基于PLC控制的广告牌饰灯的设计

基于 PLC 控制的广告牌饰灯的设计 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发展,大中小城市都在进 行亮化工程。企业为宣传自己企业的形象和产品,均采用广告手法之一:霓虹灯广告 屏来实现这一目的.当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告均可以 见到,一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多中彩色的灯管,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。这些灯的亮灭,闪 烁时间及流动方向等均可以通过 PLC 来达到控制的要求. 选择这个题目作为毕业设计，即能通过设计熟悉学习过的 PLC 知识，还能提高 自己的设计能力，并且 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。PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在 可预见的将来，是无法取代的。在一定程度上提高自己以后在找工作的成功率。所 以我选择了这个题目。 【关键词】可编程控制器（PLC） 、广告灯、自动控制。 I Based on PLC control of the design of the lamp ACTS the role of billboards Abstract With the constant deepening of reform, the socialist market economy increasing prosperity and development, medium and small cities in bright project. Enterprise to publicize his image of enterprise and products, all use advertising gimmick one: the neon lights advertising screen to achieve this purpose. When we night walking in the street, the wide variety of neon advertising on both sides are to be able to see, one kind is to use neon tubes made of various shapes and color of the tube, another for sunlight, etc tube or incandescent lamp tube as the light source, with the AD or other large posters to achieve the effect of propaganda. The lamp light out, the twinkle and flow direction of time all can through the PLC to control requirements. Choose this subject as a graduation design, namely can through the design of the familiar with learning PLC knowledge, but also can improve their design ability, and PLC has strong commonality, use convenient, wide adaptability, high reliability and anti- interference ability strong, programming of simple features. PLC in industrial automation control especially sequence control the status, in the foreseeable future, is irreplaceable. To a certain extent in looking for a job after improve their success rate. So I chose this topic. 【Key words】Programmable controller (PLC), advertising lights, automatic control. 绪论 随着微处理器，计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广 泛的应用在所有的工业领域。现在社会要求制造业对市场需求作出迅速的反 应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本、和高质量的产品。为了满足 这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活 性。可编程序控制器（Programmable Logic Controller）正是顺应这一要 求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。 可编程序控制器简称 PLC，它的应用面广，功能强大，使用方便，已经 成为当代工业自动化的主要的支柱之一。PLC 广泛的应用在各种机械设备和 生产过程的自动控制系统中，PLC 在其他领域，例如在民用和家庭自动化中 也得到了迅速的发展。 