广告灯控制设计论文[1].docx

广告灯控制设计论文口毕业论文（设计）题目PLC的广告灯的操纵设计姓名系别机电工程系专业机电一体化年级_2008届指导教师2011年5月29日毕业论文（设计）成绩评定表21周银光学生所在系机电工程系怒机电不本化四班级班毕业论文（设计）课题名称PLC的广告灯的操纵设计指导教师评语（应包含选题是否恰当、是否理论联系实际、论点是否正确、论证是否充分、语言是否通顺、结构是否合理、行文是否规范）：成绩：指导教师签名：年月日系学术委员会意见（同意给优、良、及格、不及格等次）签名：年月日摘要第一章PLC的概述1第一节PLC的产生、定义、构成、特点及进展趋势1第二节PLC工作原理4PLC口jj5第四节PLC的分类及性能指标5第二章广告灯设计概述6第一节PLC广告灯操纵要求6第一节PLCJ告灯的要紧内容6第三章广告灯总体设计8第一节PLC型号8第二节PLCI/O分配图8第三节PLC操纵接线图8第四节PLC操纵梯形图9第五节PLC操纵指令表12第六节实验室电气原理图仿真及程序调试15致谢16参考文献17摘要可编程序操纵器简称PLC,它的应用面广，功能强大，使用方便，已经成为当代工业自动化的要紧的支柱之一。PLC广泛的应用在各类机械设备与生产过程的自动操纵系统中，PLC在其他领域，比如在民用与家庭自动化中也得到了迅速的进展。关键词：PLC功能操纵第一章PLC概述第一节PLC的产生、定义、构成、特点及进展趋势()PLC的产生可编程序操纵器(PrOgrammabIeLogicController,简称PLC),PLC从1969年问世以来，尽管至今还不到40年，但由于其具有道用灵活的操纵性能、能够习惯各类工业环境的可靠性与简单方便的使用性能，在工业自动化各领域取得了广泛的应用。曾经有人将PLC技术与数控技术(CNC)、CAD/CAM技术、工业机器人技术并称之现代工业自动化技术的四大支柱。最初的电气自动操纵装置(包含日前使用的一些简单机械),只是一些简单的手动电器(如刀开关、正反转开关等)。这些电器只适合于电机容量小、操纵要求简单、动作单一的场合。随着技术的进步，生产机械对电气自动操纵提出了越来越高的要求，电气自动操纵装置逐步进展成了各类形式的电气自动操纵系统。1969年美国数字设备公司(DEC公司)首先研制比了全世界第一台可编程序操纵器，并称之为“可编程序逻辑制器”(ProgrammabIeLogicController,简称PLC)。试样机在GM公司的应用获得了成功。此后，PLC得到了快速进展，并被广泛用于各类开义量逻辑运算与处理的场合。早期PLC的硬件要紧由分立元件与小规模集成电路构成，它尽管使用了计算机技术，但指令系统、软件与功能相对较简单，通常只能进行逻辑运算的处理，同时通过简化计算机的内部结构与改进可靠性等措施，使之能与工业环境相习惯。在20世纪70年代初期曾经出现过一些出二极管矩阵、集成电路等器件构成的所谓“顺序操纵器”；20世纪70年末期曾经出现过以MC14500工业操纵单元(Industrialcontrolunit,简称ICU)为核心.出8通道数据选择器(MCI4512)、指令计数器(MCI4516)、8位可寻址双向锁存器(MCI4599)、存储器(2732)等构成的“可编程序操纵器”等产品。这些产品与PLC相比，尽管具有一定的价格优势,但最终还是因可靠性、功能等多方面的原因，未能得到进一步的推广与进展；而PLC则随着微处理器价格的全面下降，最终以其优良的性能价格比，得到了迅速进展，并最终成为了当代工业自动操纵技术的重要支柱枝术之一。(二)PLC的定义PLC技术一经出现，立即引起了全世界的广泛关注，1969年首先将其进行商品化并推向市场的是美国GOULD公司；1971年，在引进美国技术后，日木研制出了自己的第一台PLC；1973年，德国SIEMENS公司也研制出了欧洲第一台PLC；1974年,法国随之也研制出了PL制到了20世纪70年代中期，PLC开始使用微处理器。PLC的功能也从最初的逻辑运算拓展到具有数据处理功能，并得到了更为广泛的应用。由于当时的PLC功能已经不再局限于逻辑处理的范畴，为此，PLC也随之改称之可编程序操纵器(ProgrammableController,简称PC)。1980年，美国电气制造商协会(NationalElectronicManufactureAssociation,简称NEMA)对可编程序操纵器进行了如下定义：“可编程序操纵器是一种带有指令存储器，数字或者模拟输入/输出接口；以位运算为主；能完成逻辑、顺序、定时、计数与算术运算功能；面向机器或者生产过程的自动操纵装置”。并将其统一命名为PrOgrammabIeCOntrOIler(PC)o(三)PLC的基本结构PLC实质是一种专用于工业操纵的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图2.1所示：输入电路编程器系统程序存储罂图2. 