毕业设计（论文）-基于PLC的霓虹灯控制系统设计

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1、 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文基于 PLC的霓虹灯控制系统设计班专级业电气 912电气自动化机电工程系所 在 系指导老师完成时间 2021 年 4月 25 日至 2021 年 12月 27 日 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文摘 要随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣和开展,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,一般都会采用通过霓虹灯广告屏来这种广告手法所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见。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

2、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。关键词西门子 S7-200霓虹灯; 开展潜力1 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文AbstractCeaselessness reforming subsequently is thorough , the socialist market economyceaselessness prosperous and develops, big middle-sized and small cities

3、 spend aproject all in the light being in progress. Enterprise is to display self image and theproduct , the general city is adopt to do this advertisement by neon sign screentherefore gimmick, thinking that we walk in night on the main street, themiscellaneous neon sign of both sides of the street

4、can be seen everywhere. This dealswith a lot of control problems such as go out , evasive bright time and the directionbeing on the move how to go to control a neon right away , how to go and go andcontrolling rapid , reliable , simple , become the priority that people considers, I thinkthat PLC is

5、be fit to go and resolve these problems , strong , use face to go to thelavatory , adapt to because of PLC has General Availability most broad , the high ,anti-interference ability of reliability is strong , the programming waits for acharacteristic simplely in this. And PLC controls aspect in contr

6、olling especially inproper order in the industrial automation having comparatively outstanding advantage,in real go-betweens are also to go to control a neon much by PLC.Keywords siemensS7-200; Neon;developing potential2 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文目 录摘要1目录 3第一章、引言4 选题意义4 霓虹灯的起源4 霓虹灯现状与开展5第二章、霓虹灯变压器的设计6 霓虹灯的工作原

7、理6 霓虹灯的结构与部件6 高可靠性霓虹灯的设计9第三章、可编程序控制器简介13 PLC 简介133.2 PLC 的结构133.3 PLC 的工作原理143.4 PLC 应用特点17第四章、霓虹灯控制系统设计19 需求分析19 PLC 接线图204.3 IO 分配表及 PLC 型号选择21 控制流程的设计22 梯形图的设计23第五章、系统测试25 调试仿真25 程序运行原理说明26总结27致谢28参考文献293 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文第一章 、引言选题意义随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣和开展,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,一般都会采用通过霓虹

8、灯广告屏来这种广告手法所以当我们夜晚走在大街上,马路两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到达宣传的效果大局部是采用霓虹灯。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。以上就是我选择此题

9、目作为毕业设计的重要意义。霓虹灯的起源霓虹灯是由英文“氖灯即“NEON SIGN得来的“霓虹两字实际上是“NEON的译音而现在人们已经把“霓虹灯当作专用词运用了。霓虹灯始源于法国。当时所用的灯体玻管的直径为45毫米先将玻璃管弯制成所需的文字或图案然后再用1只电压为1万多伏的变压器供电使之发光。当时灯管两端电极采用石墨制成内部充入氮气或二氧化碳气体前者会发红光后者发白光。由于这两种气体较活泼很容易和石墨电极起化学反响阴极溅散出的石墨很快在玻璃管内壁形成黑色薄膜层并大量吸收充入灯管内的气体使灯管的充气压力很快下降致使霓虹灯的寿命很短。当时为了解决这个问题特在霓虹灯管上加1个特殊的电磁阀门并在霓虹灯

10、使用一段时间以后再往灯内重新补充一定量的气体但这样做并未能在根本上克服上述缺陷。因此这种灯不仅寿命短、制作工艺复杂而且造价昂贵很难普及。4 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文在1907年至1910年期间科学家克洛德和林德创造了液态空气分馏。利用这一创造在霓虹灯内充入一定的惰性气体这样就明显减缓了气体在灯管内部的消耗速度颜色也丰富了可产生红、绿、蓝、黄等颜色。第二次世界大战前夕光致发光的材料被研制出来了。这种材料不仅能发出各种颜色的光而且发光效率也高我们称之为荧光粉。荧光粉被应用在霓虹灯制作中后霓虹灯的亮度不仅有了明显提高而且灯管的颜色也更加鲜艳夺目变化多端同时也简化了制灯的工艺。故在第二世界大战