国际电工委员会（IEC）在 1985 年的 PLC 标准草案第 3 稿中，对 PLC 作 出如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工 业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其每部存储执行逻 辑运算、顺许控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、 模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及 其设备，都应按照易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原 则设计。 ”可以预料：在工业控制领域中，PLC 控制技术的应用必将形成世界 潮流。PLC 程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序， 系统程序提供应用平台，同时还为 PLC 可靠运行及信息与信息转换进行必要 的公共处理，用户程序由用户自己设计，这样可以满足大多数用户的需要。 本文所采用的是三菱 FX2N 型可编程控制器, FX2N 系列是三菱 PLC 是 FX 家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能 模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。它适用于多 个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多 样化广泛需要的 PLC。具有以下特点：系统配置即固定又灵活；编程简单； 备有可自由选择，丰富的品种；令人放心的高性能；高速运算；使用于多种 特殊用途；外部机器通讯简单化；共同的外部设备等等。 1 PLC 介绍 1.1 PLC 工作原理 当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段， 可 编程逻辑控制器2即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成 上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 一、输入采样阶段 在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状 态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应的单元内。输入采样结束后， 转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据 发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果 输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在 任何情况下，该输入均能被读入。 二、用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地 扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边 的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成 的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系 统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在 I/O 映象区中对应位 的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态和数据 不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 RAM 存储区内的 状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会 对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的 梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排 在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O 点。即 使用 I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 三、输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此 期间，CPU 按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路， 再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。 1.1.1 实现控制要点 输入输出信息变换、可靠物理实现，可以说是 PLC 实现控制的两个基本 要点。 输入输出信息变换靠运行存储于 PLC 内存中的程序实现。PLC 程序既有生产 厂家的系统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统 程序提供运行平台，同时，还为 PLC 程序可靠运行及信号与信息转换进行必 要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应 有什么样的用户程序。 可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。