广告霓虹灯饰PLC控制系统设计

中南民族大学广告霓虹灯饰PLC控制系统设计11064073王洋洋1中南民族大学计算机科学学院PLC课程设计题目：广告霓虹灯饰PLC控制系统设计姓名：王洋洋学号：11064073指导老师：樊金荣2014年6月14日中南民族大学广告霓虹灯饰PLC控制系统设计11064073王洋洋2内容摘要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。此次课程设计即为霓虹灯广告屏控制器的设计过程，以及PLC设计的基本步骤和方法，其主要内容包括课题的设计任务与要求，主电路，I/0地址分配表，PLC输入输出设备的接线图，控制流程图，梯形图，语句表及元件清单等。如何去快捷、可靠、简单的去控制，成为我们考虑的重点。而正是PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中有较为突出的优势，也成为霓虹灯广告屏控制选择PLC控制的主要原因。中南民族大学1目录第1章课题要求..................................................................................................错误!未定义书签。1.1霓虹灯广告设计目的………………………………………………………………21.2霓虹灯广告设计内容………………………………………………………………21.3霓虹灯广告设计实现目标...................................................................................................2第2章系统总体方案设计.........................................................................................................22.1系统硬件配置和组成原理...................................................................................................22.2系统变量定义及分配表...........................................................................错误!未定义书签。2.3系统接线图设计........................................................................................................................32.4系统可靠性设计........................................................................................................................5第3章控制系统设计…………………………………………………………………………….53.1控制过程工艺流程图设计………………………………………………………………….53.2控制程序时序图设计..................................................................................................…….63.3控制程序设计思路…………………………………………………………………………….143.4创新设计内容………………………………………………………………………………….14第四章人机界面设计…………………………………………………………………………….154.1选用界面介绍………………………………………………………………………………….154.2画面制作与设计……………………………………………………………………………….15第五章系统调试与结果分析………………………………………………………………….165.1系统调试及要解决的问题…………………………………………………………………….165.2结果分析……………………………………………………………………………………….16设计总结………………………………………………………………………………………………...17谢辞…………………………………………………………………………………………………………17参考文献……………………………………………………………………………………………………17中南民族大学21.1霓虹灯广告设计目的广告灯饰的出现，并且简单明了，可重复出现，引人注目，且光亮艳丽，宣传效果较好，有利于突出企业的名称、厂牌和商标1.2霓虹灯广告灯饰设计内容本次设计的控制要求如下：1、冤虹灯要求情况介绍(1)可以根据要求选择霓虹灯盏数n。(例“中南民大欢迎您”7盏灯n＝7)也可一个字用两盏灯n＝14：(2)为了方便操作，设定每天霓虹灯亮、熄的时间固定，并自动开、关。同时因为季节原因可以改变一、二个参数就能改变霓虹灯的亮、熄时间，也可完全用手动操作控制霓虹灯的亮熄。(3)为了美观，霓虹灯的变化花样一般选6—10种，例如：灯可从两边一盏一盏向中心亮去，再从中间向两边熄，为一种；灯从左边开始向右边一盏一盏亮，然后一起亮，为一种；…，若字数较少可采用一个字用二盏或三盏灯等自行设计。(4)霓虹灯的花样可由PLC控制系统按设计顺序依次执行，也可通过外部元件简单选择达到任意选择花样变化的顺序。1.3霓虹灯广告设计实现目标霓虹灯的工作状态为从1到7顺序亮、从7到1顺序熄灭、从中间向两边顺序点亮、从两边向中间点亮一共六种状态。其中顺序点亮与熄灭的间隔均为1秒，各种状态顺序不同，而且中间的间隔时间也不相同。