基于PLC彩灯控制

1、1 引言基于plc控制的彩灯广告，就是运用plc的逻辑控制功能对彩灯广告的运行按给定要求自动运行。1.1 基于plc彩灯广告控制器设计目的主要是通过设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。培养学生独立地解决实际问题的能力；掌握初步掌握plc电气电路的设计方法及其编程方法和程序的调试；1.2 基于plc彩灯广告控制器设计内容1.2.1根据课程设计的目的和plc的原理理清思路。1.2.2 选取plc型号，完成硬件设计。1.2.3 画出流程图，时序图，及编好梯形图。1.2.4 进行仿真及调试。1.3 基于plc彩灯广告控制器设计实现的目标广告屏有8根彩灯管，

2、从左到右排列，编号为18号。系统启动后，灯管点亮的顺序依次为：1号2号3号.7号8 号，时间间隔为1s。8根彩灯全亮后，持续10s。然 后按照8号7号6号.2号1号的顺序依次 熄灭，时间间隔为1s。灯管全部熄灭后，等待2s， 再从8号灯管开始，按照8号7号6号.2号 1号的顺序依次点亮，时间间隔为1s。全部点亮后 持续20s，再按照1号2号3号.7号8号的 顺序熄灭，时间间隔仍为1s。灯管全部熄灭后，等 待2s，再重新开始上述过程的循环。2 系统总体方案设计2.1 plc概述2.1.1 plc的基本结构plc主要由cpu模块、输入/输出（i/o）模块、编程器和电源四大部分组成（图2.1）。可编

3、程序控制器编程器接触器电磁阀电源接触器电源限位开关选择开关按钮输 入 模块plc模块输 出 模块图2.1 plc的基本结构图2.1.2 plc的特点(1)编程方法简单易学-梯形图语言（面向用户的高级语言）(2)硬件配套齐全，用户使用方便(3)通用性强，适用性强(4)可靠性高，抗干扰能力强(5)系统的设计、安装、调试工量小(6)维修工量小，维修方便(7)体积小、重量轻、功耗小2.1.3 plc应用领域plc应用范围不断扩大，价格下降，功能大大加强，其应用范围有：(1)开关量逻辑控制(2)运动控制(3)闭环过程控制(4)数据处理(5)通信联网2.2 硬件控制功能介绍2.2.1系统硬件配置及组成原理

4、（1）plc选型plc的主要国外生产厂家包括美国的rock-well公司、德国的西门子公司、日本的三菱公司和欧姆龙公司。我国有不少厂家研制和生产过plc，近年来国产plc有了很大的发展，但我国使用的plc主要还是国外的品牌的产品。考虑到国外产品的成熟性好，并且本次课程设计只需属小型系统，故采用三菱公司的fx系列小型plc。表2.1 fx1n ，fx1s与 fx2n的基本性能项目fx1nfx1sfx2ni/o设置与用户选择有关，最多128点与用户选择有关，最多30点与用户选择有关，最多256点100ms定时器t0t62，63点t0t199，200点t0t199，200点通用辅助继电器m0m383

5、，384点m0m383，384点m0m499，500点指令mov有有有ror无无有rol无无有在编程当中需要用到ror和rol指令，由表2.1可知只有fx2n系列满足要求，故选用fx2n系列的plc。其次在编程当中需要用到mov hff00 k4y0指令，所以需要用到16个输出口，综上所述选用fx2n-32mr系列的plc。（2）组成原理plc彩灯广告控制编程采用指令控制，采用plc能充分利用它的优点。在这里我们采用三菱公司的fx2n-32mr系列的可编程控制器，它吸收了整体式和模块式plc的优点，安装比较方便，它的基本指令执行时间为0.08s 每条指令，内置的用户存储器为8k步，可以扩展到1