1 PLC硬件结构输出电路用户程序存储器I1、中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是PLC的操纵中枢。它按照PLC系统程序给予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序与数据：检查电源、存储器、I/O与警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误，当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态与数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，通过命令解释后按指令的规定执行逻辑或者算数运算的结果送入I/O映象区或者数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或者输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性,灵活性,近年来对大型PLC还使用双CPU构成冗余系统，或者使用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。2、存储器（Memory）可编程操纵器的操纵中枢，在系统监控下工作，承担着将外部输入的信号的状态写入映像寄存器区域，然后将结果送到输出映像寄存器区域。CPU常用的微处理器有通用型微处理器，单片机与位片式计算机等。小型PLC的CPlJ多使用单片机或者专用的CPU。大型PLC的CPU多用位片式结构，具有高速数据处理能力。3、基本I/O接口电路（1）输入接口单元。PLC内部输入电路作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的、符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光耦电路送至PLC内部电路。输入电路通常以光电隔离与阻容滤波的方式提高抗干扰能力，输入响应时间通常在0.l15ms之间。多数PLC的输入接口单元都相同，通常有两种类型。一种是直流输入，一种是交流输入。（2）输出接口单元。PLC输出电路用来将CPU运算的结果变换成一定形式的功率输出，驱动被控负载（电磁铁、继电器、接触器线圈等）。PLC输出电路结构形式分为继电器式、晶闸管式与晶体管输出型等三种。4、接口电路PLC接口电路分为I/O扩展接口电路与外设通信接口电路两类（1） I/O扩接口电路I/O扩展接口电路用连接I/O扩展单元，能够用来扩充开关量I/O点数与增加模拟量的I/O端子。I/O扩展接口电路使用并行接口与串行接口两种电路形式。根据被操纵对象对PLC操纵系统的技术与要求，确定用户所需的输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。（2）外设通信接口电路通信接口电路用于连接手持编程器或者其他图形编程器、文本显示器，并能构成PLC的操纵网络。PLC通过PC/PPI电缆或者使用MPI卡通过RS-485接口与电缆与计算机连接，能够实现编程、监控、联网等功能。5、电源PLC内部配有一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电源需要的工作电源（5V直流）。当输入端子为非干接点结构时，为外部输入元件提供24V直流电源（仅供输入点使用）。（四）PLC的特点1、软硬件功能强2、使用保护方便3、运行稳固可靠4、组织灵活（五）PLC的进展趋势从当前产品来看，PLC的进展仍然要紧表达在提及的缩小与性能的提高两大方面。1 .向高速度、大容量方向进展2 .向超大型、超小型两个方向进展3 .PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力4 .增强外部故障的检测与处理能力5 .编程语言多样化第二节PLC工作原理（一）循环扫描的特点（1）、输入映像寄存器的内容是由设备驱动的，在程序执行过程中的一个周期内输入映像寄存器的值保持不变，CPU使用集中输入的操纵思想，只能使用输入映像寄存器的值来操纵程序的执行。2）、扫描周期周而复始地进行，读输入、输出与用户程序是否执行是可控的。3）、对同一个输出单元的多次使用、修改次序会造成不一致的执行结果。4）、各个电路与不一致扫描阶段会造成输入与输出延迟，这是PLC的要紧缺点。在读输入阶段，CPU对各个输入端子进行扫描，通过输入电路将各输入点的状态锁入映象寄存器中。紧接着转入用户程序执行阶段，CPU按照先左后右、先上后下的顺序对每条指令进行扫描，根据输入映象寄存器与输出映象寄存器的状态执行用户程序，同时将执行结果写入输出映象寄存器。