11、结束后霓虹灯得到了迅猛的开展。1.3 霓虹灯的现状与开展目前霓虹灯市场上鱼龙混杂有营业执照承接工程的单位只占市场的30%这类单位有单独的设计、制作、安装能力信誉好、产品质量过关后期维护到位是用户的首选单位。第二类没有营业执照挂靠其它单位这类“单位专业性不强产品质量无保证后期维护不到位。第三类皮包公司无任何证件、信誉和能力打一枪换一地产品质量和后期维护根本谈不上。霓虹灯是一个专业性比较强的行业正规单位的产品质量好寿命长。可正是第二类和第三类公司扰乱霓虹灯市场给用户的感觉霓虹灯容易坏。其实霓虹灯的寿命比日光灯还长为了您的利益请选择有执照有能力有信誉的单位。以前霓虹灯制造企业几乎全部用普通玻璃管、普

12、通电极随着人们对产品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。霓虹灯以它斑斓夺目的色彩、生动逼真的形态、耀眼夺目的照明为夜间城市的购物中心招徕顾客、文化娱乐中心吸引游客营造气氛给夜间城市的购物活动带来方便给文化娱乐活动增添情趣。霓虹灯营造了夜间城市的绚丽多姿和繁华它已成为现代城市商业繁荣的标志之一。5 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文第二章、霓虹灯变压器的设计霓虹灯的工作原理霓虹灯采用正常辉光放电形式工作具有辉光放电的根本特征正离子轰击阴极使阴极发射二次电子来维持放电阴极电流主要由正离子所奉献。由于是正常辉光放电所以在一定

13、的电流范围内 阴极的电流密度不变阴极位降不变。阴极位降大约为100一20伏为正离子加速提供能量。当外电源电路接通后变压器输出端就会产生几千伏甚至上万伏的高压。能激发产生大量的电子。这些激发出来的电子在高电压电场中被加速并与灯管内的气体原子发生碰撞。当这些电子碰撞游离气体原子的能量足够大时就能使气体原子发生电离而成为正离子和电子这就是气体的电离现象。带电粒子与气体原子之间的碰撞多余的能量就以光子的形式发射出来这就完成了霓虹灯的发光点亮的整个过程。霓虹灯的开关次数不影响使用寿命适合制作广告背景扫描。霓虹灯的结构与部件一般的商品用霓虹灯多采用冷阴极辉光放电形式工作。典型的冷阴极霓虹灯结构如图2-2所

14、示。由玻璃灯管、霓虹灯变压器、霓虹灯专用高压线等局部组成。图2-2 霓虹灯的结构6 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文玻璃灯管根据要求弯制加工成直线状或异形曲线状的文字或图案。玻璃管主要用来填充工作气体限制放电区域保持真空和透射光线。玻璃灯管以直径规格分为:6、7、8、9、10、12、15、18、20mm等;以玻璃材质分:钠玻璃管(俗称石灰料玻璃管)及铅玻璃管又称红丹料玻璃管)。钠玻璃管稳定性差受潮后极易变质、泛碱(风化)牢度差易爆裂。目前国内大局部采用的是石灰料即钠钙玻璃与国外采用的红丹料玻璃即铅错玻璃质量相差较大存在问题为:采用的钠钙玻璃内氧化锰杂质含量过大;钠钙玻璃的化学稳定性差玻璃外表长

