基于PLC的霓虹灯控制系统设计

1、目 录摘 要21. PLC的简介31.1 PLC基本概念31.2 PLC的分类31.3 PLC的结构组成51.4 PLC的工作原理71.5 PLC的特点82.霓虹灯的发展历程92.1霓虹灯的起源92.2霓虹灯的现状与发展113.霓虹灯变压器的设计123.1霓虹灯的工作原理123.2霓虹灯的主要部件133.3霓虹灯特点144.霓虹灯控制系统设计154.1控制求要154.2设计思路154.3 PLC外部接线图164.4 I/O分配表165. 个人总结19参考文献20摘 要随着改革的不断深入，社会主义市场的不断繁荣和发展，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

2、这种广告手法来展示广告，所以当我们夜晚走在大街上，马路两边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题，因为PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性强、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的方面具有比较突出的优势，在现实中人们也是通过PLC去控制霓虹灯的。关键词：西门子S7-200 霓虹灯 发展潜力 1. PLC的简介1.1 PLC基本概念早期的可编程控制器乘坐可编程逻辑控制器（programmable Logi

3、c controller PLC）,主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PLC。但是为了避免与个人计算机（personal computer）的简称混淆，所以讲可编程控制器简称PLC，PLC自1969年美国数据设备公司(DEC)研制出现，现行美国，日本，德国的可编程程序控制器质量优良，功能强大。1.2 PLC的分类目前PLC的产品种类很多，型号规格也不统一，通常可分为3种形式。1.按IO点数和程序容量分类PLC按IO点数和程序容量可分为小型机、中型机和大型机3类。（1）小

4、型机输入输出点数在256点以下的PLC称为小型机。有时把64点以下的叫微型机，其用户程序容量一般小于4K字。以开关量输入输出为主，主要功能有逻辑运算、定时、计数和算术运算。其特点是价格低廉、体积小巧、结构紧凑，适合于替代继电器、接触器控制的单机控制场合。（2）中型机中型PLC的IO点数在2562048点之间，也以开关量输入输出为主，用户程序容量一般小于32K字。它除了具有小型机功能外，还具有模拟量控制功能和通信联网功能，有较丰富的指令系统、更大的内存容量和更快的扫描速度。可应用于较为复杂的连续生产过程控制。（3）大型机大型机PLC的IO点数在2408点以上，用户程序容量大于32K字，并可扩展。

5、除一般类型的输入输出模块外，还有特殊类型的型号除了模块和智能控制单元，能进行数学计算、PID调节、整数、浮点运算和二进制、十进制转换运算等；还具有自诊断功能、通信联网功能，可构成三级通信网。适合于自动化控制、过程控制和过程监控系统，实现生产管理的自动化。2.按结构形式分根据PLC的外形和硬件安装结构的特点，PLC可分为整体式、模块式和混合式3种。（1）整体式结构整体式结构又称箱体式或单元式结构，它是把PLC的CPU、存储器、IO接口、电源、通信端口等都合装在一个金属或塑料机壳内，结构紧凑。机壳内的两侧安装输入、输出接线端子和电源进线，并有相应的指示灯显示。面板上有编程器插座、通信口插座、外存储

6、器插座和扩展单元接口插座等，同时也配有多种功能的扩展单元。体积小、质量轻、价格低，适用于工业生产中的单机控制。（2）模块式结构为了扩展方便，大中型PLC和部分小型PLC采用模块式结构。PLC由机架和模块两部分组成，模块安插在插座上，模块插座焊在机架总线连接板上，有不同槽数的机架供用户选用，各机架之间用接口模块和电缆相连。模块式结构的PLC通常把CPU、存储器、输入输出接口等均作成各自相互独立的模块，功能单一、品种繁多。系统规模可根据实际要求配置。这种结构PLC具有较多的输入输出点数，且具有扩展方便和模块组合灵活的特点，适用于复杂的过程控制。3.PLC的主要技术性能指标各公司产品的技术性能指标不