PLC 的 I/O 电路， 都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。而且 与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也 是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放 大，以足以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。 I/O 电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个 I 或 O 电路。PLC 有 多 I/O 用点，一般也就有多少个 I/O 用电路。但由于它们都是由高度集成化 的电路组成的，所以，所占体积并不大。 输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。每一输入 点都有一个对应的存储其信息的暂存器。 输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也 是一一对应的 这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是 PLC 处理器 I/O 口的寄存器。 它们与计算机内存交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现。 把输人暂存器的信息读到 PLC 的内存中，称输入刷新。PLC 内存有专门开辟 的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器， 或称软接点。这些位置成 1，表示接点通，置成 0 为接点断。由于它的状态 是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入状态。 输出锁存器与 PLC 内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也 有一个内存位（bit）与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈。 靠运行系统程序，输出继电器的状态映射到输出锁存器。这个映射也称输出 刷新。输出刷新主要也是靠运行系统程序实现的。这样，用户所要编的程序 只是，内存中输入映射区到输出映射区的变换，特别是怎么按输入的时序变 换成输出的时序。这是一个数据及逻辑处理问题。由于 PLC 有强大的指令系 统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的，而且也是较为容易的。 1.2 PLC 的特点和功能 一、功能丰富 PLC 的功能非常丰富。这主要与它具有丰富的处理信息的指令系统及存 储信息的内部器件有关。 它的指令多达几十条、几百条，可进行各式各样的逻辑问题的处理，还 可进行各种类型数据的运算。凡普通计算机能做到的，它也都可作到。 它的内部器件，即内存中的数据存储区，种类繁多，容量宏大。I/O 继电器， 可以用以存储入、出点信息的，少的几十、几百，多的可达几千、几万，以 至 10 几万。这意味着它可进行这么多 I/O 点的入出信息变换，进行这么大 规模的控制。 它的内部种种继电器，相当于中间继电器，数量更多。内存中一个位就可作 为一个中间继电器，怎么不多！ 它的计数器、定时器也很多，是继电电路所望尘莫及的。小小的箱体或 模块，其内部定时器、计数器可达成百、成千。这也是因为只要用内存中的 一个字，再加一些标志位，即可成为定时器、计数器，所以才那么多。而且， 这些内部器件还可设置成丢电保持的，或丢电不保持的，即上电后予以清零 的。以满足不同的使用要求。这些也是继电器件所难以做到的。它的数据存 储区还可用以存储大量数据，几百、几千、几万字的信息都可以存，而且， 掉电后还不丢失。 PLC 还有丰富的外部设备，可建立友好的人机界面，以进行信息交换。 可送入程序，送入数据，可读出程序，读出数据。而且读、写时可在图文并 茂的画面上进行。数据读出后，可转储，可打印。数据送入可键入，可以读 卡入，等等。 PLC 还具有通讯接口，可与计算机链接或联网，与计算机交换信息。自身也 可联网，以形成单机所不能有的更大的、地域更广的控制系统。PLC 还有强 大的自检功能，可进行自诊断。其结果可自动记录。这为它的维修增加了透 明度，提供了方便。丰富的功能为 PLC 的广泛应用提供了可能；同时，也为 工业系统的自动化、远动化及其控制的智能化创造了条件。像 PLC 这样集丰 富功能于一身，是别的电控制器所没有的；更是传统的继电控制电路所无法 比拟的。 二、使用方便 用 PLC 实现对系统的控制是非常方便的。这是因为：首先 PLC 控制逻辑 的建立是程序,用程序代替硬件接线。编程序比接线，更改程序比更改接线， 当然要方便得多！ 其次 PLC 的硬件是高度集成化的，已集成为种种小型化的模块。而且， 这些模块是配套的，已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块， PLC 厂家多有现货供应，市场上即可购得。所以，硬件系统配置与建造也非 常方便。 正因如此，用可编程序控制器才有这个“可“字。对软件讲，它的程序可编， 也不难编。对硬件讲，它的配置可变，而且也易于变。 具体地讲，PLC 有五个方面的方便： （1）配置方便：可接控制系统的需要确定要使用哪家的 PLC，那种类型 的，用什么模块，要多少模块，确定后，到市场上定货购买即可。 （2）安装方便：PLC 硬件安装简单，组装容易。外部接线有接线器，接 线简单，而且一次接好后，更换模块时，把接线器安装到新模块上即可，都 不必再接线。