我们的PLC控制交通灯的题目很简单，但是我们通过自己的努力做出来心里感觉很满足。也体会到了学习是没有止境的，我们懂得的东西还是太少，学要不断地学习给自己充电。第八章 参考文献1、PLC电气控制技术（第2版） 漆汉宏 机械工业出版社2、基于PLC控制的彩灯设计及组态仿真 徐月兰 何德开苏州工业职业技术学院电子工程系 2 1 5 1 0 4 江苏苏州；苏州市人力资源社会保障培训指导中心3、彩灯的PLC 控制设计 闫丽华 （苏州工业职业技术学院电子系，江苏苏州215104）4、基于PLC 控制的舞台艺术灯设计 张明金 （徐州工业职业技术学院电气工程系， 江苏徐州221140）13