6、6k步。fx2n-32mr系列的可编程控制器，输入点数为16，输出点数为16。编制梯形图，并进行仿真和调试。综上，得到系统硬件配置如表2.2所示：表2.2 硬件配置表名 称数 量dc24v电源1pc/ppi编程电缆1fxgp-win-c编程软件1pc机1输出显示灯82.3系统变量定义及分配表根据控制要求对彩灯广告控制系统的i/o进行分配（表2.3）。表2.3 i/o地址分配表输入/输出设备/器件名称输入/输出映像寄存器i/o地址符号名输入起动开关x1i0.1sb1停止开关x2i0.2sb2输出第一盏灯y0q0.0l1第二盏灯y1q0.1l2第三盏灯y2q0.2l3第四盏灯y3q0.3l4第五盏

7、灯y4q0.4l5第六盏灯y5q0.5l6第七盏灯y6q0.6l7第八盏灯y7q0.7l82.4 plc外部电路连线根据设计思想连接plc外部电路（如图2.2所示）。fx2n-32mrdc 24v x1 com0 com1x2y0y1y2y3com2y4y5y6com y7l1l2l3l4l5l6l7l8图2.2 plc 外部接线图x2sb2sb13 控制系统设计3.1 控制程序流程图设计根据设计要求，可设计出流程图如图3.1所示。y图3.1 流程图给y17y00赋初值hff00右移一位，t2定时1st1定时10sn左移一位，t0定时1sy00为0?y07为1?t3定时2s右移一位，t4定时1

8、sy00为1?t4定时20s左移一位，t5定时1sy07为0?开始结束yyynnn3.2 控制程序时序图设计在程序设计中首先要设计出程序图，由程序图相应的画出时序图，各时间段分别由不同的定时器定时,同时对应不同的输出状态，可得状态表如表3.1所示。表3.1 状态表时间段07s717s1724s2426s2633s3353s5360s6062s定时器t0间隔定时1st1延时10st2间隔定时1st3延时2st4间隔定时1st5延时20st6间隔定时1st7延时2s输出y0y7依次为1,并保持y0y7为1y7y0依次为0,并保持y7y0为0y7y0依次为1,并保持y7y0为1y7y0依次为0,并保

9、持y7y0为0以输出映像寄存器为纵轴，时间t为横轴，设计出时序图，反映出各输出映像寄存器的状态。当按下启动按钮sb1时，假设时间为第0s，并且假设不按下停止按钮时，则可做出各阶段的时序图如图3.2和3.3所示。y0y7y2y6y4y1y3y5 0 1 2 3 4 5 6 7 17 19 21 23 26 28 30 32 53延时10s延时2s延时20st图3.2 时序图延时2sy0y2y6y4y1y3y5 54 56 58 60 62 延时2sty7图3.3 时序图3.3 控制程序设计思路由流程图到时序图再到梯形图，更进一步可以设计出梯形图。本论文采用指令编写程序，而不采用顺序控制设计法，可

10、以大大减少程序，增强程序的可读性。设计时，虽然只需要8个输出点，但采用16个输出点，即当按下启动按钮sb1，则传送指令mov hff00 k4y0使y0y7为0，而y10y17为1，利用循环移位指令ror和rol，轻松实现8盏灯的循环。当按下停止按钮sb2时，则传送指令mov h0000 k4y0使y0y17为0，所有的灯无论在什么时候都熄灭。特别的，在梯形图中采用9个辅助继电器m0m8，能够达到每一个阶段工作时即不受其他阶段的影响，也不干扰其他的阶段，从而避免互相干扰，达到自动控制的目的。当系统一个循环结束后，辅助继电器m8为1，相当于x1的功能，从而使彩灯依次循环。本设计另一大优点是，轻松