15、期使用后的透明度降低使灯的光衰加剧:玻璃中的纳原子向玻管的内表扩散溶入荧光粉晶体中使荧光粉劣化;如果在弯制过程中加温过甚 玻璃中的纳原子析出与汞化合形成黑色的吸光纳汞齐膜使荧光粉的光效率大为下降。铅玻璃管其热性能、机械性能、电性能、化学稳定性能、真空性能和光学性能优于钠玻璃其耐候性、使用寿命大大超过钠玻璃。玻璃管可以是透明的(俗称明管)也可以是涂有荧光粉的(俗称粉管)依据所需获得光色而定。明管所充的工作气体通常为惰性气体不同的惰性气体有其不一样的发光光谱特性。以氖气最为常见发红色光此时氖气不仅参与放电而且也参与发光。粉管内涂各种规格荧光粉内充氢气及少量金属汞汞蒸激发辐射2537埃紫外线被荧光粉

16、吸收而产生荧光氛气作用提高光效降低着火电压。在玻璃管两端各置一个金属电极作为发射电子和收集电荷之用。常用电解铜或镀镍铁制成圆锥形有足够的发射面积保证散热和降低阴极电位。电极要能经受质量相当大的正离子轰击而不致升温过高不熔化和减少阴极溅射。金属电极外有云母片其作用一是支撑电极二是隔热防止在真空除气过程中电极升温过高导致外玻璃管炸裂。电极作为霓虹灯管的核心部件其质量与性能的优劣将直接影响灯管的寿命。质量好的灯管除了对真空度有较高的技术要求外更重要的是必须有一对发射性能良好的电极因为电极壳的表层通过轰击加热的过程中能形成一层非常有利于电子发射激活层。假设在轰击中完全丧失了这一激活层那么真空度再高其寿

17、命也不会超过1000小时的。实验也证明了灯管寿命不是跟真空度成正比关系。霓虹灯的电极发射电子是由正子轰击阴极外表而产生二次电子发射的。它取决于阴极的材质及阴极的外表状态。实验证明当阴极外表被其它单层低逸出功金属原子覆盖时其二次电子发射系数变大逸出功降低7 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文发射性能好溅射少。霓虹灯电极材料大都使用铜、铁、镀镍铁等金属制作的这些金属的逸出功较高电子发射性能相对较差。如果灯管使用这些纯金属发射电子势必造成其阴极压降大阴极溅射得快从而使灯管很快因溅射失效特别是铜电极溅射得更快。实验证明纯金属容易溅散但在金属外表氧化一层有益的氧化膜或涂一层其它逸出功较低的金属或其氧化物这

18、样做可以大大降低其逸出功的提高了电子发射性能从而减缓了阴极溅散起到了延长灯管寿命的作用。于是人们在制造电极时大都把电极进行预处理。常见的霓虹灯变压器有两种漏磁变压器和电子变压器。漏磁变压器既是变压器与普通变压器有同样的结构在铁芯上绕上初级和次级线圈同样在铁芯窗口的中间部位增加了一个普通变压器所没有的磁分路这个磁分路用小的硅钢片叠合而成且与铁芯之间有空气隙有意让铁芯中的磁通能通过这一分路漏出铁芯。其作用相当于在变压器上安装了一个平安阀当次级电流增加时铁芯中的磁通就会被这磁分路所旁路只有少数磁通与次级线圈相联系使次级的感应电动势减小从而使漏磁变压器获得了霓虹灯变压器所需的保持灯管电流不变的特性。实

19、际上灯管的寿命与电极的性能和结构有着紧密的联系着的。漏磁变压器通过长期的使用和改良设计及制作工艺都已到达完善和成熟。它的性能可靠工作稳定被广泛使用。漏磁式霓虹灯变压器功率高450vA 重量大于10公斤虽然具有工作稳定可靠负载能力强(可带1米到12米霓虹管)但是漏磁变压器需消耗大量的铜和钢笨重且价高安装困难而且功率因数仅为左右。在电力资源日益紧张的今大传统的漏磁式霓虹灯变压器正被能低、体积小、重量轻的电子式霓虹灯变压器所取代。电子式霓虹灯变压器一般6米的功耗不大于80W12米的功耗不大于105W大型霓虹灯工程中能大幅度节约电力资源且方便安装维护但也有缺点主要是可靠性差、亮度低、恒流性能弱其中以可

