設計題目 plc在彩燈中的應用
學生姓名王磊
專業電氣自動化技術（專業寫全稱）
班級 0703
指導教師
一 、課題概述
用plc實現對節日彩燈的控制，結構簡單、變幻形式多樣、**低。彩燈形式及變幻儘管花樣繁多，但其負載不外乎3種：長通類負載、變幻類負載及流水類負載。
長通類負載是指彩燈中用以照明或起襯托底色作用之類的負載，其特點是只要彩燈投入工作，則這類負載長期接通。變幻類負載則指在工作過程中定時進行花樣變換的負載，如字形的變幻、色彩的變幻或位置的變幻等，其特點是定時通斷，但頻率不高。流水類負載則指變幻速度快，猶如行雲流水、星光閃爍，其特點雖然也是定時通斷，但頻率較高（通常間隔幾十毫秒至幾百毫秒）。
對於長通類負載，其控制十分簡單，只需一次接通或斷開。而對變幻類及流水類負載的控制，則是按預定節拍產生乙個「環形分配器」（一般可用shrb、rol-w產生），有了環形分配器，彩燈就能得到預設頻率和預設花樣的閃亮訊號，即可實現花樣的變幻。通常先根據花樣變幻的規律寫出動作時序表，再按預設彩燈變換花樣在表中「打點」，然後再根據動作時序表輸出即可。
用plc控制乙個自動閃爍的廣告牌，其內容「無錫科技學院」這七個字用七個燈點亮並實現閃爍要求：在開啟閃爍開關後，無錫科技學院的外框亮，首先「」亮1s，接著「無」字亮1s，接著「錫」字亮1s，以此類推至「您」字亮1s後，「無錫科技學院」這七個字以0.6s的週期閃爍3次，而後2s後「」和「 院」字亮，接著「無」和「學」字亮，緊接著「錫」和「技」字亮，然後 「科」字亮了，再「無錫科技學院」閃爍3次後，「科」字滅，接著「錫」和「技」字滅，以此逆向消失，然後從頭開始迴圈。
在此期間無錫科技學院的外框一直都亮。
二、 plc的選擇
在製造業和過程工業中，除了以模擬量為被控物件的反饋控制外，還存在著大量的以開關量（數字量）為主的邏輯順序控制，這一點在以改變幾何形狀和機械效能為特徵的製造業中，尤為突出。它要求控制系統按照邏輯條件和一定的順序、時序產生控制動作，並能夠對來自現場的大量開關量、脈衝、計時、計數及模擬量的越限報警等數碼訊號進行監視和處理。這些工作在早期由繼電-接觸器電路來實現的，其缺點是體積龐大、故障率高、功耗大、不易維護、不易改造和公升級等。
而目前，plc控制器的程式儲存容量多以mb為單位，隨著超大規模積體電路技術的發展，微處理器的效能大幅提高，指令執行速度達到微妙級，從而極大提高了plc的資料處理能力，高檔的plc可以進行複雜的浮點數運算，並增加了許多特殊功能，如高速計數、脈寬雕製變換、pid閉環控制、定位控制等，從而在以模擬量為主的過程控制領域也占有了一席之地，在一定程度上具備了組建dcs系統的能力。此外，plc的通訊功能和遠端i/o能力非常強大，可以組建成分布式通訊網路系統。
在組成結構上，plc具有一體化結構和模組式結構兩種模式。一體化結構的plc追求功能的完善，效能的提高，體積越來越小，有利於安裝。而模組式結構的plc則利用單一功能的各種模組拼裝成一台完整的plc，使用者在設計自己的plc控制系統時擁有極大的靈活性，並使裝置的價效比達到最優。
同時，模組式結構也有利於系統的維護、換代和公升級，並使系統的擴充套件能力大大加強。
可程式設計控制器的產生是基於工業控制的需要，是面向工業控制領域的專用裝置，歸納為以下幾點：
1. 可靠性高，抗干擾能力強
2. 靈活性強，控制系統具有良好的柔性。
3. 通用性強，使用方便
4. 功能強，適應面廣
5. 程式設計方法簡單，容易掌握
6. plc控制系統的設計、安裝、除錯、維護方便
7. 體積小、重量輕、功耗低
綜上所述，設計彩燈用德國西門子s7-200型程式設計器。
plc的選型
一般選擇plc型號可以從對輸入/輸出點、儲存容量、i/o響應時間、輸出負載的特點、**和離線程式設計等方面考慮。
1.plc容量的選擇
首先對控制任務進行詳細的分析，把所有的i/o點找出來，包括開關量i/o和模擬量i/o，以及這些i/o點的性質。i/o點的性質主要指它們是直流訊號還是交流訊號，它們的電源電壓，以及輸出是用繼電器還是電晶體或是可控矽型。
然後要對使用者儲存器容量進行估算。使用者程式所需記憶體容量受到記憶體利用率、開關量輸入/輸出點數、模擬量輸入/輸出點數和使用者程式設計水平等幾個主要因素的影響。
2.plc機型的選擇
（1）功能方面
所有plc一般都具有常規的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的plc是否有能力完成控制任務。如對plc與plc、plc與智慧型儀表及上位機之間有靈活方便的通訊要求；或對plc的計算速度、使用者程式容量等有特殊要求等。
（2）**方面
不同廠家的plc產品**相差很大，有些功能類似、質量相當、i/o點數相當的plc的**能相差40%以上。因此，在使用plc較多的情況下，**比是乙個重要的因素。
（3）售後服務
使用者應考慮相關的技術支援，統一型號以方便維護，系統改造、公升級等因素。
plc主機選定後，如果控制系統需要，則相應的配套模組也就選定了。如模擬量單元、顯示設定單元、位置控制單元或熱電偶單元等。
三 、輸入/輸出分配
輸入/輸出訊號在plc接線端子上的位址分配是進行plc控制系統設計的基礎。對軟體設計來說，i/o位址分配以後才可進行程式設計；對控制櫃及plc的外圍接線來說，只有i/o位址確定以後，才可以繪製電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據線路圖和安裝圖安裝控制櫃。
對於彩燈閃爍控制電路，有兩個輸入點即停止按鈕sb1由輸入點i124.0控制，啟動按鈕sb2由i124.1控制， 「無錫科技學院」這七個彩燈由q124.
