PLC控制广告牌显示

1、课程设计任务书一、设计课题广告招牌灯自动闪烁控制系统设计二、设计目的1进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力。2掌握一般电气设备电气控制系统的设计方法。3掌握一般电气设备电气控制系统的施工设计、安装与调试方法。4培养查阅图书资料、工具书的能力。5培养工程绘图、书写技术报告的能力。三、控制要求设计一个自动闪烁广告牌，其内容为“河北建筑大学欢迎您！”，这十个字用十个灯点亮并实现闪烁。其闪烁要求为：在打开闪烁开关后，首先是“河”亮1s，接着是“北”字亮1s，再接着是“建”字亮1s，如此至“！”后，“河北建筑大学欢迎您！”这十个字以0.6s的周期闪烁3次，然后重新开始，如此循环进行。四

2、、设计任务1简述本设计的意义。根据控制要求，制定合理的设计方案。2硬件选型并进行硬件电路（接口电路）设计。3控制程序的设计（并加以注释）。4监控系统设计。选择工业领域流行的组态软件，然后经过制作监控界面、画面属性设置及与PLC进行通信等步骤完成监控系统的设计（必须要有设计过程）。5模拟调试 6编写设备的电气工作原理说明及其使用说明。五、设计时间安排（共1周）序号具 体 内 容时间(天)1简述本设计的意义。根据控制要求，制定合理的设计方案。0.52硬件选型并进行硬件电路（接口电路）设计13控制程序的设计（并加以注释）。14监控系统设计。15模拟调试 16编写设备的电气工作原理说明及其使用说明0.

3、5六、输入输出信号I0.0一层上呼按钮Q0.7一层上呼指示灯I0.1二层下呼按钮Q1.0二层下呼指示灯I0.2二层上呼按钮Q1.1二层上呼指示灯I0.3三层下呼按钮Q2.0三层下呼指示灯I0.4三层上呼按钮Q2.1三层上呼指示灯I0.5四层下呼按钮Q2.2四层下呼指示灯I0.7四层上呼按钮Q2.3四层上呼指示灯I1.0五层下呼按钮Q2.4五层下呼指示灯I1.1五层上呼按钮Q2.5五层上呼指示灯I1.2六层下呼按钮Q2.6六层下呼指示灯课程设计报告第一章 PLC概述随着科技的发展，PLC的应用已经越来越广泛，尤其实在霓虹灯、广告牌中的应用更是在我们的现实生活中随处可见。所以，学会应用PLC编写最

4、简单的程序来控制广告牌的显示，是我们将所学的PLC知识应用与实践中的第一步。广告牌是近年来出现的一种商业广告与花式观赏相结合的一种产物。随着可编程控制器在我国的迅速发展，对广告牌的控制花样也越来越多，使得越来越多的控制部分需要可编程控制器来实现。本文结合任务设计书的要求，以广告牌为研究对象，采用了S7-200系列PLC作为广告牌的控制器。对广告牌闪烁的总体功能进行了分析，阐述了可编程控制器的组成和工作原理。提出了广告牌硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案，并对控制方式进行了设计和程序的编写。本设计改善了广告牌系统的控制品质，并真正地达到了实时控制的要求，对此也可以用组态王进行模拟操作。第二

5、章 广告牌设计方案2.1设计目的1进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力。2掌握一般电气设备电气控制系统的设计方法。3掌握一般电气设备电气控制系统的施工设计、安装与调试方法。4培养查阅图书资料、工具书的能力。5培养工程绘图、书写技术报告的能力。2.2设计要求设计一个自动闪烁广告牌，其内容为“河北建筑大学欢迎您！”，这十个字用十个灯点亮并实现闪烁。其闪烁要求为：在打开闪烁开关后，首先是“河”亮1s，接着是“北”字亮1s，再接着是“建”字亮1s，如此至“！”后，“河北建筑大学欢迎您！”这十个字以0.6s的周期闪烁3次，然后重新开始，如此循环进行。表2-1 广告牌闪烁示意 HL1亮亮