7、同，各有特色。一般可按CPU档次、IO点数、存储容量、扫描速度、网络功能等方面来衡量PLC的性能。PLC性能指标是控制系统设计选型的重要依据。（1）IO点数IO点数是PLC最重要的一项技术指标，是指PLC能够处理的输入、输出端子的总数（它通常开关量的输入、输出用点数来表示，模拟量的输入、输出用通道数来表示）。它决定了PLC在实际应用中的规模大小。IO点数包括主机的IO点数和最大的可扩展的点数，IO点数越多，越能够控制的器件和设备越多。（2）内存容量PLC的存储器包括系统软件存储器和用户应用存储器两部分，主要用来存储程序和系统参数。系统软件由生产家编制并已固化在内部的存储器中。PlC的存储存储容

8、量通常指应用存储器的容量，即所谓的”内存容量“。在PLC中，程序指令是按”步“存放的，1”步“占用1个地址单元，一个地址单元一般占2字节。如一个内存容量为2KB的PLC，可存放指令1000步。用户程序容量与最大IO点数大体成正比，其大小决定了用户所能编写程序的最大程度。因此，用户必须根据实际情况来选择足够的内存容量。绝大多数PLC都配置有较大容量的存储器，一般能够满足对实际控制要求。（3）扫描速度PLC是以循环扫描方式运行的。它在一个扫描周期内， 执行系统内部处理、B输入采样、输出刷新所需要的时间是基本固定的，但它所执行的用户程序所需的时间随程序长短和指令复杂程度而变化。扫描速度一般以扫描1K

9、B的用户程序所需时间来衡量，其单位为msKB；也有用1步指令的执行时间计，以s步为单位;有时也用扫描时间表述,即CPU按逻辑顺序，从开始到结束扫描一次所需的时间。（4）指令种类和数量这是衡量PLC软件功能强弱的重要指标。指令的种类和数量决定了用户编辑程序的方式和PLC的处理能力和控制能力。指令的种类和数量越多，控制能力就越强。（5）内部寄存器种类和数量PLC内部寄存器用以存放变量状态、中间结果、数据等，还有许多辅助寄存器可供用户使用。内部寄存器主要有定时器、计数器、中间继电器、数据寄存器和特殊寄存器等。PLC寄存器种类和数量配置情况是衡量PLC硬件功能的一个指标。（6）扩展能力PLC扩展能力是

10、指IO点数和类型的扩展、特殊信号处理的扩展、存储容量和控制区域（联网）的扩展等。考虑到实际情况的变化，在选择PLC时要为系统的扩展留有适量的余地。（7）智能模块PLC除主控模块外，还可配接各种智能模块，完成多种特殊的控制，如模拟量控制、远程控制及通信等。其种类和数量越多，说明PLC功能越强大。1.3 PLC的结构组成PLC结构多种多样。但其组成的般原理基本相向，都是以微处理器为核心的结构，其功能的实现不仅基于硬件的作用，更要靠软件的支持实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机。可编程控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几部分

11、组成，其结构框图如图1-1所示图1-1 结构图1、中央处理单元(CPU)可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。通用微处理器如8080、8086、80286、80385等、单片机如8031、8096等、位片式微处理器(如AM2900、AM 2901、AM2093等)。可编程控制器的档次越高CPU的位数也越多、运算进度也越快，功能指今越强。FX2系列可编程控制器使用的微处理器是l 6位的8096单片机。2、存储器可编程控制器配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。系统存储器存放系统管理程序，用户存储器存放用户编制的控制程序。小型可编程控制器的存储器容

12、量般在8K字节以下。常用的存储器有CMOS RAM 和EPROM、EEPROM。CMOS RAM是种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序生成用户数据区，存放在RAM中的用户程序可方便地修改。CMOS RAM存储器是种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池作备用电源。掉电时，可以有效地保持存储的信息。锂电他的寿命一般为(530)年，若经常带负载可维持(25)年。EPROM、EEPROM都是只读存储器。往往用这些类型存储器固化系统管理程序和用户程序，EEPROM存储器又可写成E2PROM，它是一种电可擦除可编程的只读存储器既可按字节进行擦除。又有可整片擦除的功能。3、输入输出单元(I

13、/O单元)实际生产过程中的信号电平是多种多样的，外部执行机构所需的电平也是干差万别的，而可编程控制器的CPU所处理的信号只能是标准电平。正是通过输入输出单元实现了这些信号电平的转换。I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC上输入接口的输人器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各种输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流型和直流型，高电压型和低电压型、电压型和电流型之分。 (1)、输入接口电路各种PLC的输入电路大都相同，通常有三种类型：一种是直流(12-24)v输入。另一种是交流(100-120)v、(20