20、靠性问题最为突出。电子变压器原理并不复杂所用之电经过整流滤波后得到 3OOV左右的直流电压然后通过逆变电路将直流电转变为高频交流电再经升压变压器升压到很高的电压供霓虹灯启辉工作电路通常设置有保护电路以保证霓虹灯管开路或短路等异常情况时电路的平安。用电子技术制成的霓虹灯电子变压器在霓虹灯工程中得到广泛应用8 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文相当大范围内取代了传统的漏磁变压器。变压器通过霓虹灯专用高压绝缘线、杜美丝与玻璃管内电极相连。常见的高压线有两种一是普通高压线即塑料高压线这种高压线价格廉价但塑料容易老化室外使用不久塑料就要老化易引起拉火等平安性较差。另一种是硅橡胶绝缘高压线是目前较理想的霓虹

21、灯连接线平安性强可靠性好。高可靠性霓虹灯的设计针对霓虹灯电子变压器可靠性差的问题本文从性价比及可靠性两方面研究市场上逐渐成为主流的6到8米电子式霓虹灯变压器主要考虑关键部件设计、器件优选和易损器件的保护以期提高可靠性和性价比。电子变压器的线路及工作原理霓虹灯电子变压器电子线路见图2-3。图2-3 霓虹灯电子变压器线路图9 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文工作原理为:220V交流电经Dl-D4整流、C2和C3滤波后变成直流电供应后面的振荡线路C2和C3联接点的电压在15V左右R1、R2稳定155V电压。 A1是按的保险丝起短路及大电流保护作用。R1、C1消除交流电高频干扰。振荡起振线路由R5、R

22、6、C4、D6和D7构成220V直流电经R5、R6对C4充电当C4电压上升到某一个值时触发二极管D7导通使得三极管T2基极与发射极得到正向偏置电压而导通注意R5的功率要有2W。振荡主线路由T1、T2、L1、L2、L3、R8和R9组成由于起振线路的触发使得T2导通一旦T2导通C3通过B初级、L3 和T2放电。L1、L2和L3绕在同一个高频铁氧体磁芯上且同名端如图1所示由于有电流流过L3L1和L2上感应电压使得T2由导通变为截止而T1由截止变为导通。一旦T1导通C2通过T1、L3和B的初级放电此时通过L3和B的初级的放电电流的方向与先前正好相反导致T1由导通变为截止而T2由截止变为导通如此周而复始

23、使电路产生振荡。R8、R9分别是三极管T1、T2基极限流保护电阻D6的作用是把触发起振后C4上依旧存在的充电电压释放掉R10和C6有保护T1、 T2三极管和改善波形的作用。R4、C1、D5、R7、C5、R11及SCR构成过流及开路保护线路R4是过流电压取样电阻C1的作用是使得保护电路工作可靠C5可消除干扰信号及开机保护一旦出现过流保护线路工作 单向可控硅SCR导通振荡线路停振不工作保护T1T2。保护线路一旦起作用待故障排除后重新开机才能恢复正常工作。功率管的选择霓虹灯电子变压器出现故障大多数原因是功率管损坏功率管的选择直接关系到霓虹灯电子变压器的可靠性用图2-2线路不同T1T2功率管带不同长度

24、霓灯管做比较试验结果见表。表中负载是 12霓虹灯管全亮电压/电流是指霓虹灯电子变压器刚好使整个负载长度都点亮时的输入交流电压/电流而正常亮度电压/电流指霓虹灯电子变压器是整个负载长度都到达正常你正常亮度时的输入交流电压/电流。10 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文表2-3(1)不同功率管点亮不同长度霓虹灯灯管比较试验T1T2型号负载长度全亮电压/电流正常亮度电压/电流240V电流BUT11A6M7M8M6M7M8M7M8M120V/230mA150V/315mA180V/354mA105V/230mA140V/308mA180V/346mA150V/284mA190V/338mA150V/27

