霓虹灯广告屏控制器的设计.docx

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霓虹灯广告屏控制器的设计

机电工程学院

课程设计说明书

设计题目:

霓虹灯广告屏控制器的设计

学生姓名：

学号：

20094805

专业班级：

机制F09

指导教师：

2012年12月12日

内容摘要

随着我国经济建设的快速发展，国内各地城镇景观照明也发生了变化，霓虹灯产业发展迅速，据不完全统计，全国霓虹灯企业已逾几千家，年总产值超过30亿元人民币，出口创汇方面也有不错的业绩。

中国社会主义市场经济的不断繁荣和发展，西部大开发、振兴东北经济、长三角、珠三角东西互动、各地旅游、商贸、餐饮及文化娱乐事业日益繁荣，越来越多的城市已将亮化、美化工程列入城市建设发展规划，霓虹灯已成为不可缺少的夜间文化，夜间霓虹灯广告也成为不可缺少的媒体，霓虹灯行业迎来一个新的发展机遇。

各企业为宣传自己企业的形象和产品,树立自己的特色品牌，增强自己在社会的影响力和扩大市场的占有率，均采用广告宣传的手法之一--霓虹灯广告屏来实现。

夜幕降临华灯初上时，我们走在大街上，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,另一种为日光灯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。

21世纪的今天中国霓虹灯企业不断地走进国际舞台，产品远销欧美等国际市场，在国际这个大舞台上扮演着越来越重要的角色。

本文采用STEP7-Micro/WIN32软件完成霓虹灯广告屏控制器的设计过程。

关键词：

PLC；霓虹灯；广告屏；城市夜景

第1章引言

1.1.霓虹灯在生产生活中的应用

可编程控制器PLC可编程序控制器：

英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.作为自动控制装置的核心,它具有功能强,可靠性高等诸多优点,PLC实验装置采用的是模块化结构，主要模块有可编程序控制器、编程器模块，九种实验模块，按钮、开关输入模块和继电器输出模块，以及四层电梯模型。

该装置可以完成各种指令系统训练以及多种控制对象的程序设计训练。

可编程逻辑控制器（PLC）是自动控制技术、计算机技术和通讯技术三者结合的高科技产品,它作为一种通用的工业自动化装置,在工业控制各个领域已得到了广泛的应用。

本文采用STEP7-Micro/WIN32软件完成霓虹灯广告屏控制器的设计过程,并给出了系统梯形图。

随着我国经济建设的快速发展，国内各地城镇景观照明也发生了变化，霓虹灯产业发展迅速，据不完全统计，全国霓虹灯企业已逾几千家，年总产值超过30亿元人民币，出口创汇方面也有不错的业绩。

中国社会主义市场经济的不断繁荣和发展，西部大开发、振兴东北经济、长三角、珠三角东西互动、各地旅游、商贸、餐饮及文化娱乐事业日益繁荣，越来越多的城市已将亮化、美化工程列入城市建设发展规划，霓虹灯已成为不可缺少的夜间文化，夜间霓虹灯广告也成为不可缺少的媒体，霓虹灯行业迎来一个新的发展机遇。

各企业为宣传自己企业的形象和产品,树立自己的特色品牌，增强自己在社会的影响力和扩大市场的占有率，均采用广告宣传的手法之一--霓虹灯广告屏来实现。

夜幕降临华灯初上时，我们走在大街上，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,另一种为日光灯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。

21世纪的今天中国霓虹灯企业不断地走进国际舞台，产品远销欧美等国际市场，在国际这个大舞台上扮演着越来越重要的角色。

1.2.设计题目及要求

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采用霓虹灯管做成的各种形状和多中彩色的灯管，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。

某广告屏有8

根灯管，如图1-1所示。

用PLC对霓虹灯广告屏实现控制。

PLC控制系统要求：

该广告屏中间8个灯管亮灭的时序为第1根亮→第2根亮→…→第8根亮，时间间隔为1s，全亮后，显示10s，再反过来从8→7→…→1顺序熄灭，全灭后，停亮2s，再从第8根灯管开始亮起，顺序点亮7→6→…→1，时间间隔为1s，显示20s，再从1→2→…→8顺序熄灭。