14、0-240)V输入，第三种是交直流12一24V输入。外界输入器件可以是无源触点或者有源传感器的集电极开路的晶体管，这些外部输入器件是通道PLC输人端子与PLC相连的。PLC输人电路中有光耦合器隔离。并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。当输入开关闭合时，一次电路中流过电流，输入指示灯亮光耦合器被激励三极管从截止状态变为饱和导通状态，这是一个数据输入过程。 (2)、输出接口电路PLC的输出有三种形式：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输比。 通常，PLC的制造厂商为用户提供多种用途的I/O单元。从数据类型上看有开关量和模拟量；从电压等级上看有直流和交流；从速度上看有低速和高速，从点

15、数上看有多种类型；从距离上看可分为本地I/O和远程I/O。远程I/O单元通过电缆与CPU单元连接、可放在距CPU单元数百米远的地力。4、电源单元PLC的供电电源是一般市电、也有用直流24v供电的。PLC对电源稳定度要求不高，一般允许电源电压额定值在+10%-15%的范围内波动。PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电小型PLC电源往往和CPU单元合为体，中大型PLC都有专门电源单元，有些PLC电源部分还有以24v DC输出，用于对外部传感器供电，但电流往往是毫安级。5、编程器编程器是PLC的最重要外围设备，利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序、修

16、改程序；利用编程器还可以监视PLC的工作状态。编程器般分简易型编程器和智能型编程器，小型PLC常用简易型编程器大中型PLC多用智能型CRT编程器，除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包。即可用个人计算机为PLC编程。利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。1.4 PLC的工作原理PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式1每次扫描过程，集中采集输入信号，集中对输出信号进行刷新。即：输入采样阶段，在输入采样阶段，PLC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映象区中的相应得单元内。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

17、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。2输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。3一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。当扫描用户程序结束后，PLC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PLC的真正输出。4元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。5扫描周期的长短由三条决

18、定：（1）CPU执行指令的速度；（2）指令本身占有的时间；（3）指令条数，现在的PLC扫描速度都是非常快的。6由于采用集中采样，集中输出的方式，存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。1.5 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

19、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

20、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

21、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。2.霓虹灯的发展历程2.1霓虹灯的起源霓虹灯有着一个与它的形象很般配的名字。你看那五光十色、变幻莫测的灯光，不正像天上的霓虹？你也许会猜测他的名字是据此而起的。其实“霓虹灯”这一名字是从英文词汇“NEONLAMP”一词翻译过来的。“NEON”一词是指稀有气体中的氖，因为早期的霓虹灯都是充氖气的。 “NEONLAMP”一词按其词意应译为“氖气灯”。但“NEON”一词

22、的发音恰似汉语中的“霓虹”意思与形象十分贴切。于是“霓虹灯”成了一个绝妙的译名，一直被沿用下来，而没有按电光源产品命名法令为霓虹灯命名。 霓虹灯是一种冷阴极辉光放电管，其幅射光谱具有极强的穿透大气的能力，色彩鲜艳绚丽、多姿，发光效率明显优于普通的白炽灯，它的线条结构表现力丰富，可以加工弯制成任何几何形状，满足设计要求，通过电子程序控制，可变幻色彩的图案和文字，受到人们的欢迎。霓虹灯的亮、美、动特点，是目前任何电光源所不能替代的，在各类新型光源不断涌现和竞争中独领风骚。由于霓虹灯是冷阴极辉光放电，因此一支质量合格的霓虹灯其寿命可达2000030000小时。霓虹灯的发展可以追溯到英国物理学家和化学

23、家法拉第对气体放电的研究，电流通过含有少量正负离子的气体时，受紫外线、宇宙射线、微量放射物质的作用，在足够高的外加电压作用下运动，并与中性气体分子碰撞后，使中性分子发生电离，因而离子的数目倍增。电流通过气体时还伴有发光现象，即所谓的辉光放电。其发光的颜色随所充气体的不同而不同。法拉第的理论及其在实验上的成就，为霓虹灯技术的发展奠定了坚实的基础。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

24、石墨电极起化学反应，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。在1907年至1910年期间，科学家克洛德和林德发明了液态空气分馏。利用这一发明，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。