内部什么线都不要接，只要作些必要的 DIP 开关设定或软件设 定，以及编制好用户程序就可工作。 （3）编程方便：PLC 内部虽然没有什么实际的继电器、时间继电器、计 数器，但它通过程序（软件）与系统内存，这些器件却实实在在地存在着。 其数量之多是继电器控制系统难以想象的。即使是小型的 PLC，内部继电器 数都可以千计，时间继电器、计数也以百计。而且，这些继电器的接点可无 限次地使用。PLC 内部逻辑器件之多，用户用起来已不感到有什么限制。唯 一考虑的只是入出点。而这个内部入出点即使用得再多，也无关紧要。大型 PLC 的控制点数可达万点以上，哪有那么大的现实系统？若实在不够，还可 联网进行控制，不受什么限制。PLC 的指令系统也非常丰富，可毫不困难地 实现种种开关量，以及模拟量的控制。PLC 还有存储数据的内存区，可存储 控制过程的所有要保存的信息。总之，由于 PLC 功能之强，发挥其在控 制系统的作用，所受的限制已不是 PLC 本身，而是人们的想象力，或与其配 套的其它硬件设施了。 PLC 的外设很丰富，编程器种类很多，用起来都较方便，还有数据监控 器，可监控 PLC 的工作。使用 PLC 的软件也很多，不仅可用类似于继电电路 设计的梯形图语言，有的还可用 BASIC 语言、C 语言，以至于自然语言。这 些也为 PLC 编程提供了方便。 PLC 的程序也便于存储、移植及再使用。某定型产品用的 PLC 的程序完 善之后，凡这种产品都可使用。生产一台，拷贝一份即可。这比起继电器电 路台台设备都要接线、调试，要省事及简单得多。 （4）维修方便：这是因为： PLC 工作可靠，出现故障的情况不多，这大大减轻了维修的工作量。 这在讲述 PLC 的第三个特点时，还将进一步介绍。 即使 PLC 出现故障，维修也很方便。这是因为 PLC 都设有很多故障提 示信号，如 PLC 支持内存保持数据的电池电压不足，相应的就有电压低信号 指示。而且，PLC 本身还可作故障情况记录。所以，PLC 出了故障，很易诊 断。同时，诊断出故障后排故也很简单。可按模块排故，而模块的备件市场 可以买到，进行简单的更换就可以。至于软件，调试好后不会出故障，再多 只要依据使用经验进行调整，使之完善就是了。 （5）改用方便：PLC 用于某设备，若这个设备不再使用了，其所用的 PLC 还可给别的设备使用，只要改编一下程序，就可办到。如果原设备与新 设备差别较大，它的一些模块还可重用。 三、工作可靠 用 PLC 实现对系统的控制是非常可靠的。这是因为 PLC 在硬件与软件两 个方面都采取了很多措施，确保它能可靠工作。事实上，如果 PLC 工作不可 靠，就无法在工业环境下运用，也就不成其为 PLC 了。 (1) 在硬件方面：PLC 的输入输出电路与内部 CPU 是电隔离。其信息靠光耦 器件或电磁器件传递。而且，CPU 板还有抗电磁干扰的屏蔽措施。故可确保 PLC 程序的运行不受外界的电与磁干扰，能正常地工作。PLC 使用的元器件 多为无触点的，而且为高度集成的，数量并不太多，也为其可靠工作提供了 物质基础。 在机械结构设计与制造工艺上，为使 PLC 能安全可靠地工作，也采取 了很多措施，可确保 PLC 耐振动、耐冲击。使用环境温度可高达摄氏 50 多 度，有的 PLC 可高达 80-90 度。 有的 PLC 的模块可热备，一个主机工作，另一个主机也运转，但不参 与控制，仅作备份。一旦工作主机出现故障，热备的可自动接替其工作。 还有更进一步冗余的，采用三取一的设计，CPU、I/O 模块、电源模块都冗余 或其中的部分冗余。三套同时工作，最终输出取决于三者中的多数决定的结 果。这可使系统出故障的机率几乎为零，做到万无一失。当然，这样的系统 成本是很高的，只用于特别重要的场合，如铁路车站的道叉控制系统。 （2）软件方面： PLC 的工作方式为扫描加中断，这既可保证它能有序地工作，避免继电 控制系统常出现的“冒险竞争“，其控制结果总是确定的；而且又能应急处理 急于处理的控制，保证了 PLC 对应急情况的及时响应，使 PLC 能可靠地工作。 为监控 PLC 运行程序是否正常，PLC 系统都设置了“看门狗 “（Watchingdog）监控程序。运行用户程序开始时，先清“看门狗“定时器， 并开始计时。当用户程序一个循环运行完了，则查看定时器的计时值。若超 时（一般不超过 100ms） ，则报警。严重超时，还可使 PLC 停止工作。用户可 依报警信号采取相应的应急措施。定时器的计时值若不超时，则重复起始的 过程，PLC 将正常工作。显然，有了这个“看门狗“监控程序，可保证 PLC 用 户程序的正常运行，可避免出现“死循环“而影响其工作的可靠性。 PLC 还有很多防止及检测故障的指令，以产生各重要模块工作正常与否 的提示信号。可通过编制相应的用户程序，对 PLC 的工作状况，以及 PLC 所 控制的系统进行监控，以确保其可靠工作。PLC 每次上电后，还都要运行自 检程序及对系统进行初始化。这是系统程序配置了的，用户可不干预。出现 故障时有相应的出错信号提示。 正是 PLC 在软、硬件诸方面有强有力的可靠性措施，才确保了 PLC 具有 可靠工作的特点。它的平均无故障时间可达几万小时以上；出了故障平均修 复时间也很短，几小时以至于几分钟即可。 四、经济合算 高新技术的使用必将带来巨大的社会效益与经济效益，这是科技是第一生产 力的体现，也是高新技术生命力之所在。PLC 也是如此。尽管使用 PLC 首次 投资要大些，但从全面及长远看，使用 PLC 还是经济的。这是因为： 使用 PLC 的投资虽大，但它的体积小、所占空间小，辅助设施的投入少； 使用时省电，运行费少；工作可靠，停工损失少；维修简单，维修费少；还 可再次使用以及能带来附加价值等等，从中可得更大的回报。所以，在多数 情况下，它的效益是可观的。 