潍坊学院
专业课综合课程设计说明书基于PLC的花样彩灯控制系统设计
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学生姓名: 学号:
2013年10月16日
目录
摘要 (1)
1 前言 (2)
2 PLC概述 (3)
2.1 PLC的定义 (3)
2.2 PLC的发展历程 (3)
2．3 PLC的特点 (3)
2.3.1 高可靠性、抗干扰能力强 (3)
2.3.2 丰富的I/O接口模块 (4)
2.3.3 配套齐全、功能完善、适用性强 (4)
2.3.4 易学易用，深受工程技术人员欢迎 (4)
2.3.5 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 (4)
2.3.6 体积小，重量轻，能耗低 (4)
2．4 PLC的应用领域 (5)
2．5 三菱PLC-FX2N系列可编程控制器简介 (6)
3 设计任务与要求 (7)
4 花样彩灯方案设计 (8)
4．1 彩灯常见的工作模式 (8)
4．2 确定输入输出设备，选择PLC类型 (8)
4．3 确定I/O分配表 (8)
5 系统硬件设计 (9)
5．1 PLC选型 (9)
5．2 组成原理 (10)
5．3 PLC外部接线原理图 (10)
6 软件设计 (11)
6．1 初始化程序 (11)
6．2 主控输出程序 (12)
6．3 系统调试方法 (12)
6．4 系统调试及结果分析 (13)
7 小结 (15)
参考文献 (16)
摘要
随着科学技术的飞速发展，在现代生活中，彩灯作为一种景观应用越来越多。针对PLC日益得到广泛应用的现状，文章介绍了PLC对大型演出现场的彩灯进行控制，并给出其PLC控制系统的接线图和梯形图程序设计。该设计具有可编程性、线路简单、可靠性高等特点，提高了系统的灵活性及可扩展性，包括对变换类负载、舞台流水灯、大型标语牌底色流水灯的控制，以营造良好的现场灯光氛围，并且便于起停、控制、检修，节约人力物力。仿真结果验证了该设计的实用性。
关键词：PLC，彩灯控制，设计，仿真
1 前言
随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多场合可以看到彩色霓虹灯。各种装饰彩灯、广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大型晚会的现场，彩灯更是成为不可缺少的一道景观。小型的彩灯多采用霓虹灯管做成各种各样和多种色彩的灯管，或是以日光灯、白炽灯作为光源，另配大型广告语、宣传画来达到效果。LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已成为一种时尚。这些灯的控制设备大多数用全硬件的数字电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制作成品只能按固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需求来调节亮灯时间、模式、闪烁频率等动态参数。本文介绍PLC在彩灯控制中的应用，灯的亮灭、闪烁时间及流动方向的控制均通过PLC来达到控制要求。
在彩灯的应用中，装饰灯、广告灯、布景灯的变化多种多样，但就其工作模式，可分为三种主要类型：长明灯、流水灯及变幻灯。长明灯的特点是只要灯投入工作，负载即长期接通，一般在彩灯中用以照明或衬托底色，没有频繁的动态切换过程，因此可用开关直接控制，不需经过PLC控制。流水灯负载变化频率高，变换速度快，使人有眼花缭乱之感，分为多灯流动、单灯流动等情形。变幻灯则包括字形变化、色彩变化、位置变化等，其主要特点是在整个工作过程中周期性地花样变化，但频率不高。流水灯及变幻灯均适宜采用PLC控制。
2 PLC概述
2.1 PLC的定义
Programmable Logic Controller 简称为PLC，即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
2.2 PLC的发展历程
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。
个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。
PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为
30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.
2．3 PLC的特点
2.3.1 高可靠性、抗干扰能力强
（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。
（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.
