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1、 PLC天塔之光天塔之光课程设计课程设计 指指 导导 老老 师师： 专专 业业： 电气工程及其自动化 班班 级级： 一一、设计题目的要求及目的设计题目的要求及目的设计要求：设计要求：完成“天塔之光”中十五个彩灯的各种变换，至少编写 6 种变换方式，并 能实现这 6 种方式的正序、反序、重复、随机等至少 5 种变显示方式。设计目的：设计目的：通过课程设计，进一步对所学习的知识加深理解，了解 PLC 的功能及原 理，为今后就业积累一些经验。二、设计内容、途径和技术路线二、设计内容、途径和技术路线1 1）设计内容：）设计内容：（1）研究 PLC 的结构和原理。 （2）根据控制要求确定相应的设计方案，
2、绘出流程图，选择相应的硬件设备， 编写程序（优化程序）。 （3）建立以 PLC 硬件电路，并进行模拟和调试。2 2）途径：）途径：收集相关资料和文献，系统学习 GE 系列 PLC 程序控制技术，按照自动化控 制理论所建立的模型制定控制策略，建立完善仿真模型并仿真。通过上位机触 摸屏进行仿真。3 3）技术路线：）技术路线：根据 GE 控制天塔之光要点和时性要求，以各种外围设备为执行器，对输入 元件的时序差进行运算，当为关闭时可控件的输出为 0 . 当开启时，可控件的 输出为 1 .由于受到外部干涉较小，基本由 PLC 指令表对其进行时序控制，用 编写好的程序，经检查在线进行调试，在实验室，用计算
3、机代替继电器控制； 用程序代替硬件连接；输入输出电平可与外部装置直接相连，并可实现扩展， 用以实现最佳循环时序效果。三、天塔之光的背景、发展及现状、天塔之光的背景、发展及现状（1）天塔之光的背景随着科学技术的不断提高，社会经济的不断发展，人们对城市的装饰发生 了很大的变化。在城市的夜晚，大街小巷都布满了五颜六色的彩灯，给原来萧 条的城市带来了气息与活力，给人们的视觉带来很大的冲击，有的地方将彩灯 很好的配置安装在主要的建筑物上，使之绚丽多彩，更能吸引人们的眼球，有 的则用彩灯装饰城市，给当地城市带来了很好的旅游资源。 (2)天塔之光 彩灯闪烁在生活中可以随处可见，它是一系列彩灯按一定的顺序连接
4、起来 的，通过控制器使各个彩灯在不同的彩灯在不同的时刻亮灭，以达到闪烁的目 的。如上图所示，开始时中心灯 L1 亮，1s 后 L1 灯灭，随后中间的一圈灯（L2- L5）亮，1s 后灯灭，然后最外层的灯（L6-L9）亮，1s 后灯灭，中心灯 L1 再亮 .如此循环下去，便可实现彩灯的闪烁效果（当然还可以实现很多的闪烁方式， 种类较多，在此处不便一 一列举） 。 （3）彩灯的发展1897 年，美国著名科学家爱迪生发明了白炽灯，结束了人类黑暗的历史， 然而白炽灯只是给人类为以后各种各样彩灯的发展埋下伏笔。1902 年，黑维特 发明了水银灯。这种水银灯是在真空中灯管中充入少量水银和氟气，充电后， 水
5、银蒸发，受电子激发而发光，水银灯会辐射出大量的紫外线，而紫外线是对 人体有害的，且水银灯太亮、太刺眼，因此它没有得到广泛的使用，又经过很 长一段时间的发展，最值得一提的就是美国通用电子公司的研究员伊曼，与其 他科学家一样，从霓虹灯的亮光中，看到了光明的前途，他加快了科研步伐。 终于在 1938 年，突破了启动装置的设计和制作大关，制作了与水银等截然不同 的荧光屏。这种荧光屏在一根玻璃管内充进一定量的水银，管的内壁涂有银光 粉，管的两端各有一个灯丝做电极。由于荧光屏没有水银灯的弊端，且比白炽 灯更亮，电能利用率高。因此，它一诞生，便很快进入一般家庭和公司。 （4）天塔之光的技术现状由于现在大多数
6、天塔之光都是用单片机来控制的，操作性、和使用性都相 对较低，而该项目的天塔之光是用 PLC 来控制的，将 GE 的 PLC 软件与硬件结合 起来，具有更好的可靠性、程序可逆性、可操作性和柔性，且编程方法简单、 功能强、性能价格比高，其本身体积、小重量轻能耗低，还具有很强的抗干扰 性，可以控制和设定不同的彩灯变换方式，易学易懂。四、天塔之光的硬件配置四、天塔之光的硬件配置(1)天塔之光的硬件配置 PLC 的基本结构一般由电源模块、CPU 模块、基本输入/输出模块、通信模 块、运动控制模块等组成。在该项目中，各种模块型号选择如下表：硬件模块型号电源IC695PSD040CPU 处理器IC695CP
7、U310以太网接口模块IC695ETM001开关量输入模块IC695ACC300开关量输出模块IC694MDL754模拟量输入模块IC694ALG600模拟量输出模块IC694ALG704五、五、 I/O 分配表分配表a、在该项目中，需要实现十五个彩灯的各种变换，至少编写 6 种变换方 式，并能实现这 6 种方式的正序、反序、重复、随机等至少 5 种变显示方式。 因此，按照该项目的要求，有如下 I/O 分配：在开关量的输入中得有一个启动按钮和停止按钮来控制天塔之光的启动 与停止，还需要 6 个按钮来控制该彩灯的的变换的方式选择，5 个按钮来控制 各种变换方式的显示方式，故一共需要 13 个开关