1.3 PLC 应用领域 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 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 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 ， 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 PLC 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 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 PLC 控制的广告牌饰灯的总体设计 2.1 设计要求 本控制系统主要是用于控制广告灯按顺序闪烁。能让你在不用人控制 的情况下，进行灯的自动闪烁，达到宣传的目的。 此设计是用 PLC 控制一个自动闪烁的广告牌，其内容为“点亮广告标语 示范” ，这 8 个字用 8 个灯点亮并实现闪烁, 24 只流水灯，每 4 只灯为一组， 用 PLC 对灯光广告牌进行控制。 其闪烁要求为： 启动时 1、广告牌中间 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，全灭后停亮 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。 2.2 I/O 分配表及 PLC 型号选择 输入信号 输出信号 输入接点 输入开关名称 输出接口 元件文字符号 输入点编号 X000 启动按钮 SB1 “点”字彩灯 EL1 Y0 X001 停止按钮 SB2 “亮”字彩灯 EL2 Y1 X002 单步/连续开关 SB3 “广”字彩灯 EL3 Y2 X003 步进按纽开关 SB4 “告”字彩灯 EL4 Y3 “标”字彩灯 EL5 Y4 “语”字彩灯 EL6 Y5 “示”字彩灯 EL7 Y6 “范”字彩灯 EL8 Y7 2.3 PLC 端子接线图 本设计采用的是三菱 FX2N 系列 PLC 硬件组成，FX2N 主体由三部分组成， 主要包括中央处理器 CPU、存储系统和输入、输出接口。PLC 的基本结构如 图 1-1 所示。系统电源有些在 CPU 模块内，也有单独作为一个单元的，编程 器一般看作 PLC 的外设。PLC 内部采用总线结构，进行数据和指令的传输。 外部的开关信号、模拟信号以及各种传感器检测信号作为 PLC 的输入变 量，它们经 PLC 的输入端子进入 PLC 的输入存储器，收集和暂存被控对象实 际运行的状态信息和数据；经 PLC 内部运算与处理后，按被控对象实际动作 要求产生输出结果；输出结果送到输出端子作为输出变量，驱动执行机构。 PLC 的各部分协调一致地实现对现场设备的控制。 （1）中央处理器 CPU CPU 的主要作用是解释并执行用户及系统程序，通过运行用户及系统程 序完成所有控制、处理、通信以及所赋予的其它功能，控制整个系统协调一 致地工作。常用的 CPU 主要有通用微处理器、单片机和双极型位片机。 （2）存储器模块 随机存取存储器 RAM 用于存储 PLC 内部的输入、输出信息，并存储内部 继电器（软继电器） 、移位寄存器、数据寄存器、定时器计数器以及累加 器等的工作状态，还可存储用户正在调试和修改的程序以及各种暂存的数据、 中间变量等。 只读存储器 ROM 用于存储系统程序。可擦除可编程序的只读存储器 EPROM 主 要用来存放 PLC 的操作系统和监控程序，如果用户程序已完全调试好，也可 将程序固化在 EPROM 中。 （3）输入输出模块 可编程序控制器是一种工业控制计算机系统，它的控制对象是工业生产 过程，与 DCS 相似，它与工业生产过程的联系也是通过输入输出接口模块 (I/O)实现的。I/O 模块是可编程序控制器与生产过程相联系的桥梁。 PLC 连接的过程变量按信号类型划分可分为开关量（即数字量） 、模拟量和脉 冲量等，相应输入输出模块可分为开关量输入模块、开关量输出模块、模拟 量输入模块、模拟量输出模块和脉冲量输入模块等。 （4）编程器 编程器是 PLC 必不可少的重要外部设备。编程器将用户所希望的功能 通过编程语言送到 PLC 的用户程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、 读出、修改，还能对 PLC 的工作状态进行监控，同时也是用户与 PLC 之间进 行人机对话的界面。随着 PLC 的功能不断增强，编程语言多样化，编程已经 可以在计算机上完成。 图 1 三菱 FX2N 的内部组成图 2.4 PLC 端子接线图 8 彩色广告自动闪烁灯三菱 FX2N 系列 PLC 控制接线图 如图 2 所示。 图 2 PLC 端子接线图 2.4 控制流程图 Y N N N N N N N Y 2.5 三菱 FX2N 系列指令表 开始 手动 D1 灯亮 1S 自动 D1 灯正常 D8 灯正常 常 常 常 所有灯亮正常 常 6 次到没 D7 灯正常 常常 报警 D2 灯亮 报警 D7 灯亮 D8 灯亮 报警 报警 所有灯亮 1s 报警 灯全灭 D2 灯正常 广告自动闪烁灯三菱 FX2N 系列 PLC 控制指令表 0 LD X000 1 OR M0 2 ANI X001 3 OUT M0 4 LD MO 5 ANI T1 6 OUT T0 K5 9 LD T1 10 PLS M1 12 LD M0 13 ANI M3 14 ANI M4 15 ANI M5 16 ANI M6 17 ANI M7 18 ANI M8 19 ANI M9 20 ANI M10 21 ANI M11 22 ANI M12 23 ANI M13 24 ANI M14 25 ANI M15 26 OUT M2 27 LD M1 28 ANI M15 29 SFTL M2 M3 K13 K1 38 LD M2 39 OR T2 40 OUT Y000 41 LD M3 42 OR T2 43 OUT Y001 