6、亮亮亮HL2亮亮亮亮HL3亮亮亮亮HL4亮亮亮亮HL5亮亮亮亮HL6亮亮亮亮HL7亮亮亮亮HL8亮亮亮亮HL9亮亮亮亮HL10亮亮亮亮选用的设计方案：顺序控制基本指令对系统进行控制。 第三章 系统硬件设计3.1主要选择的设备本次实验，我们选择的是西门子公司生产的S7-200。之所以选择此型号的PLC，是因为本次实验所设计的课题是对一个简单的控制广告牌显示方式进行编程与调试。并不需要大型的PLC设备，对I/O的数量需求也不是很大。而S7-200的优点就在于运行稳定，使用简单方便，价格便宜，很适用于小型控制系统。所以，本次实验选择了S7-200PLC。3.2 S7-200PLC简介S7-200 是

7、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的CPU集成了集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU 221，222具有180mA输出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。不同的设备类型。CPU 221-226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。本机数字量输入/输出点。CPU 221具有6个输入点和4个输出点，CPU 222具

8、有8个输入点和6个输出点，CPU 224具有14个输入点和10个输出点，CPU 224XP具有14个输入点和10个输出点，CPU 226具有24个输入点和16个输出点。本机模拟量输入/输出点。CPU 224XP具有2个输入点，1个输出点。中断输入。允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。高速计数器。CPU 221/222 有4个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器。有CPU224/224XP/226有6个高速计数器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。CPU 222/224/

9、224XP/226可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器（选件）对本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。为了节约成本，合理利用手中资源，在CPU型号上我们选择了CPU 224。CPU 224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。图3-1 S

10、7-200结构图S7-200 CPU模块包括一个中央处理器单元（CPU）、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。3.3 PLC选型 广告牌控制系统有2个输入信号，8个输出信号，本着够用又不浪费，投资尽量少的原则，采用型号CPU224(14入10出)的小型PLC。该型号具有14输入/10输出共24个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展到168点数字量I/O或35路模拟量I/O，6个独立的30kHz高数计数器，2路独立的20kHz高数脉冲输出，PID控制器，1个RS-485通讯/编程口，集成了点对点接口PPI通讯协议、多点接口MPI通讯协议和自由口通讯协议。表3-1

11、 输入/输出的地址分配表编号地址说明功能10路数字输出1Q0.7与灯1相连河字闪2Q1.0与灯2相连北字闪3Q1.1与灯3相连建字闪4Q2.0与灯4相连筑字闪5Q2.1与灯5相连大字闪6Q2.2与灯6相连学字闪7Q2.3与灯7相连欢字闪8Q2.4与灯8相连迎字闪9Q2.5与灯9相连您字闪10Q2,6与灯10相连！字闪2路数字输入1I1.0按钮，启动启动信号2I1.1按钮，停止停止信号3.4 PLC外围接线图 图 3.2 外围接线图第四章 系统软件设计在软件选择上我们选择了STEP7-MICRO/WIN作为PLC程序的编写程序。STEP7-Micro/WIN32是西门子公司专为SIMATIC S

12、7-200系列可编程序控制器研制开发的编程软件，它是基于Windows的应用软件，功能强大，既可用于开发用户程序，又可实时监控用户程序的执行状态。下面将介绍该软件的安装、基本功能以及如何应用编程软件进行编程、调试和运行监控等内容。其基本功能如下：1、在脱机（离线）方式下创建用户程序，修改和编辑原有的用户程序。在脱机方式时，计算机与PLC断开连接，此时能完成大部分的基本功能，如编程、编译、调试和系统组态等，但所有的程序和参数都只能存放在计算机的磁盘上。2、在联机（在线）方式下可以对与计算机建立通信关系的PLC直接进行各种操作，如上载、下载用户程序和组态数据等。3、在编辑程序的过程中进行语法检查，

13、可以避免一些语法错误和数据类型方面的错误。经语法检查后，梯形图中错误处的下方自动加红色波浪线，语句表的错误行前自动画上红色叉，且在错误处加上红色波浪线。4、对用户程序进行文档管理，加密处理等。5、设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。用HL1HL10十个字，分别做成“河北建筑大学欢迎您！”10个字。闪烁要求见下表，时间间隔为1s，反复循环进行。河、北、建、筑、大、学、欢、迎、您、！依次亮1S开始程序河、北、建、筑、大、学、欢、迎、您、！一起亮0.3S河、北、建、筑、大、学、欢、迎、您、！一起亮0.3S河、北、建、筑、大、学、欢、迎、您、！一起亮0.3S结束是否按下停止按钮NY启动计时读取时间

