PLC对霓虹灯广告设计

前 言随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣和发展,个大中小城市都在进行亮化工程。各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,一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多中彩色的灯管,另一种为日光等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.此类广告设施亮度高，夜晚很显眼；而且图案时刻变化动感十足，所以很能吸引眼球，从而达到很好的广告效果。日光灯广告屏结构简单，原理易懂，而且材料易得，在种种广告屏中性价比优异、便宜实惠。由此，我就设计一个由日光灯管并列组成的广告屏。在广告屏控制系统的选择中，我选择了可编程控制器PLC。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内,使控制器和被控对象连接方便。 PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，这时的PLC已不再是仅有逻辑(Logic)判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。 第1章 控制系统介绍和控制过程要求1.1 控制系统介绍本控制系统主要是用于控制流水灯按顺序的亮灭，它能让在无人控制的情况下，使灯进行自动闪烁，产生各种动感效果从而吸引眼球达到宣传的目的。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32个灯管分为四组，每8个为一组。第一组对应输出Y000-Y007，第二组对应输出Y010-Y017第三组，对应输出Y020-Y027，第四组对应输出Y030-Y037。第一组亮1秒后第三组亮，两组全亮维持2秒灭的同时第二、四组亮并持续亮秒；灭的同时第一、三组亮2秒，然后第二、四组亮，如此循环2.第一组亮1秒，灭的同时第二组亮并持续1秒，灭的同时第三组亮持续1秒，灭的同时第四组亮，持续1秒第一组亮如此循环往复。3.32个灯管先正序亮然后反序灭，相邻两个灯管间亮灭时间间隔为1秒；全亮后持续10秒，全灭后持续2秒，然后在正序亮，循环4.32灯管先反序亮，然后正序灭间隔仍为1秒；全亮后持续10秒，全灭维持2秒，然后在反序亮，循环5.系统有单步连续控制,有启动和停止按钮。6.系统日光灯的电压及供电电源均为市电220V。1.2 控制系统的选择要满足以上要求，我们可以选择很多种控制系统，例如微机、单片机、继电器等等但针对我们设计系统所运行的环境我选择了基于PLC的设计。这是为什么呢？首先我说设计的广告屏工作环境比较恶劣，常年风吹日晒的，完全暴露于自然环境之下，所以系统对稳定性和抗干扰性要求比较高；第二，整个系统工作时间比较长，每到天暗下来就需要工作，这样一来所设计系统就需要符合省电，耐用的要求；最后，我们面对的市场是各种商店的店面，公司的店面要普及推广就得有低廉的价格。我们再来看一下基于PLC的控制系统的有点。1.可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3.易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。第2章 硬件设计2.1 I/O分配表及PLC型号选择输入点分配输出点分配输入接点输入开关名称输出接口驱动设备X000启动按钮SB1Y000- Y037分别控制32个日光灯管X001停止按钮SB2X002单步/连续开关SB3X003步进按钮开关SB4根据控制要求,PLC控制霓虹灯广告显示屏的输入输出(I0)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,SAa(X2)为单步连续选择开关,SB(X3)为步进按钮开关。Y0Y37控制32根日光灯管 ,这里用发光管LEDQLED,模拟显示。如表2-1表2-1 I/O分配表PLC型号的选择：由于共有32个端口输出，使用是用交流电，需要考虑15%-30%的冗余故选择用FX2N-80MR-001。FX2N-80MR-001的主要的技术参数：输入继电器有40点，输出继电器有40点。电源电压为AC100240V 50/60Hz。2.2 PLC端子接线图图2-1 端子接线图第3章 软件设计该章中主要是设计软件系统，先画出流程图，再由此进行梯形图编程，同时导出指令。其中，梯形图编写是用三菱编程软件编写，然后再用其仿真软件模拟运行。3.1控制流程图是否32灯管正序全亮?