44 LD M4 45 OR T2 46 OUT Y002 47 LD M5 48 OR T2 49 OUT Y003 50 LD M6 51 OR T2 52 OUT Y004 53 LD M7 54 OR T2 55 OUT Y005 56 LD M8 57 OR T2 58 OUT Y006 59 LD M9 60 OR T2 61 OUT Y007 62 LD M10 63 OR T2 64 OUT Y010 65 LD M11 66 OR T2 67 OUT Y011 68 LD M12 69 OR T2 70 OUT Y012 71 LD M13 72 OR T2 73 OUT Y013 74 LD M14 75 OR T2 76 OUT Y014 77 LD M15 78 ANI T3 79 OUT T2 K3 82 LD T2 83 OUT T3 K3 86 LD T3 87 OUT C0 K3 90 LD C0 91 ZRST M3 M15 96 END 2.6 广告灯牌分布图： 每四个 led 灯分为一组，总共六组。 2.7 梯形图 22 1721 20 19 18 13 14 15 16 2324 4 3 2 1 灯 2 灯 3 灯 8 灯 4 灯 5 灯 6 灯 7 灯 1 6 7 8 111095 12 2.8 调试与完善 广告牌饰灯的程序是由三菱 PLC 编程软件 GX-DEVELOPER7 编制完成， 广告灯的程序正常工作时程序存放在存储卡中，若要修改程序，先将 PLC 设 定在 STOP 状态下，运行三菱 PLC 编程软件 GX-DEVELOPER7 编程软件，打开 广告灯的程序，即可在线调试，也可用编程器进行调试。 广告灯的程序也可以采用步进指令进行编写。整个程序的设计充分体 现了定时器在可编程控制器中的重要作用。将各个输入输出端子和实际控制 系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。 2.9 程序运行和控制原理说明 本程序在启动按钮按下以后，广告牌中间 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，全灭后停亮 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。达到了设计要求。 结论 基于如上所述的电路原理，开发出基于 PLC 控制的广告牌饰灯，可广泛 用于商场、学校、医院、大街等地方，具有自动循环、自动报警等功能，采 用 PLC 控制，更具有灵敏度高、量程宽、稳定性好、经久耐用等特点，这些 都是本设计中的 PLC 控制的广告牌饰灯所具有的其它控制广告牌灯饰无法比 拟的优点。 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。然而，PLC 控制的广告牌饰灯设 计水平还需要提高，比如说对 PLC 应用指令的不熟悉，大大阻碍了我对复杂 程序设计的程度。 在我设计期间，得到了游老师老师的帮助，在忙碌的工作之余，给予我 专业知识上的指导，而且教给我学习的方法和思路，使我在科研工作及设计 过程中不断有新的认识和提高。在此，我对游老师表示由衷的谢意！ 参考文献 1 张运刚，宋小春.PLC 职业技能培训及视频精讲M. 北京：人民邮电出版 社，2010 2 王阿根.PLC 控制程序精编M.北京：电子工业出版社， 2009：64-67. 3 严盈富.PLC 入门M.北京：人民邮电出版社，2005 4 三菱公司编.三菱 FX 系列可编程序控制器编程手册.1995. 5 三菱公司编.三菱可编程序控制器软件使用手册.1997. 6 张万忠.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2002. 致 谢 经过将近三个月的努力，基于 PLC 控制的广告牌饰灯的设计终于完成了。 在设计过程中，碰到了很多问题，感谢我的指导老师游珍珍的细心指导，感 谢我的同学给予我正确建议。在论文的修改过程中，多谢游珍珍老师不辞辛 苦的批正，多谢我的同学为我提供信息使我能尽快的完成论文写作。 论文的顺利完成有我个人的辛劳，同时也离不开老师与同学的支持，在 此我对各位老师同学表示我最真诚的谢意，并祝愿他们工作顺利、身体健康！ 本系统的基本原理是采用三菱 FX2N 型可编程控制器实现广告灯闪烁的顺序， 在没有人为的控制下，自动进行闪烁，实现想要表达的效果。 本科学生毕业论文（设计） 题 目 (中 文 ): 基于 Dreamweaner8 对教材的网页设计 (英 文 ): Based on Dreamweaver8 to teaching materials web design 姓 名 学 号 院 （ 系 ） 专 业 、 年 级 指 导 教 师 年 4 月 28 日 本 科 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计） ，是本人在指导 老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识 产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其它个 人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名 年 月 日 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 任 务 书 课题名称： 基于 PLC 控制的广告牌饰灯的设计 学生姓名： 系 别： 专 业： 指导教师： 年 4 月 30 日 本 科 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 任 务 书 1、 主 题 词 、 关 键 词 ： 可编程控制器（PLC） 、广告灯、自动控制。 