25、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。故在第二世界大战结束后，霓虹灯得到了迅猛的发展。霓虹灯按其玻璃管内壁所涂粉的不同，档分为3种类型：第一种是玻璃内壁不涂任何荧光粉，直接采用无色透明的玻璃管，通常称为明管；第二种是在透明玻璃管内壁涂有荧光粉，我们称它为粉管；第三种是采用彩色玻璃管，且在玻璃管内壁均匀涂上荧光粉，我们称它为彩管。霓虹灯的寿命在正常情况下高于日光灯和白炽灯，要达到这一水平必须做到三点：1、制作人员水平过硬，排气人员轰击去气得当、

26、彻底；2、启动它的变压器不得超载；3、安装人员细致合理的安装；只要做到以上要求，实践证明霓虹灯的寿命是高于日光灯和白炽灯的。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应，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，并在霓虹灯使用一段

27、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。在1907年至1910年期间，科学家克洛德和林德发明了液态空气分馏。利用这一发明，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。故在第二世界大战结束后，霓虹

28、灯得到了迅猛的发展。霓虹灯按其玻璃管内壁所涂粉的不同，档分为3种类型：第一种是玻璃内壁不涂任何荧光粉，直接采用无色透明的玻璃管，通常称为明管；第二种是在透明玻璃管内壁涂有荧光粉，我们称它为粉管；第三种是采用彩色玻璃管，且在玻璃管内壁均匀涂上荧光粉，我们称它为彩管。霓虹灯的寿命在正常情况下高于日光灯和白炽灯，要达到这一水平必须做到三点：1、制作人员水平过硬，排气人员轰击去气得当、彻底；2、启动它的变压器不得超载；3、安装人员细致合理的安装；只要做到以上要求，实践证明霓虹灯的寿命是高于日光灯和白炽灯的。2.2霓虹灯的现状与发展 霓虹灯在现代装饰装潢中，具有较高的实用价值和欣赏价值。能产生高贵、华丽

29、、美观、悦目的广告。造价适中，品种多，经久耐用，因而应用广泛。从30年代开始到现在的发展，节奏跳机、光控、停雨器、时控定时等。霓虹灯广告照明技术，近年来有惊人的进步，复杂的线条和形态，产生自由的美感。当群星闪烁，一片漆黑的夜空，我们可以看到五彩缤纷的霓虹广告，光度强烈，点灭自如，在或强、或柔的气氛下发挥极大的广告效果。霓虹物白天不能充分发挥效果，可是一到夜晚就放出艳丽的光辉，发挥了广告的高度本领。2011年以来，随着政府刺激内需政策效应的逐渐显现以及国际经济形势的好转，霓虹灯下游行业进入新一轮景气周期从而带来霓虹灯市场需求的膨胀，霓虹灯行业的销售回升明显，供求关系得到改善，行业盈利能力稳步提升

30、。同时，在国家“十二五”规划和产业结构调整的大方针下，霓虹灯面临巨大的市场投资机遇，行业有望迎来新的发展契机。以前霓虹灯制造企业几乎全部用普通玻璃管、普通电极，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。3.霓虹灯变压器的设计3.1霓虹灯的工作原理霓虹灯是一种低气压冷阳极辉光放电发光的光源。气体放电发光是自然界的一种物理现象。通过气体放电使电能转换为五光十色的光谱线，是霓虹灯工作重要的基本过程。在通常的情况下，气体是良好的绝缘体，他并不能传导电流。但是在强电场、光辐射、例子轰击和高温加热等条件下，气体分子

31、可能发生电离，产生了可以自由移动的代电粒子，并在电场作用下行程电流，使绝缘的气体成为良导体。这种电流通过气体的现象就被称为气体放电过程。霓虹灯又称氖灯，氖灯管发光是因为管内充有氖气，在气两端加上高压的情况下，产生辉光放电所致。霓虹灯管有透明管，荧光管，着色管和着色荧光管等4种。霓虹灯由电极，引入线，灯管组成灯管的直径为620mm不等。发光效率与管径有关。如：变压器侧额定电流为0.03安，低压侧炎2.05安，一落千丈台这样的霓虹灯变压器可供直径为10米，直径为610毫米的灯管长度为8米。因灯管越细，管压便大，能供电的氖灯管便越短。在密闭的玻璃管内，充有氖、氦、氩等气体，灯管两端装有两个金属电极，