全熄灭后，停亮2s,再从头开始运行，周而复始。

系统霓虹灯的电压及供电电源均为市电220V。

第2章总体方案设计

PLC是以计算机技术为核心的电子电气控制器,其控制算法是通过在PLC中植入预先编好的程序来实现的。

梯形图是PLC编程中最常用的方法。

PLC编程应遵循以下基本原则:

（1）输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等器件的触点可以多次重复使用,无需复杂程序结构来减少触点的使用次数。

（2）梯形图每一行都是从左母线开始,线圈终止于右母线。

触点不能放在线圈的右边。

（3）除步进程序外,任何线圈、定时器、计数器、高级指令等不能直接与左母线相连。

（4）在程序中,不允许同一编号的线圈两次输出。

（5）不允许出现桥式电路。

（6）程序的编写顺序应按自上而下、从左至右的方式编写。

广告屏中间部分有8根彩灯管.从左到右排列,编号1到8号

系统启动后,灯管点亮的顺序依次为;1号到2号到3号......8号时间隔为1S,8根彩灯全亮后,持续10S,然后按照8号到7号到6号......1号开始顺序依次熄灭时间为1S,灯管全部熄灭后等待2S,再从8号灯管开始按照1号到2号......8号顺序依次点亮时间隔为1S,全部点亮后持续20S,再按照1号到2号到......8号顺序熄灭,时间为1S,灯管全部熄灭后,等待2S再重新开始上述过程的循环。

故这次系统设计主要需要使用计时器及循环设计方案。

第3章PLC控制系统设计

3.1.流程图

3.2.

B

图3-1霓虹灯控制流程图

3.3.主要设备选择：

S7-200PLC

目前国内应用最广的PLC有三菱，西门子等。

综合经济、安全、高效等因素，本设计用西门子STEP7-Micro/WIN32软件进行设计。

我们选取的PLC是西门子生产的S7-200.下面对S7-200做出简要的说明：

S7-200系是一类可编程逻辑控制器（MicroPLC）。

这一系列产品可以满足多种多样的自动化控需要，具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200以近乎完美地满足小规模的控制要求。

此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决户的工业自动化问题时，具有很强的适应性。

3.4.PLC模块的选择：

采用CPU224模块

由于实际控制中，总共有1个输入点和8个输出点，而CPU224有14个输入点和10个输出点，所以它完全可以满足条件。

CPU224:

本机集成14输入/10输出，I/O共计24点。

3.5.I/O地址分配表

根据控制要求,PLC控制霓虹灯广告显示屏的输入\输出（I\0）地址编排如下表所示,其中SB为启动\停止开关。

HL1—HL8为8根霓虹管,如表1-1。

表3-1I/O地址分配表

编程元件

I/O端子

电路器件

作用

输入继电器

I0.0

QS

启动/停止转换按钮

输出继电器

Q0.0

HL1

霓虹灯1

Q0.1

HL2

霓虹灯2

Q0.2

HL3

霓虹灯3

Q0.3

HL4

霓虹灯4

Q0.4

HL5

霓虹灯5

Q0.5

HL6

霓虹灯6

Q0.6

HL7

霓虹灯7

Q0.7

HL8

霓虹灯8

3.6.PLC外围接线图

本次霓虹灯PLC控制系统采用西门子CPU224模块，具体PLC外围接线图如图3-2所示。

图3-2PLC外围接线图

3.7.软元件地址分配表

本次霓虹灯PLC控制系统一共需要通电延时计时器32个，具体分配表如表3-2所示。

表3-2软元件地址分配表

编程元件

通电延时器

（TON）

T32（1s）

T42（13s）

T52（7s）

T62（27s）

T33（2s）

T43（14s）

T53（8s）

T63（2s）

T34（3s）

T44（15s）

T54（9s）

T35（4s）

T45（16s）

T55（20s）

T36（5s）

T46（17s）

T56（21s）

T37（6s）

T47（2s）

T57（22s）

T38（7s）

T48（3s）

T58（23s）

T39（10s）

T49（4s）

T59（24s）

T40（11s）

T50（5s）

T60（25s）

T41（12s）

T51（6s）

T61（26s）

3.8.梯形图

广告屏中间8个灯管亮灭的时序为第1根亮→第2根亮→…→第8根亮，时间间隔为1s，全亮后，显示10s，再反过来从8→7→…→1顺序熄灭，全灭后，停亮2s，再从第8根灯管开始亮起，顺序点亮7→6→…→1，时间间隔为1s，显示20s，再从1→2→…→8顺序熄灭。