25、0mA170V/325mA200V/387mA150V/276mA180V/326mA190V/375mA381mA422mA430mAD1403BU508BU508从表2-3(1)可以得到如下结论:不同的功率管带负载的能力是不一样的随着负载长度的增加霓虹灯电子变压器的全亮电压/电流及正常亮度电压/电流均增加D1403、BU508、BUT11A都具有带6到8米负载的能力即使D1403与BU508混合使用其全亮及正常亮度电压/电流也没有多大改变 输入电压高达220V时电子变压器也能正常工作。保护线路的设计保护线路的设计直接影响霓虹灯电子变压器可靠性。霓虹灯在使用过程中难免会出现灯管破裂、灯头线脱

26、落、潮湿天气高压对地打火等异常现象导致电子变压器电流剧增功率管发热烧毁。所以保护线路必须在电流大于某阀值时及时工作保护功率管。试验中用增加工作电压的方法模拟增加的异常电流。依然用图线路输出变压器匝数为100/2875选择L1L2匝数均为5匝L3匝数为8匝R8R9阻值均为8米负载改变R7的阻值在确定的R7阻值情况下输入交流电电压逐渐增加观察记录起始保护线路工作时的电流结果见表。 当R7阻值确定后起始保护动作仅与工作电流有关与工作电压及负载管长没有关系。R7阻值越大起始保护线路电流越大。R7阻值取此时8米负载输入 电压大于240V起始保护电流500MA5分钟后起保。试验中发现不同功率管对R7取值很

27、不相同表是BU508 的结果改用BUT11AR7有大的改变。即使同11 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文一型号功率管不同厂家生产的R7也不同。表2-32 R7阻值与起始保护电流的关系R7阻值K34568起始保护电流MA 430450465490500 515使用情况根据以上讨论设计的霓虹灯电子变压器使用后发现可靠性明显增加即使全天候使用的情况下返修率已到达能接受的程度特别是下雨使用时电子变压器能可靠动作第二天不下雨又能正常工作客户对此也能接收。同时发现气温升高和电子变压器使用环境散热差使得电子变压器损坏率明显增加。仔细分析原因是工作电流长时间超过正常值但又没有到达起始保护电流使得功率管温升过高

28、烧毁。R7阻值的下降调整可以降低起始保护电流但会使电子变压器保护线路过于敏感影响正常使用。所以在保护线路增加正温度系数开关型热感电阻当功率管温升到达居里点时触发保护线路工作从而到达保护功率管的目的。 当然还可以进一步保护功率管在功率管CE间反向并联FR107二极管防止CE反向击穿。C2C3耐压要到275V防止C2C3击穿损坏。12 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文第三章、可编程序控制器简介PLC3.1 PLC简介可编程序控制器PCProgrammable Controller又称可编程序控制器PLCProgrammable LogicController是微机技术与继电器常规控制技术相接合的产

29、物是在顺序控制器和微机控制器的根底上开展起来的新型控制器是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求同时也照顾到现场电器操作维护人员的技能和习惯摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式独具风格地形成一套以继电器梯形图为根底的形象编程语言和模块化的软件结构使用户程序的编制清晰直观、方便易学调试和查错都很容易。PLC现已成为现代工业控制三大支柱PLC、CAD/CAM、ROBOT之一以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易于与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备告诉计数与位控等高性能模块等优异性能日益

30、取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电接触控制系统在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通、等行业得到广泛应用。PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。 PLC的结构PLC 和一般的微型计算机根本相同也是由硬件系统和软件系统两大局部组成的。PLC 的硬件系统由微处理器(CPU)、存储器(EPROMROM)、输入输出(I/O)部件、电源部件、编程器、I/O 扩展单元和其他外围设备组成。各局部通过总线(电源总线、控制总线、地址总线、数据总线)连接而成。其结构简图如下13 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文电源输入信号输入部件微处理器

