基于PLC控制的广告牌饰灯的 初稿.doc
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1、目 录绪论11.1 PLC工作原理31.2 PLC的特点和功能31.3 PLC的应用领域32 PLC控制的广告牌饰灯的总体设计52.1 控制要求52.2 I/O分配表及PLC型号选择62.3 PLC端子接线图82.4控制流程图112.5梯形图与指令表112.6调试与完善132.7程序运行和控制原理说明13结论17参考文献18致 谢27插图索引图1.系统设计方框图5图2.涡街传感器的结构和原理6图3.电容式检测元件7图4.电容传感器转换电路9图5.传感器信号处理电路10图6.单片机系统图12图7.软件程序方框图15图8.系统仿真效果图16基于PLC控制的广告牌饰灯的设计摘 要随着改革的不断深入,
2、社会主义市场经济的不断繁荣和发展,大中小城市都在进行亮化工程。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.选择这个题目作为毕业设计,即能通过设计熟悉学习过的PLC知识,还能提高自己的设计能力,并且PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序
3、控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。在一定程度上提高自己以后在找工作的成功率。所以我选择了这个题目。【关键词】可编程控制器(PLC)、广告灯、自动控制。Based on PLC control of the design of the lamp ACTS the role of billboardsAbstractWith the constant deepening of reform, the socialist market economy increasing prosperity and development, medium and small cities in brig
4、ht project. Enterprise to publicize his image of enterprise and products, all use advertising gimmick one: the neon lights advertising screen to achieve this purpose. When we night walking in the street, the wide variety of neon advertising on both sides are to be able to see, one kind is to use neo
5、n tubes made of various shapes and color of the tube, another for sunlight, etc tube or incandescent lamp tube as the light source, with the AD or other large posters to achieve the effect of propaganda. The lamp light out, the twinkle and flow direction of time all can through the PLC to control re
6、quirements.Choose this subject as a graduation design, namely can through the design of the familiar with learning PLC knowledge, but also can improve their design ability, and PLC has strong commonality, use convenient, wide adaptability, high reliability and anti-interference ability strong, progr
7、amming of simple features. PLC in industrial automation control especially sequence control the status, in the foreseeable future, is irreplaceable. To a certain extent in looking for a job after improve their success rate. So I chose this topic.【Key words】Programmable controller (PLC), advertising
8、lights, automatic control.22绪论随着微处理器,计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已经广泛的应用在所有的工业领域。现在社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应,生产出小批量、多品种、多规格、低成本、和高质量的产品。为了满足这一要求,生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性。可编程序控制器(Programmable Logic Controller)正是顺应这一要求出现的,它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。可编程序控制器简称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主要的支柱之一。PLC广泛的应用在各种机械设备和生产
9、过程的自动控制系统中,PLC在其他领域,例如在民用和家庭自动化中也得到了迅速的发展。国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中,对PLC作出如下定义:“可编程序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储器,用来在其每部存储执行逻辑运算、顺许控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其设备,都应按照易于使工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。”可以预料:在工业控制领域中,PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。PLC程序既有生产厂家的系统程序,又有
10、用户自己开发的应用程序,系统程序提供应用平台,同时还为PLC可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理,用户程序由用户自己设计,这样可以满足大多数用户的需要。本文所采用的是三菱FX2N型可编程控制器, FX2N系列是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点,为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。它适用于多个基本组件间的连接,模拟控制,定位控制等特殊用途,是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。具有以下特点:系统配置即固定又灵活;编程简单;备有可自由选择,丰富的品种;令人放心的高性能;高速运算;使用于多种特殊用途;外部机器通讯简单化;共同的