开始32灯管正序亮32灯管的全10秒是否32灯管正序全亮10秒?32灯管的反序灭否是否是是否32灯管的反序全灭?32灯管的全灭是否32灯管全灭2秒?32灯管的反序亮是否32灯管反序全亮？否是否是否是否八字全亮10秒？是否32灯管正序全灭？32灯管的全亮32灯管的正序灭32灯管全灭2秒是否是否是是否32灯管全灭2秒？是否按下停止开关？停止否是否是图 3.1流程图3.2 梯形图 图3-2 梯形图3.3程序运行原理说明调试与完善该程序是用FXGP_WIN-C软件编写，用相匹配的File coverter仿真软件模拟。在启动按钮按下以后，日光灯管就会根据程序的设定有规律的亮灭。该程序主要运用了计时器控制的作用。每一个输出端口对应一个日光灯，这样就可以从时间上控制所有灯的亮灭。32根灯管，再加上可编程控制器的强大功能，可以作出很多花样的，我也想了很多。但最终只是用单纯的T（计时器）控制做了几个简单的花样。也想用它强大的编程元件和功能指令，但没学好。32根灯管4种花样，用了1000多条指令。由于软件的限制，不能一次性把梯形图输入，所以就把整个程序分割开来。这就造成了所导出的梯形图和相应指令也不完整，效果很不理想。但这不影响软件程序的实质。当然，程序的运行并不是一帆风顺的，中间是改了又改。结 论本次设计是要控制32根日光灯管有规律的亮灭，使其产生动感和闪烁的效果。以吸引眼球，最终实现广告的目的。在设计过程中选用PLC控制系统来控制32根日光灯，在工业控制中由于考虑硬件系统的损坏，和维修成本，故选择PLC是I/O口时留有15%-30%的冗余最终选用三菱FX2NMR80001。系统有单步连续控制,有启动和停止按钮。系统日光灯的电压及供电电源均为市电220V。设计软件系统中，先画出流程图，再由此进行梯形图编程，同时导出指令。其中，梯形图编写是用三菱编程软件编写，然后再用其仿真软件模拟运行。用FXGP_WIN-C软件编写程序过程中，经历了对其陌生到熟悉的过程。梯形图编写多用了计时器T来控制日光灯，比较浅显，不过在输出表多时就比较烦琐了。如果用一些高级的功能指令，如步进指令，移位指令等，程序会减少许多。32根灯管4种花样，用了1000多条指令。由于软件的限制，不能一次性把梯形图输入，所以就把整个程序分割开来。这就造成了所导出的梯形图和相应指令也不完整，效果很不理想。但这不影响软件程序的实质。通过三菱仿真软件的模拟运行，验证了程序的正确性。本次设计收到了不错的效果。谢 辞首先感谢余老师在设计全程对我的悉心指导！余老师在设计之初对我们设计的方向做了明确的指导，在设计过程中对我们遇到的各种大小问题都不厌其烦地讲解引导使我在设计过程中避免了许多无为的工作。在与余老师交流中，他更是在我们就业与择业等人生重大问题上给予指导性意见！在导师一丝不苟、严谨认真的治学态度，精益求精、诲人不倦的学者风范，以及正直无私、磊落大度的高尚品格，更让我明白许多做人的道理，在此我对导师表示衷心的感谢！本论文能够完成，要感谢机电学院的所有老师，是他们在这三年的时间里，教会我的专业知识。在我撰写论文期间，得到了我的指导老师的帮助，在忙碌的工作之余，给予我专业知识上的指导，而且教给我学习的方法和思路，使我在科研工作及论文设计过程中不断有新的认识和提高。导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。多得他们的指导和帮助才使我能完成本论文。我会在以后的工作中为社会作出贡献去回报他们对我的教导在本文结束之际，特向我敬爱的导师和机电学院所有老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！ 参考文献1史国生. 电气控制与可编程控制器技术 化学工业出版社 2005.22尹宏业. PLC可编程控制器教程 航空工业出版社 19973廖常初. PLC编程及应用 机械工业出版社 20024张万忠. 可编程控制器应用技术 化学工业出版社 20025张凤珊. 电器控制及可编程控制器 中国轻工业出版社 20016宫淑贞. 可编程序控制器原理及应用 人民邮电出版社 20027汪道辉. 逻辑与可编程控制系统 机械工业出版社 20018余雷声. 电气控制与PLC应用 机械工业出版社 19969路林吉. 可编程序控制器原理及应用 清华大学出版社 200210袁任光. 可编程序控制器(PC)应用技术与实例 华南理工大学出版社 200111程周. 电气控制与PLC原理及应用 电子工业出版社 200712 廖常初 可编程序控制器应用技术(第三版) 重庆大学出版社，199813 中华人民共和国国家标准电气制图 中国标准出版社，199714 廖常初 PLC的顺序控制编程方法 工业自动化199715 廖常初 PLC梯形图程序的设计方法与技巧 电工技术1998附 录指令表- 32 -