2、 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 内 容 要 求 ： 1、本控制系统主要是用于控制广告灯按顺序闪烁。能让你在不用人控制的情况下， 进行灯的自动闪烁，达到宣传的目的。 2、基于 plc 的控制设计。 3、文献查阅指引： 4、 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 进 度 安 排 ： 1、2011 年 11 月 30 日指导教师给学生下达任务书，2008 年 12 月 28 日完成 开题。开题时间：2011 年 12 月 28 日 2、第 8 期第 8 周中期检查（12 年 4 月 3 日），指导教师填写好中期检查表。 3、第 9 周（2012 年 4 月 10 日）拿出初稿。 4、第 10 周（4 月 17 日），正式答辩前，学生根据自身完成的情况提出答辩 申请，并填写“学生答辩申请及资格审查表”。 5、第 11 周（4 月 22 日）学生毕业论文(设计)定稿； 6、第 11 周准备答辩； 7、答辩时间：5 月 4 日-10 日。 教 研 室 意 见 ： 负 责 人 签 名 ： 注：本 任 务 书 一 式 三 份 ， 由 指 导 教 师 填 写 ， 经 教 研 室 审 批 后 一 份 下 达 给 学 生 ， 一 份 交 指 导 教 师 ， 一 份 留 系 里 存 档 。 本 科 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 开 题 报 告 书 论 文 （ 设 计 ） 题 目 基于 PLC 控制的广告牌饰灯的设计 作 者 姓 名 所 属 系 、 专 业 、 年 级 指 导 教 师 姓 名 、 职 称 预计字数 开题日期 选题的根据： 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。企业为宣传自己企业的形象和产品,均采用广告手法之一:霓虹灯广告屏来实 现这一目的.当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告均可以见到,一种 是采用霓虹灯管做成的各种形状和多中彩色的灯管,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。这些灯的亮灭,闪烁时间及流动方 向等均可以通过 PLC 来达到控制的要求. 选择这个题目作为毕业设计，即能通过设计熟悉学习过的 PLC 知识，还能提高自己 的设计能力，并且 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。PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的 将来，是无法取代的。在一定程度上提高自己以后在找工作的成功率。所以我选择了 这个题目。 主要内容： 本设计是用 PLC 控制一个自动闪烁的广告牌，其内容为“点亮广告标语示范” ， 这 8 个字用 8 个灯点亮并实现闪烁。其闪烁要求为：启动时 1、广告牌中间 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，全灭后停亮 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。 研究方法： （1）理论准备阶段，查阅资料； （2）确定系统各个部分，并开始进行系统设计； （3）对整个系统进行编程和调试,模拟测试其正确性。 完成期限和采取的主要措施： 完成期限：2011 年 10 月到 2012 年 5 月 主要措施：严格遵照湖南科技学院毕业论文(设计)工作管理办法的指示精神，结合个人的实际 情况，完成这项设计所采取的主要措施有两条：一是密切联系。联系本组设计成员及毕业设计指导 导师，寻求有关毕业设计信息，确定设计课题方向与设计内容；二是虚心学习。利用课余时间到图 书馆和网络上查阅资料，并虚心向老师请教和同学进行学习交流，保障毕业设计的顺利完成。 主要参考资料： 指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见： 签 名： 年 月 日 开 题 报 告 会 纪 要 时间 年 12 月 28 日 地点 姓 名 职务（职称） 姓 名 职务（职称） 姓 名 职务（职称） 宫彦军 副教授 讲师 贾竹君 陈爱武 讲师 讲师 周玲 游珍珍 硕士 与 会 人 员 会议记录摘要： 会议主持人： 记 录 人： 年 月 日 指 导 小 组 意 见 负责人签名： 年 月 日 系 部 意 见 负责人签名： 年 月 日 注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份 毕业论文（设计）中期检查表 毕业论文（设计） 题 目 基于单片机的液体流量检测仪 学生姓名 学 号 系 别 专 业 指导教师 检查日期 指导教师检查情况记载及修改意见： 已经完成的工作： 1. 完成控制广告牌饰灯结构研究； 2. 初步完成各模块的设计； 3. 论文大部分内容已经完成。 下一步工作： 1. 继续理清论文整体结构； 2. 继续完善论文内容； 3. 仔细对照规范格式，修正格式。 签名： 注：此表用于指导教师在 学 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 初 稿 完 成 后 对 学 生 执 行 任 务 书 情 况 进 行 中 期 检 查 时 用 ， 由 指 导 教 师 填 写 。 毕业设计（论文）指导过程记录表 毕业论文(设计)题目 基于 PLC 控制的广告牌饰灯的设计 学生姓名 学号 专业班级 指导教师 职称 系（教研室） 指导内容 记录( 一) 对论文设计进度安排，完成开题报告。 学 生