14、图4.1 程序流程图第五章 系统调试5.1组态的功能及特点组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，是在自动化控制系监控层一级的软件平台和开发环境，以灵活多样的组态方式(而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简洁的使用方法，其预设值的各种软件模块可以非常容易的实现和完成监控各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机I/O设备。与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软件、硬件的全部接口，进行系统集成。组态软件的目的是让用户迅速开发出适合自己需要的可靠的应用系统，具备：使用简单，用户只需编写少量自己所需要的控制算法代码甚至可以不写代码；运行可靠，用户在组态软件平台上开发的

15、应用系统可长时间的连续运行，在运行期间实现免维护；提供数据采用设备的驱动程序，以把控制现场的数据采集到计算机中，并把运算的控制结果送回到控制现场；提供自动化应用系统所需的通用监控软件的组件等特点。利用组态软件仿真PLC被控对象，不仅可以接收多种由PLC发出的控制信号，也可以相PLC发出各种命令信号，还可以与PLC之间进行各种状态数据的传输，从而反映出PLC与被控对象及控制结果之间的联系。5.2广告灯仿真系统设计仿真系统主要由两部分组成：上位机PC下位机PLC，它们通过串口进行通讯。在上位机中利用组态软件与组态环境，完成仿真画面的制作、编写必要的仿真程序并与下位机进行通讯设置。另外利用西门子ST

16、EP7-MICRO/WIN V4.0实现PLC程序输入、注释、修改编译等。下面介绍广告灯组态仿真具体实现过程。工程建立：进入组态环境在工程浏览器中选择菜单“工程/新建”，出现“新建工程”对话框。在对话框中输入工程名称：“十个广告牌显示”在工程描述中输入：工程路径自动指定为当前目录下以工程名称命名的子目录。如果你需要更改工程路径，请单击“浏览”按钮。 单击“确定”。组态王将在工程路径下生成初始数据文件。至此，新项目已经可以开始建立了。建立画面如图5.2.1图5.2.1组态新建工程示意图构造实时数据库：打开建立新的工程，点击设备目录下的COM1在COM1下打开“新建”，在设备配置向导内选择PLC中

17、西门子下S7200系列中的PPI，点击下一步，最终显示的PLC设备驱动。的PLC设备驱动如图5.2.2图5.2.2 新建设备驱动点击数字词典，打开新建建立如下变量：启动按钮、停止按钮、河、北、建、筑、大、学、欢、迎、您、！其对应寄存器分别为：M1.0、M1.1、Q0.7、 Q1.0、Q1.1、Q2.0、Q2.1、Q2.2、Q2.3、Q2.4、Q2.5、Q2.6。图5.2.3 数据词典 点击画面，打开新建，写入画面名称，确定进入编辑画面，编辑图如下画面：图5.2.4动画连接示意图依次设置动画连接，将启动按钮、停止按钮河、北、建、筑、大、学、欢、迎、您、！与上述变量依次对应。例如启动按钮设置和设置

18、文本色如下所示图5.2.5动画连接示意图图5.2.6动画连接示意图图5.2.7动画连接示意图图5.2.8动画连接示意图设置完成后，点击文件下“全部存”，然后切换到VIEW状态，点击画面，选择打开并选中相应的画面名称，进入组态监控状态。图5.2.10组态效果图第六章 PLC梯形图广告牌“河北建筑大学欢迎您！”闪烁的控制梯形图本设计采用顺序控制基本指令。其梯形图如下所示30指令语句如下所示NETWORK 1LD SM0.1R M2.0, 20NETWORK 2LD M1.7A T51O M0.0O SM0.1AN M0.1= M0.0/循环启动电路NETWORK 3LD I1.0O M2.0O M

19、2.2= M2.2/启动自保NETWORK 4LD M0.0A M2.2O M0.1AN M2.1AN I1.1AN M0.2= M0.1TON T37, +10/第一个灯亮，开始计时 NETWORK 5LD M0.1A T37O M0.2AN M2.1AN I1.1AN M0.3= M0.2TON T38, +10/第二个灯亮，切断上一个灯，开始下一次计时NETWORK 6LD M0.2A T38O M0.3AN M2.1AN I1.1AN M0.4= M0.3TON T39, +10/第三个灯亮，切断上一个灯，开始下一次计时NETWORK 7LD M0.3A T39O M0.4AN M2.

