plc广告霓虹灯的毕业设计.doc

目 录摘要：.2关键词：.2一、绪论.2 （一）plc的开发背景.2 （二）选题对象及Plc相关系列产品的介绍.3 1.选题对象.3 2.三菱plc的介绍.3 3.plc的功能.4 4.plc的特点.5 （三）Plc与单片机的比较.5 (四）系统所需硬件即注意事项.6二、plc控制霓虹灯的控制要求和内容及硬件设计.8 （一）控制要求.8 （二）主要内容.8 （三）硬件设计.8 1. PLC的型号及I/O口分配表.8 2.PLC控制接线图.8三、软件设计.9 （一） PLC控制梯形图.9 （二）PLC控制指令表.11四、总结与体会.12五、参考文献.13plc广告霓虹灯的设计 摘要：随着社会主义市场经济的不断繁荣和发展,各大中小城市都在进行亮化工程。各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。霓虹灯的闪烁不能说用人工控制，那样不会呈现给人们美的视觉，而用电气控制的话，中间使用的继电器，会有机械磨损，而霓虹灯的闪烁时间间隔是相当的短，几乎是零点几秒，这样看来使用电气控制是不太可能了，当然随着一种需要必然会有一种东西的出现。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。 关键词：PLC；可编程控制器；霓虹灯1、 绪论 （一）plc的开发背景 PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程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贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。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。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，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。 (二) plc相关系列产品的介绍 （1）选题对象 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,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。选择这个题目作为毕业设计，既能通过这次设计复习学过的PLC知识，而且还能提高自己的设计水平，并且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 (2)三菱plc的介绍三菱PLC英文名又称：Mitsubish Power Line Communication，是三菱电机在大连生产的主力产品。三菱PLC在中国市场常见的有以下型号：FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3U FR-FX2NC FR-A FR-Q三菱PLC主要特点 结构灵活，不受环境的限制，有电即可组建网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率，在移动性方面可与WLAN媲美。 传输质量高、速度快、带宽稳定，可以很平顺的在线观赏DVD影片，它所提供的14Mbps带宽可以为很多应用平台提供保证。最新的电力线标准HomePlug AV传输速度已经达到了200Mbps；为了确保QoS，HomePlug AV采用了时分多路访问（TDMA）与带有冲突检测机能的载体侦听多路访问（CSMA）协议，两者结合，能够很好地传输流媒体。 范围广，无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设N多个AP才能满足需求，而且同样不能避面信号盲区的存在。而电力线是最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一处有电力线的地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大的发展空间。终端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。 低成本。充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏，同时也节省了人力。相对传统的组网技术，PLC成本更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。目前国内已开通电力宽带上网的地方，其包月使用费用一般为50-80元/月左右，这样的价格和很多地方的ADSL包月相持平。 适用面广。PLC作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里”的解决方案，广泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。它是利用电力线作为通信载体，使得PLC具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.545Mbps的高速网络接入，来浏览网页拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的“四网合一”。 图1 FX2N系列 FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。 （3）plc的功能 1.为大量实际应用而开发的特殊功能 开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要-模拟I/O，高速计数器。定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。连接到世界上最流行的开放式网络 CC-Link，Profibus Dp和DeviceNet或者采用传感器层次的网络解决您的通信需要。 2.其他功能内置式24V直流电源24V、400mA直流电源可用于外围设备，如传感器或其它元件。快速断开端子块因为采用了优良的可维护性快速断开端子块，即使接着电缆也可以更换单元。时钟功能和小时表功能在所有的FX2NPLC中都有实时时钟标准。时间设置和比较指令易于操作。小时表功能对过程跟踪和机器维护提供了有价值的信息。持续扫描功能为应用所需求的持续扫描时间定义操作周期。输入滤波器调节功能可以用输入滤波器平整输入信号（在基本单元中x000到x017）。注解记录功能元件注解可以记录在程序寄存器中。在线程序编辑在线改变程序不会损失工作时间或停止生产运转。RUN/STOP开关面板上运行/停止开关易于操作。远程维护远处的编程软件可以通过调制解调器通信来监测、上载或卸载程序和数据密码保护使用一个八位数字密码保护您的程序 （4）PLC的特点 1可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 3易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 5体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。（三）plc与单片机的比较 PLC是可编程逻辑控制器的英文缩写，价格高，体积相对较大，但功能丰富，可实现各种复杂的控制，运行可靠，可以适应各种恶劣的环境，目前广泛代替了传统的继电器控制方式，在工业生产上应用广泛。单片机是单芯片电子计算机的简称，也可以实现自动控制，与PLC相比，它的特点是体积小、价格低（只要十几块甚至几块钱就能买到一片，而PLC动辄上千甚至更贵），但对运行环境的要求较高。目前主要用于家用电器等不太复杂的控制。（四）系统所需硬件我们制作广告霓虹灯主要需要的硬件有LED玻璃灯管、PLC、电极头、导线。LED玻璃灯管的作用是当接通电源时，灯管发出不同的颜色形成不同的图案，起到照明作用。PLC的作用是存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。电极头的作用是焊接作用。导线起着连接电路的作用。 图 2 系统硬件注意事项：1、 霓虹灯属于高压用电产品，通常电压在15000V，电流较低，一般在0.03至0.8A范围内。 2、霓虹灯灯管常用规格有直径6、7、8、9、10、12、15毫米等；3、霓虹灯变压器有电子、电感变压器，电子变压器通常为2米，6米，8米，12米之分。电感为12米负载； 4、霓虹灯为冷阴极灯，使用过程中，不会产生高热量； 5、霓虹灯因为是高压用电，所以在室外使用时，严禁在雨、雪天使用（经过特殊处理的除外）；6、霓虹灯高压线有些品牌在特定条件下会产生明火，甚至使用灭火器也难以扑灭，此时，您只需断开霓虹灯电源即可； 7、发现霓虹灯有损坏，应尽快通知售后服务商进行维修工作，以避免影响其它部分，造成更大的损坏；8、霓虹灯的通常使用寿命为5年，如果霓虹灯售后服务负责，且每年进行必要的检修、维护，会很大程度提高整体霓虹灯使用寿命； 9、无论在任何地方，只要用电允许，均可以设立霓虹灯。（国家规划区或相关部门规划区内禁止的除外）； 10、在您选择霓虹灯保修服务商时，请千万不要仅仅由服务价格考虑，要综合考虑。通常考虑的因素有：被选对象的知名度、公司规模、保修报价、服务口头承诺（仅供参考）、合同范本、附加的增值服务时候合理等因素综合考虑。二、plc控制霓虹灯的控制要求和内容及硬件设计 （一）控制要求：PLC可用于广告招牌灯自动闪烁控制，而且也可用于工厂，学校，机关，商业等招牌灯的自动闪烁控制。 （二）主要内容：用PLC控制一个广告自动闪烁招牌“北京欢迎你”，这五个字用五个灯点亮并实现闪烁，其闪烁要求为在代开闪烁开关后，首先“北”字亮1s，接着是“京”字亮1s，再接着是“欢”字亮1s，再接着是“迎”字亮1s，最后是“你”字亮1s.如此循环进行。 表1 “北京欢迎你”闪烁表灯号步序12345HL1亮HL2亮HL3亮HL4亮HL5亮 （三）硬件设计1.商业广告灯自动闪烁三菱FX2N系列PLC控制I/O口分配表（此次设计采用三菱FX2N系列PLC编程） 表2 plc控制I/O分配表输入信号输出信号名称代号输入点编号名称代号输出点编号启动按钮 SB0 X0“北”字彩灯 HL1 Y0停止按钮 SB1 X1“京”字彩灯 HL2 Y1“欢”字彩灯 HL3 Y2“迎”字彩灯 HL4 Y3“你”字彩灯 HL5 Y42. 商业广告灯自动闪烁三菱FX2N系列PLC控制接线图 如图3所示 HL1SB0SB1HL2HL4HL5220VHL3X0com1X1Y0X2Y1X3Y2Y3Com2FuY4com图 3 plc控制接线图三、软件设计（一）商业广告灯自动闪烁三菱FX2N系列PLC控制梯形图如图4所示图4 plc控制梯形图（二） 商业广告灯自动闪烁三菱FX2N系列PLC控制指令表四、心得与体会经过这次的课程设计，使得我对PLC的掌握进一步的增强，加深了对PLC它们的理解，并使我熟悉和掌握了PLC基本指令的使用，掌握了PLC的I/O分配，并对PLC产生了浓厚的兴趣，提高了我的动手和动脑能力，更让我们体会到了理论与实践相结合的重要性，使我得到了一次用专业知