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1、扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计题 目： 霓虹灯广告屏的 PLC 控制 课 程： 可编程控制器及其应用 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 束长宝 完成日期： 2013.03.15 总总 目目 录录第一部分：任务书 第二部分：课程设计报告第第 一一 部部 分分任任务务及及指指导导书书可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用课程实习任务指导书课程实习任务指导书课题：霓虹灯广告屏的课题：霓虹灯广告屏的 PLCPLC 控制控制1 1、概述概述随着社会的发展，企业们为了宣传自己的产品和形象，大部分都采用霓虹灯广告屏来实现这一目的，霓虹灯的闪烁既可以用人工控制，也
2、可以用电气控制。采用前一种控制方式会浪费很多的人力，财力，而电气控制中会使用很多继电器，这样就会有机械磨损，而霓虹灯的闪烁时间间隔是相当的短，这样使用电气控制是不太可能的。可编程控制器简称（PLC）的出现就解决了这个问题，它具有它独特的优点来控制霓虹灯的闪烁。控制好霓虹灯的亮灭非常重要，可以选择可编程序控制器（PLC）作为主控制器，并编写相应的软件程序来衔接其它外部硬件电路，最终达到自动控制霓虹灯广告屏的目的。一个霓虹灯广告屏做好后，在不改变硬件电路的基础上，运用编程软件设计编写好各种软件程序，通过计算机传送到可编程序控制器上，通过其自动控制霓虹灯广告屏，可以自动显示出各种已设计好的显示图案，
3、来达到广告宣传的目的。2 2、控制要求控制要求本系统用于控制霓虹灯和边框流水灯的顺序闪烁。它能实现在无人控制的情况下进行灯的自行闪烁，达到宣传的目的。如图所示，八个灯管能按顺序的进行亮灭，并且边框的流水灯能间隔闪烁。图 1-1 霓虹灯闪烁装配图12345678123487651615141310122321201918179112422用 PLC 对霓虹灯广告屏实现控制，其具体要求如下：（1）广告屏中间 8 根灯管亮灭的顺序为：第 1 根亮2 亮3 亮第8 根亮，时间间隔为 1S，全亮后显示 10S，再反过来从 871 按 1S 间隔顺序熄灭，全灭后停亮 2S，再从第 8 根开始亮，顺序点亮
4、761，时间间隔 1S，全亮显示 5S，再从 128 按 1S 的间隔顺序熄灭，全灭后停亮 2S，然后重复运行，周而复始。（2）广告屏四周安装 24 只流水灯，4 只一组，共分成 6 组。系统启动后，按照的顺序间隔 1S 依次点亮并循环。18S 后，按照的顺序，依次点亮并循环。再按照的顺序往复，直至人为停止工作。（3）系统要求连续控制，有启动停止按钮。（4）启动时，灯管和流水灯同时启动，关闭时，可同时关也可以分别关。（5）各个彩灯的控制电压均为 220V/AC。三、实习要求三、实习要求(1) 根据实习任务的要求，进行测点统计。(2) 进行三菱 FX2N 系列 PLC 的选型，进行 PLC 的
5、I/O 分配,完成系统组态或硬件配置。(3) 画出 PLC I/O 接线图及主接线图等相关图纸。(4) 根据控制要求绘制控制流程图，设计梯形图控制程序并加以说明。(5) 用组态王软件完成系统组态画面设计并实现基本监控功能。(6) 在 PLC 实验室上机模拟调试，检验设计功能。(7) 实习时间一周半。第第 二二 部部 分分课课程程设设计计报报告告目目 录录1 1 绪论绪论 (1)1.1 霓虹灯的现状与发展 (1)1.2 霓虹灯的特点 (1)2 2 可编程控制器介可编程控制器介 (3)2.1 PLC 的产生及发展 (3)2.2 可编程控制器的特点 (3)23 可编程控制器的发展趋势 (4)2.4
6、结构及工作原理 (4)2.5 PLC 较继电器控制的优势 (5)3 3 课程设计的目的和任务课程设计的目的和任务 (6)3.1 课程设计的目的 (6)3.2 课程设计的任务 (6)3.3 课程设计的要求 (6)4 4 硬件系统设计硬件系统设计 (7)4.1 PLC 的输出模块类型 (7) 4.2 本控制系统设备选择 (7)4.3 PLC 控制霓虹灯的 I/O 分配表 (8)4.4 PLC 外部硬件接线图 (8)4.5 灯的转换输出电路 (9)4.6 梯形图 (10)5 5 程序操作及系统的调试程序操作及系统的调试 (12)5.1 程序操作说明 (12)6 6 组态王的设计组态王的设计 (14)
7、6.1 组态王简介 (14)6.2 霓虹灯广告屏的组态王设计(14)7 收获与体会收获与体会 (17)参考文献参考文献 (18)1 1 绪论绪论1.11.1 霓虹灯的现状与发展霓虹灯的现状与发展最早的霓虹灯产生于法国的咖啡馆，当时主要是作为咖啡馆的标志和装饰，或作为娱乐场所的点缀。随着商业的发展，百货商场、旅馆酒店等行业先后引进并广泛采用了霓虹灯，尤其在节日里，活跃、变幻无穷的动态、转换的霓虹灯，更为节日的喜庆色彩增添了热烈、欢庆的气氛。在姹紫嫣红、灯红酒绿的霓虹灯世界里能脱颖而出的霓虹灯，往往是那些富有变幻、跳跃、动态的霓虹灯。以前霓虹灯制造企业几乎全部用普通玻璃管、普通电极，随着人们对产品