20、1AN I1.1AN M0.5= M0.4TON T40, +10/第四个灯亮，切断上一个灯，开始下一次计时NETWORK 8LD M0.4A T40O M0.5AN M2.1AN I1.1AN M0.6= M0.5TON T41, +10/第五个灯亮，切断上一个灯，开始下一次计时NETWORK 9LD M0.5A T41O M0.6AN M2.1AN I1.1AN M0.7= M0.6TON T42, +10/第六个灯亮，切断上一个灯，开始下一次计时NETWORK 10LD M0.6A T42O M0.7AN M2.1AN I1.1AN M1.0= M0.7TON T43, +10/第七个灯

21、亮，切断上一个灯，开始下一次计时NETWORK 11LD M0.7A T43O M1.0AN M2.1AN I1.1AN M1.1= M1.0TON T44, +10/第八个灯亮，切断上一个灯，开始下一次计时NETWORK 12LD M1.0A T44O M1.1AN M2.1AN I1.1AN M1.2= M1.1TON T45, +10/第九个灯亮，切断上一个灯，开始下一次计时NETWORK 13LD M1.1A T45O M1.2AN M2.1AN I1.1AN M1.3= M1.2TON T46, +10/第十个灯亮，切断上一个灯，开始下一次计时NETWORK 14LD M1.2A T

22、46O M1.3AN M2.1AN I1.1AN M1.4= M1.3TON T47, +6/所有灯第一次一起亮0.6秒NETWORK 15LD M1.3A T47O M1.4AN M2.1AN I1.1AN M1.5= M1.4TON T48, +6/所有灯灭0.6秒NETWORK 16LD M1.4A T48O M1.5AN M2.1AN I1.1AN M1.6= M1.5TON T49, +6/所有灯第二次一起亮0.6秒NETWORK 17LD M1.5A T49O M1.6AN M2.1AN I1.1AN M1.7= M1.6TON T50, +6/所有灯灭0.6秒NETWORK 18

23、LD M1.6A T50O M1.7AN M2.1AN I1.1AN M0.0= M1.7TON T51, +6/所有灯第三次一起亮0.6秒NETWORK 19LD M0.1O M1.3O M1.5O M1.7O I0.0O M3.0AN M2.1AN I1.1= Q0.7NETWORK 20LD M0.2O M1.3O M1.5O M1.7O I0.0O M3.0AN M2.1AN I1.1= Q1.0NETWORK 21LD M0.3O M1.3O M1.5O M1.7O I0.1O M3.1AN M2.1AN I1.1= Q1.1NETWORK 22LD M0.4O M1.3O M1.5

24、O M1.7O I0.1O M3.1AN M2.1AN I1.1= Q2.0NETWORK 23LD M0.5O M1.3O M1.5O M1.7O I0.2O M3.2AN M2.1AN I1.1= Q2.1NETWORK 24LD M0.6O M1.3O M1.5O M1.7O I0.2O M3.2AN M2.1AN I1.1= Q2.2NETWORK 25LD M0.7O M1.3O M1.5O M1.7O I0.3O M3.3AN M2.1AN I1.1= Q2.3NETWORK 26LD M1.0O M1.3O M1.5O M1.7O I0.3O M3.3AN M2.1AN I1.1= Q2.4NETWORK 27LD M1.1O M1.3O M1.5O M1.7O I0.4O M3.4AN M2.1AN I1.1= Q2.5NETWORK 28LD M1.2O M1.3O M1.5O M1.7O I0.4O M3.4AN M2.1AN I1.1= Q2.6第七章 调试心得经过一周的时间，我们进行了自主的课程设计，虽然课题很简单，但是因为我们是第一次进行课程设计，所以最开始的时候没有头绪，尤其是对组态的使用很不熟悉，可以说根本不知道怎么使用，但是经过指导教授范老师的讲解，我们大体明白了整个设计流程，并学会了使用组态王软