11、实现每个阶段的定时。如在第一个阶段，要求系统启动后，灯管点亮的顺序依次为：1号2号3号.7号8 号，时间间隔为1s。由t0定时器定时1s，并且重复循环，可以利用y0的常开触点与y7的常闭触点串联，当y0为常开触点闭合（第一盏灯亮）并且y7常闭触点断开（第七盏灯亮）时，定时器t0停止计时，并且串联m0作为该阶段的独特特点，即在t0在循环定时时，利用set指令使m0为1（常开触点闭合），t0循环定时后利用rst指令使m0为0(常开触点断开)，使t0不再定时。梯形图中所用到典型的指令如表3.2所示。综上所述可设计出梯形图如图3.4所示。指令名称指令符号功能数据传送指令mov hff00 k4y0给

12、y0y7赋值 0， y10y17赋值为1左循环指令rol k4y0 k1y17y0的值循环左移一位右循环指令ror k4y0 k1y17y0的值循环右移一位置位指令set m0使m0为1，并保持复位指令rst m8使m8为0，并保持复位指令rst t0使t0为0，并保持表3.2 指令一览表图3.4 梯形图4 系统调试及结果分析4.1 系统调试及解决的问题硬件调试：接通电源，检查三菱fx2n-32mr（如图4.1所示）可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。 软件调试：按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将指令读入到指定的

13、可编程控制器rom中，进行下一步的调试。 运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开三菱fx2n-32mr可编程控制器的“run”按钮。进行调试；按下启动按钮，观察运行的情况，看是否是随时按下停止按钮可以停止系统运行。系统停止运行后，按下启动按钮，看是否可以重新运行。 根据以上的调试情况，本彩灯循环点亮的plc控制系统设计符合要求。图4.1 fx2n-32mr外观图4.2 外部线路安装、系统调试与仿真图4.2中下面两排接线孔，通过防转叠插锁紧线与plc的主机相应的输入输出插孔相接。xi为输入点，yi为输出点。图中中间两排x0x13为输入按键，模拟按钮量的输入。八路一排y0y7是led指示

14、灯，接继电器输出用以模拟输出负载的通与断。图4.2中下面两排接线孔，通过防转叠插锁紧线与plc的主机相应的输入输出插孔相接。xi为输入点，yi为输出点。图4.2中间两排x0x13为输入按键，模拟按钮量的输入。八路一排y0y7是led指示灯，接继电器输出用以模拟输出负载的通与断。图4.2 基本指令编程练习的实验面板图实验时，通过专用电缆连接手持编程器与plc主机。首先将主机上x1，x2，com接口分别接到实验面板上的x1，x2，com端，其次将com0，com1及com2端连接起来，将主机上+24v，y0y7接口分别接到实验面板上的+24v，y0y7端。打开编程器，逐条输入程序，检查无误后，将可

15、编程控制器主机上的stop/run按钮拨到run位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。 图4.3 彩灯广告的控制面板图sb1sb2l1 l2 l3 l4 l5 l6 l7 l8 彩灯广告控制面板4.3控制面板设计出控制面板如图4.3所示，图中sb1为起动按钮，sb2为停止按钮，l1l2为8盏彩灯。4.4 系统方案在本设计中采用指令编程，而不采用顺序控制设计法，大大减少试验程序，减少程序所占内存，其中y0y7分别接18盏灯，而y10y17不需要接灯，只用于循环，以实现全自动控制。4.5 结果分析按下启动按钮，系统开始运行，直到8盏灯亮，如图4.4所示。图4.4 第一阶段18盏灯全亮图系统运行到第3阶段，81盏灯依次点亮5盏灯，如图4.5所示。图4.5 第三阶段81盏灯依次点亮5盏灯图结束语通过本次课程设计，把书本上的知识运用到现实实际中，让我深刻体会到plc技术的广泛应用。它不仅使我对所学过的plc知识进行了巩固，而且使我更进一步了解了彩灯广告。本设计涉及到可编程控制技器应用技术、电子技术等学科知识，让我对电气专业知识有了更进一步的理解。本次设计让我学会了很多知识，如画流程图、时序图、转换pdf文档等。设计中采用指令编程，而不采用顺序控制设计法，大