31、运算器输出部件受控元件控制器外设I/O接口I/O扩展接口I/O扩展单元外部设备存储器EPROM图 3-2 PLC硬件结构图PLC 的软件系统是指 PLC 所使用的各种程序的集合通常可分为系统程序和用户程序两大局部。系统程序是每一个 PLC 成品必须包括的局部由 PLC 厂家提供用于控制 PLC本身的运行系统程序固化在 EPROM 中。用户程序是由用户根据控制需要而编写的程序。硬件系统和软件系统组成了一个完整的 PLC 系统他们是相辅相成缺一不可的。 PLC的工作原理PLC是采用“顺序扫描不断循环的方式进行工作的。即在 PLC运行时CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序按指令步序

32、号或地址号作周期性循环扫描如无跳转指令那么从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序直至程序结束。然后重新返回第一条指令开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。14 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文PLC在输入采样阶段首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入并将其写入各对应的输入状态存放器中即刷新输入。随即关闭输入端口进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令经相应的运算和处理后其结果再写入输出状态存放器中输出状态存

33、放器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段当所有指令执行完毕输出状态存放器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中并通过一定的方式继电器、晶体管或晶闸管输出驱动相应输出设备工作S7-200系列 PLC:S7-200 是一种小型的可编程序控制器适用于各行各业各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中或相连成网络皆能实现复杂控制功能因此。S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。 应用领域极为广泛覆盖所有与自动检测自动化控制有关的工业及民

34、用领域 包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。目前 S7-200 系列 PLC主要有 CPU221、CPU222、CPU224和 CPU226 四种CPU。档次最低的是 CPU221其数字量输入点有 6点数字量输出点书有 4点是控制规模最小的。PLC档次最高的应属 CPU226CPU226集成了 24点输入 16点输出共有 40点数字量 I/O可连接 7个扩展模块最大扩展数字量 I/O 248点或模拟量 I/O35路。S7-200 系列 PLC四种 CPU的外部结构大体相同见图 3-3。15 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文图 3-3 S7-200 PLC结构CPU221本

35、机集成 6输入/4输出共 10个数字量 I/O 点。无 I/O 扩展能力。6K 字节程序和数据存储空间。4 个独立的 30kHz 高速计数器2 路独立的 20kHz高速脉冲输出。1 个 RS485 通讯/编程口具有 PPI 通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。CPU222本机集成 8输入/6输出共 14个数字量 I/O 点。并且可连接 2个扩展模块。6K字节程序和数据存储空间。4 个独立的 30kHz 高速计数器2路独立的 20kHz 高速脉冲输出。1个 RS485 通讯/编程口具有 PPI 通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数

36、控制的微型控制器。CPU224本机集成 14 输入/10输出共 24 个数字量 I/O点。可连接 7个扩展模块最大扩展至 168 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。13K 字节程序和数据存储空间。6 个独立的 30kHz 高速计数器2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出具有 PID 控制器。1个 RS485 通讯/编程口具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。I/O 端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。16 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文CPU226本机集成 24输入/16 输出共 40个数字量 I/O 点。可以连接 7个扩展模块最大扩

37、展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点。13K 字节程序和数据存储空间。6 个独立的 30kHz 高速计数器2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出并且具有 PID 控制器。2 个 RS485 通讯/编程口并具有 PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力等。I/O 端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统具有更多的输入/输出点更强的模块扩展能力更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。3.4 PLC的应用特点可编程序控制器是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置其实质是一种工业控制用的专用计算机。国内外现

38、有的机械手系统它们的控制形式大都采用可编程序控制器控制特别是在智能化要求程度高容量大的现代化工业机械手系统中应用更为普遍。其主要原因是因为PLC具有以下优点1、灵活、通用在继电器控制系统中使用的控制器件是大量的继电器整个系统是根据设计好的电器控制图由人工布线、焊接、固定等手段组装完成的其过程费时费力。如果因为工艺上的稍许变化需要改变电器控制系统的话那么原先的整个电器控制系统将被全部撤除而重新进行布线、焊接、固定等工作浪费了大量的人力、物力和时间。而可编程控制器是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的如果控制功能需要改变的话只需要修改程序以及改动极少量的接线即可。而且同一台可编程控制器还可以用于