其中实现顺序点亮或者熄灭的功能可以采用顺序延时法和步径法。顺序延时法是用多个计时器，在一个周期中的每一个时间节点上用一个计时器，然后在每一个时间节点上判断各个霓虹灯的亮灭状态，然后控制相应的输出接口。这种方法的编程和控制方法都很简单。第2章系统总体方案设计2.1系统硬件配置和组成原理中南民族大学3本次课程设计中使用的是实验室中日本OMRON公司生产的CJ1M系列PLC，是新一代的小型PLC，具有经济、简单、高效的优点，因此给予PLC设计的电子计算器有较高的性能，PLC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，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，使系统中除PLC以外的电路设备也获得故障自诊断保护，其次，它易于设备的扩展、便于维护、开发周期短，PLC的这些优点也注定了它将得到广泛的发展。由于共有7个端口输出，霓虹灯管的功率消耗较小，所以我选择用S7-224型PLC。S7-224的主要的技术参数：S7-224型PLC可以带两个扩展模块，其基本单元提供I/O映像区为128个输入、128个输出；模拟映像区为16输入、16输出。电源电压波动DC20.4VAC84-264V47-63Hz。为扩展I/O提供的+24VDC电源的最大电流为220mA.2.2系统变量定义及分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号启动信号常开/常闭开关SQ1I0.08停止信号常闭开关SQ2I0.09输出信号霓虹灯L1点亮信号霓虹灯管L1Q1.0霓虹灯L2点亮信号霓虹灯管L2Q1.1霓虹灯L3点亮信号霓虹灯管L3Q1.2霓虹灯L4点亮信号霓虹灯管L4Q1.3霓虹灯L5点亮信号霓虹灯管L5Q1.4霓虹灯L6点亮信号霓虹灯管L6Q1.5霓虹灯L7点亮信号霓虹灯管L7Q1.6表2-4霓虹灯广告屏控制器的输入输出I/O地址分配表2.3系统接线图设计中南民族大学4中南民族大学52.4系统可靠性设计本次设计采用较多的定时器，涉及很多定时器的复位问题，要时刻注意定时器定时的选择，再者本次设计采用的顺序循环点亮霓虹灯，此法实现较为困难。第3章控制系统设计3.1控制过程工艺流程图设计中南民族大学63.2控制程序时序图设计由定时器控制，灯从1~7依次亮起，时间间隔一秒由定时器控制，灯从7~1依次点亮，时间间隔一秒由定时器控制，灯从中间向两边依次亮起，时间间隔一秒由定时器控制，右边三个灯亮，左边三个灯亮，然后全亮，时间间隔一秒由定时器控制，1,3,5,7位先亮，然后全亮，时间间隔为一秒初始状态由定时器控制，3,5位先亮，然后2,3,4,5,6亮，最后全亮，时间间隔一秒中南民族大学7中南民族大学8中南民族大学9中南民族大学10中南民族大学11中南民族大学12中南民族大学13中南民族大学143.3控制程序设计思路本次课程设计通过课题要求，一步一步通过定时器的定时实现，中间用到了时刻比较指令，用到了24个定时器，每次定时器控制的灯亮间隔为一秒，同时采用赋值指令将通道1赋值达到控制灯亮的目的。此为时刻比较指令程序图3.4创新设计内容中南民族大学15由图可以看到，用定时器可以实现程序的二次接通，实现两次循环第四章人机界面设计4.1选用界面介绍在本次课程设计中，我选择OMRON同系列软件CX-Designer来进行人机界面的设计，CX-Designer是一款用于创建终端屏幕数据，向终端发送或接受屏幕数据的软件，它的运行环境为Windows2000Professional（SP3以上）或WindowsXP操作系统，支持的PC规格为PC/AT兼容机。通过CX-Designer我们可以实现画面制作、信息管理、参数设定以及仿真调试等功能，在软件界面的上部是菜单栏和快捷工具，左侧是项目工作区，用于管理背景画面、NS参数等内容，左下方是属性列表，用于统一多个对象的属性参数，提高工作效率，右侧是画面编辑界面，用于NS监控画面的制作，左下方是状态栏，可以查看硬件型号及系统版本。CX-Designer自带一千多个高质量图形，当我们需要给功能对象（例如开关，灯等）选择美观又恰当的外形，可在图库中进行选择。同时，它还提供27个功能对象，通过用途可分为开关类、灯类、数据显示和输入、信息显示、图表、报警、其他，为不同现场的功能要求提供了丰富的解决方案。功能对象结合宏功能还能实现更高的监控要求，宏功能即NS的编程功能，该功能除了可以实现逻辑控制、数学编程外，还能实现较复杂的控制，例如IF、FOR语句等。4.2、画面制作与设计中南民族大学16此为七个灯管，以此实现灯的熄灭，七个字的地址分别为1.0到1.6第五章系统调试与结果分析5.1系统调试及要解决的问题此次设计过程中总共遇到了如下几个问题：第一：忽略定时器的复位问题，把定时器的定时时间设定错误。第二：不能实现循环，画面停留在一个固定状态。5.2结果分析中南民族大学17由于是闪烁的灯，截图无法清晰的实现，所以我只截取了一部分图片，由图可以看到，灯的亮熄间隔为一秒，而且灯亮的次序和我开始设计的是一样的设计总结这次课程设计培养了我们的设计能力以及全面考虑问题的能力。学习的过程是痛苦的但是收获成功的喜悦更是让人激动的，相信通过这次课程设计它对我以后的学习及工作都会产生积极的重大的影响。我们几周的课程设计就要告一段落，纵观整个设计过程，可以说在这一过程中我的收获很大，充分认识到自己的薄弱环节，通过理论分析与实践的反复进行和论证，许多问题都有了较好的解决方案。软件部分采用各部分程序直接转的方式，依次实现了PLC流程图、梯形图、指令表三种控制方式。并对PLC产生了浓厚的兴趣。同时我也发现了自身的许多不足之处，比如说对应用指令的不熟悉，使得编程过程极为艰难。用此种方法编写程序条理清晰，连贯性强，但若要增加其它控制方式或进行扩展，程序会变得相当复杂而且容易出错，出错后调试修改也很困难。收进的方式是将各部