（一）PLC中的存储器PLC中的存储器按用途分为系统程序存储器、用户程序存储器与工作数据存储器。1）、用户程序存储器用来存储根据操纵要求而编制的用户应用程序。2）、用来存储工作数据的区域称之工作数据区。3）、系统程序存储器中存放的是厂家根据其选用的PLC的指令的系统编写的系统程序，它决定了PLC的功能，用户不能更换其内容。（三）PLC的编程语言PLC是通过程序对系统进行操纵的，作为一种专用计算机，为了习惯其应用领域，一定有其专用的语言。PLC的编程语言有多种，如梯形图、语句表、功能图等。梯形图编程语言是一种图形语言，具有继电器操纵电路形象、直观的优点;语句表编程语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各类指令的功能，是PLC用户程序的基础元素。第四节PLC的分类及性能指标（一）plc的分类按I/O点数容量分类1）、小型机（I/O点数小于256点）典型的小型机有SIEMENS公司的S7-200系列。2）、中型机（I/O点数在2561024之间）典型的中型机有SIEMENS公司的S7-300系列、OMRON公司的C200H系列。3）、大型机（I/O点数在1024点以上）典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7-400、OMRON公司的CVMl与CSl系列。按结构形式分根据PLC结构形式的不一致，PLC要紧可分为整体式与模块式两类。（1）、整体式结构微型与小型PLC通常为整体式结构。如西门子的S7-200o（2）、模块式结构目前大、中型PLC都使用这种方式。如西门子的S7-300与S7-400系列。（一）PLC的性能指标1）、I/O点数I/O点数，即PLC面板上的I/O端子的个数。I/O点数越多，外部能够连接的I/O器件就越多，操纵规模就越大。它是衡量PLC性能的重要指标之一。2）、存储容量这里专指用户存储器的存储容量，它决定了用户所编程序的长短。大、中、小型PLC的存储容量变化范围通常为2KB2MB。3）、扫描速度扫描速度是指PLC执行程序的快慢，是一个重要的性能指标，表达了计算机操纵取代继电器操纵的稳合程度。可编程操纵器使用循环扫描的工作方式。4）、指令系统它是衡量PLC能力强弱的标志，决定了PLC的处理能力、操纵能力的强弱。限定了计算机发挥运算功能、完成复杂操纵的能力。5）、通信功能通信有PLC之间的通信与PLC与计算机或者其它设备之间的通信。要紧涉及通信模块、通信接口、通信协议、通信指令等。6）、扩展能力扩展能力包含I/O点数的扩展与PLC功能的扩展两方面的内容。7）、特殊功能单元特殊功能单元种类多，也能够说PLC的功能多。典型的特殊功能单元有模拟量、模糊操纵连网等功能。第二章广告灯设计概述广告灯做为一种现代化的工具，与人们的日常生活紧密有关，随着人们对要求的提高，广告灯灯光操纵得到了快速进展，其逻辑操纵已由可编程操纵器代原来的继电器操纵。本文使用可编程逻辑操纵器（PLC）对广告灯进行操纵，通合理的选择与设计，提高了广告灯的操纵水平，并改善了广告灯灯光操纵的可靠性。第一节PLC广告灯操纵要求本操纵系统只要是用于操纵广告灯按顺序闪烁。能让你在不用人操纵的情况下，进行灯的自动闪烁，达到宣传的目的。第二节PLC广告灯的要紧内容用PLC操纵一个自动闪烁的广告牌，其内容为“郑州工业安全职业学院欢迎您”，这13个字用13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“郑”字亮1S,接着“州”字亮1S,以此类推，至“您”字亮IS后，“郑州工业安全职业学院欢迎您”这13个字以O.6S的周期闪烁3次，然后又是“郑”字亮IS如此循环进行。如表L所示：灯号步序12345678910111213HLl亮HL2亮HL3-冗HL4亮HL5亮HL6亮HL7亮HL8亮HL9亮HLlO亮HLll亮HL12亮HL13亮第三章广告灯总体设计第一节PLC型号由于在本篇论文所设计的广告灯中共有13个端口输出，同时使用交流电,输入信号瑜出信号名称代号输入点编号名称代号输入点编号启动按钮SBlXO“郑”字彩灯HLlYO停止按钮SB2Xl“州”字彩灯HL2Yl“工”字彩灯HL3Y2“业”字彩灯HL4Y3“安”字彩灯HL5Y4“全”字彩灯HL6Y5“职”字彩灯HL7Y6“业”字彩灯HL8Y7“学”字彩灯HL9YlO“院”字彩灯HLlOYll“欢”字彩灯HLllY12“迎”字彩灯HL12Y13“您”字彩灯HL13Y14因此我选择用三菱FX2N-48MR-001。FX2N-48MR-001的要紧的技术参数：输入继电器有24点，输出继电器有24点。电源电压为AClOO-240V,频率为5060Hz.第二节PLCI/O分配口第三节PLC操纵接线图广告自动闪烁灯三菱FX2N系列PLC操纵接线图如图1所示。