39、不同的控制对象只要改变软件就可以实现不同的控制要求因此具有很大的灵活性、通用性。2、可靠性高、抗干扰能力强对于机械手系统来说可靠性、抗干扰能力是非常重要的指标如何能在各17 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文种工作环境和条件(如电磁干扰、低温潮湿、灰尘超高温等)下平稳可靠的工作将故障率降至最低是研制每一种控制系统必须考虑的问题。现代 PLC采用了集成度很高的微电子器件大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成其可靠性程度是使用机械触点的继电器所无法比较的。为了保证 PLC能在恶劣的工业环境可靠的工作在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰措施使其可以适应恶劣的工业应用环境。3、操作方

40、便、维修容易PLC采用电气操作人员熟悉的梯形图和功能助记符编程使用户十分方便的读懂程序和编写、修改程序。对于使用者来说几乎不需要专门的计算机知识。工程师编好的程序十分清晰直观只要写好操作说明书操作人员经短期的学习就可以使用。4、功能强现代 PLC不仅具有条件控制、计时、计数和步进等控制功能而且还能完成A/D、D/A 转换、数字运算和数据处理以及通信联网和生产过程监控等。因此它既可控制开关量又可控制模拟量既可控制一个机械手又可控制一个机械手群既可控制简单系统又可控制复杂系统既可现场控制又可远程控制。5、体积小、重量轻和易于实现机电一体化由于 PLC采用了半导体集成电路。因此具有体积小、重量轻、功

41、耗低的特点。且 PLC是为工业控制设计的专用计算机其结构紧凑、巩固耐用、体积小巧并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力使之易于装入机械设备内部因而成为实现机电一体化十分理想的控制设备。同样可编程序控制器控制也有其缺乏的地方在性价比上要高于继电器控制和单片机控制其开发潜力要差于单片机并且通用性不好不同厂家的可编程序控制器以及其附属单元都是固定专用等等。18 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文第四章、霓虹灯控制系统设计需求分析本控制系统主要是用于控制霓虹灯和边框流水灯按顺序的闪烁。输入程序后可以通过硬件进行灯的自动闪烁到达宣传的目的。如图 3-1八个字能按顺序地进行亮灭并且边框的灯能同时闪烁。图4-1霓

42、虹灯现实用 PLC对霓虹灯广告屏实现控制,其具体要求如下:该广告屏中间 8 个霓虹灯字亮灭的时序为“鼎字亮到“承字亮到“大字亮“工字亮,时间间隔均为 1S,8 个霓虹灯字全亮后,显示 10S,再反过来从“工字到“天字“鼎字顺序熄灭.全灭后,停亮 2S, 再从头开始运行,周而复始。广告屏四周的流水灯共 24 只,一直亮。系统有单步连续控制,有启动和停止按钮。系统霓虹灯字,白帜灯的电压及供电电源均为市电 220V。19 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文 PLC接线图SB1SB2SB3Q0.2COM220v图 4-2 PLC 接线图的设计20 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文 I/O分配表及 PLC

43、型号选择根据控制要求,PLC 控制霓虹灯广告显示屏的输入输出(I0)地址编排如下表所示,见表 。地址注释启动按钮停止按钮单步/连续开关霓虹灯 1霓虹灯 2霓虹灯 3霓虹灯 4霓虹灯 5霓虹灯 6霓虹灯 7霓虹灯 8表 4-3 I/O分配表通过以上资料分析我选择了 S7-200 系列中的 CPU224CPU224 是 S7-200系列中具有较强控制能力的小型控制器。S7-200 系列 CPU224 集成了 14 点输入/10点输出共有 24点数字量 I/O。它适合本次设计的要求并且具有较强的控制能力的小型控制器相对于其它系列 CPU224能更好的应用于本次设计中的任务并且具有较高的性能价格比应用