11、外部设备等等。1 PLC介绍1.1 PLC工作原理当可编程逻辑控制器投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段, 可编程逻辑控制器2即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。一、输入采样阶段 在输入采样阶段,可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度
12、必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。二、用户程序执行阶段在用户程序执行阶段,可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储
13、区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话,输入过程影像寄存器的值不会被更新,程序直接从I/O模块取值,输出过程影像寄存器会被立即更新,这跟立即输入有些区别。三、输出刷新阶段当扫描用户程序结束后,可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外
14、设。这时,才是可编程逻辑控制器的真正输出。1.1.1实现控制要点 输入输出信息变换、可靠物理实现,可以说是PLC实现控制的两个基本要点。 输入输出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC程序既有生产厂家的系统程序(不可更改),又有用户自行开发的应用(用户)程序。系统程序提供运行平台,同时,还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求,就应有什么样的用户程序。 可靠物理实现主要靠输人(INPUT)及输出(OUTPUT)电路。PLC的I/O电路,都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波,以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在
15、电上是隔离的,靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的,靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大,以足以带动一般的工业控制元器件,如电磁阀、接触器等等。 I/O电路是很多的,每一输入点或输出点都要有一个I或O电路。PLC有多I/O用点,一般也就有多少个I/O用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的,所以,所占体积并不大。 输入电路时刻监视着输入状况,并将其暂存于输入暂存器中。每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器。 输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是一一对应的 这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O口的寄存器。它们与计
16、算机内存交换信息通过计算机总线,并主要由运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到PLC的内存中,称输入刷新。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位(bit)称之为输入继电器,或称软接点。这些位置成1,表示接点通,置成0为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的,所以,它反映的就是输入状态。 输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位(bit)与其对应,这个位称为输出继电器,或称输出线圈。靠运行系统程序,输出继电器的状态映射到输出锁存器。这个映射也称输出刷新。输出刷新主要也是靠运行系统程序实现的。这样,用户所要编的程序只是,内存中输入映射区
17、到输出映射区的变换,特别是怎么按输入的时序变换成输出的时序。这是一个数据及逻辑处理问题。由于PLC有强大的指令系统,编写出满足这个要求的程序是完全可能的,而且也是较为容易的。1.2 PLC的特点和功能一、功能丰富PLC的功能非常丰富。这主要与它具有丰富的处理信息的指令系统及存储信息的内部器件有关。它的指令多达几十条、几百条,可进行各式各样的逻辑问题的处理,还可进行各种类型数据的运算。凡普通计算机能做到的,它也都可作到。它的内部器件,即内存中的数据存储区,种类繁多,容量宏大。I/O继电器,可以用以存储入、出点信息的,少的几十、几百,多的可达几千、几万,以至10几万。这意味着它可进行这么多I/O点
18、的入出信息变换,进行这么大规模的控制。它的内部种种继电器,相当于中间继电器,数量更多。内存中一个位就可作为一个中间继电器,怎么不多!它的计数器、定时器也很多,是继电电路所望尘莫及的。小小的箱体或模块,其内部定时器、计数器可达成百、成千。这也是因为只要用内存中的一个字,再加一些标志位,即可成为定时器、计数器,所以才那么多。而且,这些内部器件还可设置成丢电保持的,或丢电不保持的,即上电后予以清零的。以满足不同的使用要求。这些也是继电器件所难以做到的。它的数据存储区还可用以存储大量数据,几百、几千、几万字的信息都可以存,而且,掉电后还不丢失。PLC还有丰富的外部设备,可建立友好的人机界面,以进行信息
19、交换。可送入程序,送入数据,可读出程序,读出数据。而且读、写时可在图文并茂的画面上进行。数据读出后,可转储,可打印。数据送入可键入,可以读卡入,等等。PLC还具有通讯接口,可与计算机链接或联网,与计算机交换信息。自身也可联网,以形成单机所不能有的更大的、地域更广的控制系统。PLC还有强大的自检功能,可进行自诊断。其结果可自动记录。这为它的维修增加了透明度,提供了方便。丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能;同时,也为工业系统的自动化、远动化及其控制的智能化创造了条件。像PLC这样集丰富功能于一身,是别的电控制器所没有的;更是传统的继电控制电路所无法比拟的。二、使用方便用PLC实现对系统的控制是
20、非常方便的。这是因为:首先PLC控制逻辑的建立是程序,用程序代替硬件接线。编程序比接线,更改程序比更改接线,当然要方便得多!其次PLC的硬件是高度集成化的,已集成为种种小型化的模块。而且,这些模块是配套的,已实现了系列化与规格化。种种控制系统所需的模块,PLC厂家多有现货供应,市场上即可购得。所以,硬件系统配置与建造也非常方便。正因如此,用可编程序控制器才有这个可字。对软件讲,它的程序可编,也不难编。对硬件讲,它的配置可变,而且也易于变。具体地讲,PLC有五个方面的方便:(1)配置方便:可接控制系统的需要确定要使用哪家的PLC,那种类型的,用什么模块,要多少模块,确定后,到市场上定货购买即可。
21、(2)安装方便:PLC硬件安装简单,组装容易。外部接线有接线器,接线简单,而且一次接好后,更换模块时,把接线器安装到新模块上即可,都不必再接线。内部什么线都不要接,只要作些必要的DIP开关设定或软件设定,以及编制好用户程序就可工作。(3)编程方便:PLC内部虽然没有什么实际的继电器、时间继电器、计数器,但它通过程序(软件)与系统内存,这些器件却实实在在地存在着。其数量之多是继电器控制系统难以想象的。即使是小型的PLC,内部继电器数都可以千计,时间继电器、计数也以百计。而且,这些继电器的接点可无限次地使用。PLC内部逻辑器件之多,用户用起来已不感到有什么限制。唯一考虑的只是入出点。而这个内部入出
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