0~q124.6七個點控制。在進行i/o位址分配時把i/o點的名稱、**和位址以**形式列寫出來，如圖，廣告牌的i/o位址**表示形式：
四、 由plc實現的廣告牌的系統接線圖
一般i/o模組分開關量輸入模組和開關量輸出模組
1 .開關量輸入模組
plc的輸入模組是用來檢測接收現場輸入裝置的訊號並將輸入的訊號轉換為plc內部接受的低電壓訊號。
2.開關量輸出模組
輸出模組是將plc內部低電壓訊號轉換為外部輸出裝置所需的驅動訊號。
即廣告牌閃爍控制電路輸入輸出接線方式如圖所示：
廣告牌接線圖標
在i124.1有訊號輸入時，則電路接通，開始按程式要求執行指令，燈l1是由發光二極體組成的乙個字「」，l2是由二極體組成的「無」字，l3是由二極體組成的「錫」字，l3是由二極體組成的「科」字，l4是由二極體組成的「技」字，l5是由二極體組成的「學」字，l6是由二極體組成的「院」字，按照指令，使「無錫科技學院」實現其要求，只有i124.0有訊號輸入時，則plc響應停止指令。
工作過程中，電流的流向是從公共端com流入plc,從訊號端流出。
五、 軟體及除錯
梯形圖程式語言
梯形圖程式語言是在繼電器-接觸器控制系統電路圖基礎上簡化了符號演變而來的，在簡化的同時還加進了許多功能強而又使用靈活的指令，將微機的特點結合進去，使程式設計容易，而實現的功能也大大超過了傳統控制電路圖。廣告牌的梯形圖程式設計如圖所示：
該梯形圖實現了閃爍控制、順序控制、以及迴圈控制。其中有兩個迴圈，第乙個迴圈是利用功能指令實現了對發光二極體所組成的彩燈「無錫科技學院」逐個的控制點亮，並實現對著七個字的共同閃爍。第二個迴圈實現了對頭尾的兩個彩燈的點亮，然後對第二個和倒數第二個彩燈進行點亮，以此類推。
使所有的燈都亮，然後對「無錫科技學院」實現閃爍。plc的廣泛應用也使現在的彩燈樣式變得越來越多。
六總結及體會
經過三個多星期的學習，我對plc控制程式設計也有了更深層次的了解，同時也對過去所學的知識進行了溫習，對我設計的課題《廣告牌閃爍控制電路》所用到的功能指令也有了一些了解。plc控制程式設計的普及，讓我也真正知道plc控制程式設計在日常生活中的應用。
plc突出的特點，也給現在社會經濟的發展提供了很大的便捷。尤其在工業領域做出了巨大的貢獻。其可靠性高，抗干擾能力強；通用性強，使用方便；功能強，適應面廣；程式設計方法簡單，容易掌握等特點，讓我們很容易的學習plc和使用plc程式設計。
在實訓的課程中，陶麗萍老師給我講解了實訓期間該做的工作，例如怎樣去查詢相關的資料，遇到問題的時候該怎麼辦等等。對於一些不懂的問題，陶老師也會給我們相應的指導。在進行實訓的過程中，我真正學到了我以前所沒有接觸到的一些知識，這樣，既鞏固了舊知識，又掌握了新知識。
對於畢業設計期間我所做的課題，讓我更加了解了西門子plc系列的程式程式設計，讓自己的專業知識得以進一步提公升，同時通過實際除錯過程，考驗了自己的動手和程式設計能力。通過學習和應用西門子系列plc製作彩燈的閃爍，也使我們對與plc相關的知識有了乙個全面而且系統的認識，如：plc的定義，plc的歷史、發展趨勢、選型，plc的相關知識以及plc基本指令和功能指令的正確使用等。
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