32、电极一般用铜材料制作，电极引线接入电源电路，配上一只高压变压器，将1015kV的电压加在电极上。由于管内的气体是由无数分子构成的，在正常状态下分子与原子呈中性。在高电压作用下，少量自由电子向阳极运动，气体分子的急剧游离激发电子加速运动，使管内气体导电，发出色彩的辉光（又称虹光）。霓虹灯原理的发光颜色与管内所用气体及灯管的颜色有关；霓虹灯原理如果在淡黄色管内装氖气就会发出金黄色的光，如果在无色透明管内装氖气就会发出黄白色的光。霓虹灯原理要产生不同颜色的光，就要用许多不同颜色的灯管或向霓虹灯管内装入不同的气体。传统霓虹灯利用变压器将220伏电压提升到15000伏，击发玻璃管中的惰性气体，沿字体图案

33、的轮廓发单色的光(低于10000伏不工作)，需两种颜色就需要两套玻璃管，字体太大、笔画中间不亮；太小、太复杂的图字加工不出来。多种颜色是用多套不同颜色的灯管组合而成。 现在出现了一种比传统霓虹灯造价低、节能的高科新型多彩霓虹灯采用电子技术与高分子化工材料相结合、独特的模具浇铸工艺，使产品的生产工艺更加简便，字体、图案、色彩一体完成，模具的可重复使用性，大大降低了生产投资及产品成本。克服了传统霓虹灯投资大、制作工艺复杂，使用玻璃管、高压电及惰性气体等诸多不便，同时解决了传统霓虹灯的耗电量大、造价高、使用寿命短、不便维修的不足。高科新型多彩霓虹灯白天为普通字体或图案，夜晚通电后字体或图案可发射出赤

34、、橙、黄、绿、青、蓝、紫等有色光芒，五彩缤纷、绚丽。3.2霓虹灯的主要部件1、霓虹灯管： （1）以规格分：有6、7、8、9、10、12、15、18、20毫米等粗细。（2）以玻璃材质分：钠玻璃管(或称石灰料玻璃管)这种玻璃管稳定性差，受潮后极易变质、泛碱(风化)，牢度差易爆裂。目前在中国使用此种材料的约占80%左右。铅玻璃管(又称红丹料玻璃管)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，目前国际上通用大都是这种铅玻璃管，中国目前使用量已达20%30%左右，凡是追求质量好的制作厂家， 用户都选用铅管制作霓虹灯。铅玻璃又以含铅量多少分为

35、：重铅玻璃、中铅玻璃和轻铅玻璃。 彩色玻璃管，这种玻璃管，在拉制玻璃管时已充入染料，生产出的玻璃管已呈彩色玻璃管。（3）喷涂荧光粉的工艺又分水涂和胶涂二种。 水涂即用醇，酮溶济混合荧光粉喷涂在灯管内壁，让其自然干燥。 胶涂即用胶液混合荧光粉喷涂，再用烘箱烘干，其粘度、牢度大大优于水涂粉。2、霓虹灯变压器： （1）霓虹灯漏磁变压器，（又称电感变压器、铁芯变压器）其特点是：可靠性好，负载灯管亮度高，光色一致，寿命长，缺点是比较笨重，目前国外及上海的户外霓虹灯大多数采用这种变压器。 电感变压器的规格有：3KV、6KV、9KV、12KV、15KV、18KV。 （2）电子变压器（也称高频冷启动管形放电灯

36、（霓虹灯）电子转换器或霓虹灯电源）其优点是：重量轻、制造方便、节约金属材料，目前国内生产电子变压器质量稳定，有一定规模，其中有的企业还批量出口。但有不少单位生产的电子变压器亮度达不到应有亮度，在室外使用就有点相形见拙。 电子变压器又分直流和交流二种，直流电子变压器由于单向导通往往会产生灯管一头亮一头暗的情况。又因为电子变压器输出频率会受到负载灯管长度的影响，在同幅 霓虹灯中，由于每笔灯管长短不一也会产生灯色不匀等现象。有些生产厂家为了降低成本，不愿采用高质量高品质的电器元件，而且加工工艺简陋，故可靠性差，寿命短。 电子变压器的规格有：40W、60W、80W、100W等规格，也有称4米机、6米机