SBlJE-SB2XOCOMlXlYOHLl->HLl宜HL3鱼HL4X2YlX3Y2X4Y3X5COM2HL5HL6由HL7.HL8X6Y4X7Y5XlOY6XilY7X12CM3HL9C0HLlOC0HLLl八HLlSG®X13YlOX14YllX15Y12X16Y13COM4HL13C®COMY14-220V第四节PLC操纵梯形图广告自动闪烁灯三菱FX2N系列PLC操纵梯形图如图2所示。TlrF<MOTl好MO<TO4TlSHLYOOOYOOlY002Y008-1M13并M15H-PLSMlN14M15J÷OM3M4M5MGM7M8M9MlOMllM12I-Vi-P-TlrF-HOTl<MOTl井<TOK5pLSM5井M64÷M7÷FMlHO÷F-Vi-O>MlS11L27S8YOOlY0021IFY00350Y004-158Y00559Y006Y00765YoIO6871T2MilM15好M12T2nM144÷M13务M4T2-I卜M12HFM7nM15H-YOOOM6HIT2nT2HIM8HIMSHIT2HIMlOT卜MilT卜YOUT2u第五节PLC操纵指令表广告自动闪烁灯三菱FX2N系列PLC操纵指令表LDXOOOORMOANIXOOlOUTMOLDMOANITlOUTTOK5LDTlPLSMlLDMOANIM3ANIM4ANIM5ANIM6ANIM7ANIM8ANIM9ANIMlOANIMilANIM12ANIM13ANIM14ANIM15OUTM2LDMlANIM15SFTLM2M3K13KlLDM2ORT2O1234569IO121314151617181920212223242526272829383940OUTYOOO41LDM342ORT243OUTYOOl44LDM445ORT246OUTY00247LDM548ORT249OUTY00350LDM651ORT252OUTY00453LDM754ORT255OUTY00556LDM857ORT258OUTY00659LDM960ORT261OUTY00762LDMlO63ORT264OUTYOlO65LDMil66ORT267OUTYOU68LDM1269ORT270OUTY01271LDM1372ORT273OUTY01374LDM1475ORT276OUTY01477LDM1578ANIT379OUTT2K382LDT283OUTT3K386LDT387OUTCOK390LDCO91ZRSTM3M1596END第六节电气原理图仿真及程序调试本次设计的电气原理仿真及程序调试是在工业技术中心PLC实验室完成的，并按下列步骤依次进行（一）检验程序将编好的应用程序输入到微机内，利用软件进行程序检验，起初有几处编程语法错误，通过几次认真修改后，程序无误。然后传入PLC内。（二）信号模拟用实验台上的模拟开关模拟输入信号,接入相对应的输入端点。输入程序后,扳动开关，接通或者断开模拟开关，用来模拟相应按钮动作及机械动作使检测元件状态发生的变化，并通过输入输出指示灯来观查输入输出端点的状态变化，经观察模拟开关与PLC连接正确。（三）按程序进行模拟运行先参照输入信号表,设置好原始状态下所有输入信号的状态,再使PLC运行,按下相应按钮，按梯形图程序，观察输出情况，经观察符合程序设定的输出；按工步状态在一个工作循环里逐步转换的顺序依次发出状态转移指令信号，系统将结束一个工步状态转入下一个工步状态，将转换情况与已编的程序相比较，知转换情况与程序设定的输出情况相同，电气原理图仿真及程序调试成功。致谢通过一个多月的时间，在各位老师的帮助下，在我的不断努力下，我的毕业设计终于要完成了。从设计中我学到许多知识，也懂得了做任何事都要细心的道理。知识的积存是一点一滴的，在设计中我也感受颇深。在此我要真诚的感谢赵老师给予我的指导，在设计过程中老师严格督促我的毕业设计速度，及时的帮我解决我在设计中遇到的各类问题与困难，在设计中一直对我严格要求，在整个毕业设计过程中都给我耐心的指导与讲解，并主动为我提供各类有关技术资料，在指导老师的帮助与指导下我顺利完成了本次毕业设计，也让我在这次毕业设计中受益匪浅，在此谨向指导老师致以深切的谢意！感谢评阅与阅读本设计论文的老师为此付出的辛勤劳动！参考文献1蒋圣平、颜景龙、裴焕斗等。PLC在抢答器中的应用J。测试技术学报，20002林明星。电气操纵及可编程序操纵器M机械工业出版社，20043周淑珍、高鸿斌。PLC分析与设计应用。电子工业出版社，20045王玉中。电气操纵及PLC应用技术。河南科学技术出版社，20066孙平。可编程序操纵器原理及应用，高等教育出版社，20037王成福主编。可编程序操纵器原理及应用。机械工业出版社，20068张进秋主编。可编程操纵器原理及应用实例M。机械工业出版社，20049江秀汉、汤楠主编。可编程序操纵器原理及应用。西安电子科技大学出版社,2003