44、广泛。21 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文控制流程的设计开 始返 回图 4-4流程图的设计22 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文梯形图的设计23 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文24 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文25 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文图 4-5 梯形图的设计26 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文第五章、系统测试调试仿真我的程序在调试的时候是出现了很大的问题的第一个就是程序的步数太多存在误差太大后来在老师和同学的指导下我把程序简化了一下但是大体的思路还是一样的仿真图如下霓虹灯正序亮如图 5-1所示。图 5-1 系统仿真图一霓虹灯正序全亮 10S如图 5-2所示。图 5-2系

45、统仿真图二27 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文霓虹灯反序灭如图 5-3所示。图 5-3系统仿真图三霓虹灯反序全灭 1S如图 5-4所示。图 5-4系统仿真图四程序运行原理说明本程序是用 S7_200所写的在启动按钮按下以后程序开始运行霓虹灯字的开始亮灭在按下启动按钮以后八个字会按要求亮灭主要是计时器控制的开始时灯的正序亮然后是灯的反序灭。霓虹灯的亮灭状态比较多我是把每一种亮的情况都纳入一个状态的最后会由正序的亮转换成反序的灭。28 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文总 结经过这次的毕业设计培养了我的设计能力以及全面的考虑问题能力使得我对 PLC的掌握进一步的增强加深了对 PLC的理解并对 PL

46、C产生了浓厚的兴趣但是我也深深的知道自己的缺乏之处比方说对应用指令的不熟悉大大地加深了我的程序复杂程度。多在学习过程中不能想通的问题在 PLC调试过程中终于得以解决可以看出它对理论教学起到了必要的补充和额拓宽作用对培养既具有扎实理论功底又具有相当实践能力的人才必不可少。在这次的课程中我发现 PLC在工业控制中的作用很大它能使人的控制转变成电脑的控制大大地降低了产品的本钱很大地提高生产效率。PLC在未来很有开展潜力我们必须要很好的掌握这门技术。29 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文致 谢时光匆匆如流水转眼便是大学毕业时节春梦秋云聚散真容易。离校日期已日趋临近毕业论文的的完成也随之进入了尾声。从开

47、始进入课题到论文的顺利完成一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助在这里请接受我诚挚的谢意!这次毕业设计说明书的完成首先要感谢学院提供一个让我自我总结的机会也要感谢带着我的指导教师单秀文老师在毕业设计零件加工及其说明书编制过程中给予了精心的指导并讲解了各项专业要领提出了珍贵的专业意见程序编制过程中也给了我很大帮助是他的精心指导才使我的毕业设计能够按期完成也要感谢同学们在我做毕业设计过程中对我提出的珍贵意见和建议。30 盐城纺织职业技术学院毕业设计论文参考文献1 SIMATIC S7-200系统手册M. 北京西门子中国,20042 西门子 S7-200可编程序控制器系统手册M.西门子,1999

48、3 SIEMENS公司的 S7-200用户指南M. 工业控制计算机,2002.4 S7-200可编程序控制器系统手册M. 工业控制计算机,20015 吴爱萍. PLC控制的设计技巧M. 工业控制计算机,20036 吴明洞. PLC控制的设计技巧J. 工业控制计算机学报,20037 廖常初. S7-200 根底教程M. 北京机械工业出版社20068 廖常初. PLC应用技术问答M.北京机械工业出版社20069 孙平.2003年 1月.?可编程控制器原理及应用?. 高等教育出版社.10西门子中国自动化网11 常晓玲电气控制系统与可编程控制器M北京机械工业出版社200412 魏志精可编程控制器应用技术M北京电子工业出版社200013 顾战松陈铁年.可编程控制器原理与应用M北京:国防工业出版社.2001.31