8、量的输入点数。 在开关量的输出中得有一个灯来指示该项目的状态，还有 15 盏彩灯的显 示，故一共需要 16 个彩灯，也就是 16 个开关量的输出输出点数。 b、由于开关量输入模块的 IC695ACC300 的首地址为%I00081，长度为 16，而开关量输出模块的 IC694MDL754 的首地址为%Q00001，且其长度为 32，因此该输入输出模块的 I/O 点数均满足控制所需要的 I/O 点数。I/O 点数及 其继电器地址地址分配如下：编程元件I/O 端子作用%I00081启动 %I00082停止 %I00083 %I00084 %I00085 %I00086 %I00087 %I0008
9、8选择变换的方式%I00089 %I00090 %I00091 %I00092输入继电器%I00093选择显示的方式%Q00001观察天塔之光的状态（工作或停止） %Q00002 %Q00003 %Q00004 %Q00005 %Q00006 %Q00007 %Q00008 %Q00009 %Q00010 %Q00011 %Q00012 %Q00013 %Q00014 %Q00015输出继电器%Q00016对各个彩灯的亮灭状态的控制六、六、 控制流程图控制流程图控制流程图控制流程图七、七、 上位机模拟控制界面上位机模拟控制界面八、程序八、程序八、八、 调试注意事项调试注意事项系统调试的要点及注
10、意事项（1）常规检查 在通电之前要耐心细致的做一系列的常规检查（包括接线检查、绝缘检查、接地电阻检查、保险检查等） ，避免损坏 PLC 模块（用STEP7 的诊断程序对所有模块进行检查） 。（2）系统调试 系统调试可按离线调试与在线调试两阶段进行。其中离线调试主要是对程序的编制工作进行检查和调试，采用 STEP7 能对用户编制程序进行自动诊断处理，用户也可通过各种逻辑关系判断编制程序的正误。而在线调试是一个综合调试过程，包括程序本身、外围线路、外围设备以及所控设备等的调试。在线调试过程中，系统在监控状态下运行，可随时发现问题、随时解决问题，从而使系统逐步完善。因此，一般系统所存在的问题基本上可
11、在此过程中得到解决。在线调试设备开停时，必须先调试空开关的运行情况；如果设备有运行监视开关，则可把监视开关强制为“1” （正式运行时，撤销强制） 。调试单台设备时可针对性地建立该设备的变量表，对该设备及其与该设备相关的变量进行实时监视。这样即可判断逻辑操作是否正确，对模拟量的变化也可一目了然了。九、九、总结总结通过半学期的学习和一个多星期的继电保护课程设计，虽然时间不长，但期间有许多事情让我难忘，我从中学到了很多宝贵的经验和知识。对 PLC设计的过程有了一个很大程度了解，为以后的工作打下了一个坚实的基础。在实际操作中我们应该学会如何和同学一起合作，以提高工作效率。合作之间其实并不是单纯的操作，
12、相互呼应，还可以提高我们的实际解决问题的能力。通过这次设计，我深刻的认识到了，理论知识和实践相结合是教学环节中相当重要的一个环节，只有这样才能提高自己的实际操作能力，并且从中培养自己的独立思考、勇于克服困难、团队协作的精神。从而，为自己以后学习和工作打下基研。只有自己亲手做了，才会明白其实很多事是很简单的，只要你敢做，就没有你做不到的事。谁都有第一次，谁都会认为第一次是最难的。通过这次课程设计，我对 PLC 程序设计及程序调试过程有了一个大致的了解，对设计的思路、基本方法、步骤有了深刻的认识。尽管在这次设计中遇到了很多困难，但我们互相讨论，都一一解决了，把我们的理论和实际联系了起来，在这次的设
13、计过程中，我们组先根据派发的任务收集，调查有关的资料书籍，然后进入起草方案阶段，其间与同组同学进行方案的讨论，修改。大家都有很大的收获时间过得真快，为期一周的继电保护课程设计就已经结束。在这段时间里，我学到了很多以前学不到的东西，也认识到了自己很多的不足感觉收益非浅。最后，感谢老师对我们的教诲和指导！内部资料，请勿外传！#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQGn8xp$R#͑GxGjqv$UE9wEwZ#QcUE%&qYpEh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu#KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrW
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