37、、8米机、10米机、12米机等。3、程序控制器分：（1）普通式电子程序控制器； （2）渐变式电子程序控制器。4、霓虹灯高压线分：（1）普通高压线，即塑料高压线，这种高压线价格便宜，但塑料容易老化，室外使用不久塑料就要老化引起拉火等，安全性较差。 （2）硅橡胶绝缘高压线，是目前较理想的霓虹灯连接线，安全性强，可靠性好。 3.3霓虹灯特点 一、高效率 霓虹灯是依靠灯光两端电极头在高压电场下将灯管内的惰性气体击燃，它不同于普通光源必须把钨丝烧到高温才能发光，造成大量的电能以热能的形式被消耗掉，因此，用同样多的电能，霓虹灯具有更高的亮度。二、温度低，使用不受气候限制霓虹灯因其冷阴极特性，工作时灯管温度

38、在60C以下，所以能置于露天日晒雨淋或在水中工作。同样因其工作特性，霓虹灯光谱具有很强的穿透力，在雨天或雾天仍能保持较好的视觉效果。 三、低能耗 在技术不断创新的时代，霓虹灯的制造技术及相关零部件的技术水平页在不断进步。新型电极、新型电子变压器的应用，使霓虹灯的耗电量大大降低，由过去的每米灯管耗电56瓦降到现在的每米灯管耗电12瓦。 四、寿命长霓虹灯在连续工作不断电的情况下，寿命达一万小时以上，这一优势是其他任何电光源都难以达到的。五、制作灵活，色彩多样 霓虹灯是由玻璃管制成，经过烧制，玻璃管能弯曲成任意形状，具有极大的灵活性，通过选择不同类型的管子并充入不同的惰性气体，霓虹灯能得到五彩缤纷、

39、多种颜色的光。 六、动感强，效果佳，经济实用 霓虹灯画面由常亮的灯管及动态发光的扫描管组成，可设置为跳动式扫描，渐变式扫描、混色变色七种颜色扫描。扫描管由装有微电脑芯片编程的扫描机控制，扫描管按编好的程序亮或灭，组成一副副流动的画面，似天上彩虹、象人间银河、更酷似一个梦幻世界，引人入胜，使人难以忘怀。因此、霓虹灯是一种投入较少、效果强烈、经济实用的广告形式。 霓虹灯是一种冷阴极辉光放电管，其辐射光谱具有极强的穿透大气的能力，色彩鲜艳绚丽、多姿，发光效率明显优于普通的白 炽灯，它的线条结构表现力丰富，可以加工弯制成任何几何形状，满足设计要求，通过电子程序控制，可变幻色彩的图案和文字受到人们的欢迎

40、。 4.霓虹灯控制系统设计4.1控制求要使用实验台上的输出接口单元模块（LO-L7，L10-L17,L20-L27）,自行设计3种醒目有趣的霓虹灯显示方式，各种显示方式由转换开关进行切换。显示方式切换时，所有灯全部熄灭，按启动按钮就开始按照设计的方式执行，按停止则全部熄灭。4.2设计思路显示方式一：转换开关“0”档用霓虹灯显示：“+”；“”；“*”；“=”。如此循环。显示方式二：转换开关“1”档用霓虹灯显示：从L0开始依次亮，每过0.2秒点亮下一盏灯，直到L27灯点亮，等到L27点亮后又重复上述循环。显示方式三：转换开关“2”档用霓虹灯显示：最下面三排霓虹灯点亮，再最上面三排霓虹灯点亮，最后所

41、有灯都点亮。如此循环。4.3 PLC外部接线图4.4 I/O分配表SA0SA1SA2工作方式100显示方式一010显示方式二001显示方式三 (1) 转换开关控制功能输入设备序号名称元件文字符号输出地址1启动按钮SB1X0032停止按钮SB2X0043显示方式一SA0X0004显示方式二SA1X0015显示方式二SA2X002输出设备6霓虹灯显示灯L0Y0007L1Y0018L2Y0029L3Y00310L4Y00411L5Y00512L6Y00613L7Y00714L10Y01015L11Y01116L12Y01217L13Y01318L14Y01419L15Y01520L16Y01621L17Y01722L20Y02023L21Y02124L22Y02225L23Y02326L24Y02427L25Y02528L26Y02629L27Y027（2）I/O地址分配及控制功5. 个人总结和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行。我们做的是霓虹灯控制系统的设计。由于平时大家都是学理 论，没有过实际开发设计的经验，拿到题目时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习，我们基本学会了PLC 设计的步骤和