全熄灭后，停亮2s,再从头开始运行，周而复始。

具体设计的梯形图见附录

。

3.9.语句表

霓虹灯梯形图设计完成后，由V4.0STEP7MicroWINSP4软件自动生成语句表。

生成的语句表见附录

。

3.10.程序调试

3.10.1.载入程序

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可编程控制器ROM中，进行下一步的调试。

如图3-3所示。

图3-3载入程序调试图

3.10.2.运行过程

1.软件进行run启动。

如图3-4所示。

图3-4软件run启动调试图

2.闭合开关I0.0，8个霓虹灯间隔1s正序亮。

如图3-5所示。

图3-58个霓虹灯间隔1s正序亮调试图

3.8个霓虹灯全亮10s，如图3-6所示。

图3-68个霓虹灯全亮10s调试图

4.8个霓虹灯间隔1s反序灭。

如图3-7所示。

图3-78个霓虹灯间隔1s反序灭调试图

5.8个霓虹灯全灭2s，如图3-8所示。

图3-88个霓虹灯全灭2s调试图

6.8个霓虹灯间隔1s反序亮，如图3-9所示。

图3-98个霓虹灯间隔1s反序亮调试图

7.8个霓虹灯全亮20s，如图3-10所示。

图3-108个霓虹灯全亮20s调试图

8.8个霓虹灯间隔1s正序灭，如图3-11所示。

图3-118个霓虹灯间隔1s正序灭调试图

9.8个霓虹灯全灭2s，如图3-12所示。

图3-128个霓虹灯全灭2s调试图

10.再一个循环开始，如图3-13所示。

图3-13又一循环开始调试图

11.按下停止，如图3-14所示。

图3-14程序停止调试图

3.10.3.硬件调试

由软件设计模拟运行成功后，对设计进行实物硬件调试。

接通电源，检查S7-200PLC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。

3.10.4.运行结论

整个PLC调试过程正确无误，满足设计要求。

设计总结

通过这次霓虹灯的PLC控制，让我了解了PLC梯形图、指令表、外部接线图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。

有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。

虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。

多和同学讨论。

我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。

讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。

多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。

谢辞

感谢我的指导老师王宗才老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。

由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!

附录

梯形图

附录

语句表

Network1//NetworkTitle

//NetworkComment

LDI0.0

ANT63

TONT32,1000

TONT33,200

TONT34,300

TONT35,400

TONT36,500

TONT37,60

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Network2

LDI0.0

ANT46

LDT54

ANT55

OLD

=Q0.0

Network3

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ANT45

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OLD

=Q0.1

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ANT57

OLD

=Q0.2

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OLD

=Q0.3

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OLD

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OLD

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OLD

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OLD

=Q0.7

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Network13

LDT62

TONT63,20

参考文献

[1]王宗才.机电控制中和设计指导书.河南工业大学机电工程学院机电教研室，2012

[2]王宗才.机电传动与控制.北京：

电子工业出版社，2011.6

[3]罗宇航.流行PLC实用程序及设计.西安：

电子科技大学出版社，2006.12

[4]柴瑞娟，陈海霞.西门子编程技术及应用.北京：

机械工业出版社，2006.8

[5]陈建明.电气控制与PLC应用.北京：

电子工业出版社，2010

[6]王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京：

航空航天大学出版社，2008

[7]西门子公司.SIMATICS7-200可编程序控制器系统手册.2004

[8]廖常初.PLC基础及应用.北京机械工业出版社，2004

[9]史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京化学工业出版社，2003