基于PLC霓虹灯广告屏控制器的设计
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丽水学院
课程设计
题目霓虹灯广告屏控制器的设计指导教师
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二〇一一年六月十日
目录
引言 (2)
1、控制系统介绍及控制要求 (3)
2、设计过程 (4)
3、I/O分配表及PLC型号选择 (4)
4、PLC端子接线图 (5)
5、控制流程图 (6)
6、设计应用梯形图程序及说明 (8)
7、软件仿真图 (18)
8、调试与完善 (19)
9、结论 (19)
参考文献 (19)
附录
摘要:可编程控制器PLC可编程序控制器：英文全称Programmable Logic Controller ,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。
本文以松下PLC 为背景介绍了霓虹灯广告屏控制器的设计过程,并给出了系统梯形图。
关键词:PLC；数字运算操作;自动控制;梯形图
1、控制系统介绍及控制要求
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。
某广告屏共有8根灯管，24只流水灯，每4只为一组，如图1.1所示。
用PLC对霓虹灯广告屏实现控制,其具体要求如下:
(1)该广告屏中间8个灯管亮灭的时序为第1根亮到第2根亮到第3根亮直至第8根亮,时间间隔均为1S,全亮后,显示10S,再反过来从8到7、6 … 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,全亮后显示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。
(2)广告屏四周的流水灯共24只,4个1组,共分6组,每组灯间隔1S向前移动一次,且I—VI每隔一组的灯点亮,即从I到II，II到III …VI,移动一段时间后(如30S),再反过来移动,即从 VI到V ， V 到 IV … I,如此循环往复。
(3)系统有单步\连续控制,有启动和停止按钮。
(4)系统霓虹灯字,白帜灯的电压及供电电源均为市电220V。
图1.1
2、设计过程
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。
3、I/O分配表及PLC型号选择
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SA1(X0)为启动开关,SA2(X1)为停止开关,SA3(X2)为单步\连续选择开关。
Y0—Y7为控制8根霓虹管,用发光管LED0—LED7模拟显示,Y10—Y15为控制6组流水灯,这里用发光管LED10—LED15模拟显示。
如表1
表1 I/O分配表
PLC型号的选择：
由于共有17个I/O点输出，且输出点占14个，考虑I/O点裕量且采用交流电进行实验，供电电源均为市电220V，因此选用FX2N-48MR-001。
FX2N-48MR-001的主要的技术参数：24个I/O 点（输入继电器有24点，输出继电器有24点）。
电源电压为AC100—240V 50/60Hz。
4、PLC端子接线图
图4.1端子接线图
5、控制流程图
6、设计应用梯形图程序及说明（1）控制8根灯管的正序亮反序灭
（2）霓虹灯的反序亮和正序灭
（3）流水灯的正序的隔位亮
（4）流水灯的反序的隔位亮
7、软件仿真图
8、调试与完善
程序调试中出现的问题的：
（1）程序的步数太多了，原来有500步，后来在程老师的点拨下，我把程序简化了一下，把很的多的状态都合并了起来，并用定时器来控制灯的亮灭，但是大体的思路还是一样的。
（2）程序检查出现双线圈错误，我上网查阅过后，只要程序里的双线圈输出前后不矛盾，编译时虽然会警告，但是程序还是正常执行的。
避免双线圈输出其实很简单，在原来双线圈输出的地方用中间继电器，然后用这个中间继电器再去导通这个输出。
（3）出现梯形图过大的问题，经过了解程序行数超限，对于GPPW来说，其一个输出点最多并联输入点位24行，而FXGP软件中无此限制。
因此修改程序，使用中间继电器过渡就可消除问题。
（4）调试过程中出现的问题：梯形图呈黄色，在写入模式下对梯形图进行编辑，梯形图黄色消去，程序并没少，但步数减少，这问题仍没有解决，我会继续思考这问题。
（5）对该程序，使用移位指令会简单，我会再想想用移位来做，简化程序。
9、结论
从以上介绍、设计可以看出,用PLC 构成一个自动控制系统是很方便的,一般不需要很多配套的外围设备。
PLC 在很大程度上是以软件编程来取代硬件接线以满足各种不同的控制要求,用一台PLC 只要改变软件就可实现控制不同的对象,并且在修改设计时只需修改程序,因此显得极为方便、灵活,可大大缩短控制系统的设计、施工和投产周期。
参考文献：
1．许翏主编《电气控制与PLC控制技术》北京: 机械工业出版社 2010
2．尹宏业主编《PLC可编程控制器教程》北京：航空工业出版社 1997
3．廖常初主编《PLC编程及应用》北京：机械工业出版社 2002
4．张万忠主编《可编程控制器应用技术》北京：化学工业出版社 2002
5．张凤珊主编《电器控制及可编程控制器》北京：中国轻工业出版社 2001
附录：指令表：
实物图：
Y0-Y7全亮10S，
II、IV倒序隔位亮
Y7-Y0倒序灭，II、
IV顺序隔位亮
Y7-Y0顺序隔位亮，II、IV倒序隔位亮。