8、要求的提高，高铅玻璃管、陶瓷环电极、三基色粉管，渐变彩虹霓虹灯正越来越广泛的走向人们的生活，使人们的生活更加精彩、亮丽。霓虹灯管可以弯成各种所需要的形状，可使形式变化丰富多彩。动态，转换的霓虹灯，由于它的活动性比较大，因此在采用公司、企业、产品等标志的准标色做色彩元素时，当色彩进行演变与变换时，仍不可离开标准色与辅助色之间的主、次关系，霓虹灯色彩的变色与变幻色调已由电脑程序来调节和控制，即使在多项广告内容。在设计制作时，既要给人以变幻的吸引力，又要主次分明，没有色彩和图案紊乱的感觉。变换、闪烁、跳跃式的霓虹灯为促进销售，为营造欢乐、多姿多彩的生活正越来越受到人们的重视与欢迎。1.21.2 霓虹
9、灯的特点霓虹灯的特点高效率霓虹灯是依靠灯光两端电极头在高压电场下将灯管内的惰性气体击燃，它不同于普通光源必须把钨丝烧到高温才能发光，造成大量的电能以热能的形式被消耗掉，因此，用同样多的电能，霓虹灯具有更高的亮度。温度低，使用不受气候限制霓虹灯因其冷阴极特性，工作时灯管温度在 60C 以下，所以能置于露天日晒雨淋或在水中工作。同样因其工作特性，霓虹灯光谱具有很强的穿透力，在雨天或雾天仍能保持较好的视觉效果。低能耗在技术不断创新的时代，霓虹灯的制造技术及相关零部件的技术水平也在不断进步。新型电极、新型电子变压器的应用，使霓虹灯的耗电量大大降低，由过去的每米灯管耗电 56 瓦降到现在的每米灯管耗电
10、12 瓦。寿命长霓虹灯在连续工作不断电的情况下，寿命达一万小时以上，这一优势是其他任何电光源都难以达到的。制作灵活，色彩多样霓虹灯是由玻璃管制成，经过烧制，玻璃管能弯曲成任意形状，具有极大的灵活性，通过选择不同类型的管子并充入不同的惰性气体，霓虹灯能得到五彩缤纷、多种颜色的光。动感强，效果佳，经济实用霓虹灯画面由常亮的灯管及动态发光的扫描管组成，可设置为跳动式扫描，渐变式扫描、混色变色七种颜色扫描。扫描管由装有微电脑芯片编程的扫描机控制，扫描管按编好的程序亮或灭，组成一副副流动的画面，似天上彩虹、象人间银河、更酷似一个梦幻世界，引人入胜，使人难以忘怀。因此、霓虹灯是一种投入较少、效果强烈、经济
11、实用的广告形式。2 2 可编程控制器介绍可编程控制器介绍可编程控制器简称 PLC，它是一种专门为在工业环境下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存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一体，易于扩展其功能的原则设计。2.12.1 PLCPLC 的产生及发展的产生及发展1968 年，美国最大的汽车制造商通用汽车制造公司（GM） ，为适应汽车型号的不断翻新，试图寻找一种新型的工业控制器，以尽可能减少重新设计和更换继电
12、器控制系统的硬件及接线、减少时间，降低成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种适合于工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用 “面向控制过程，面向对象”的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。1969 年，美国数字设备公司（GEC）首先研制成功第一台可编程序控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功，从而开创了工业控制的新局面。PLC 的发展也是与计算机技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，正是这些高新技术的发展推动了可编程控制器的发展。
13、从控制功能来看，可编程控制器的发展大致经历了 4 个阶段：（1）初级阶段：从第一台 PLC 问世到 20 世纪 70 年代中期。（2）扩展阶段：从 20 世纪 70 年代中期到 70 年代末期。（3）通信阶段：20 世纪 70 年代末期到 80 年代中期。（4）开放阶段：从 20 世纪 80 年代中期开始。2.22.2 可编程控制器的特点可编程控制器的特点 （1）可靠性高，抗干扰能力强。传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于其触头接触不良，容易出现故障。PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与 I/O 有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/1001/10，因触头接触不良造成的故障大为减少。PLC 采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力。（2）编程简单，操作方便。梯形图是使用的最多的 PLC 的编程语言，其电路图形符号和表达方式与继电器电路原理图相似。梯形图语言形象直观、易学易懂，熟悉继电器电路图电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。（3）体积小，能耗低。对于复杂的控制系统，使用 PLC 后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型 PLC 的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关
