霓虹灯毕业设计.doc

PLC与组态王应用下的霓虹灯

系 部： 机 电 工 程 系
学生姓名： 李宝生
专业班级： 电 气 10C1 班
学 号： 101041121
指导教师： 王 月 芹

目录
摘要 1
第一章 PLC的特点及应用 1
1.1 概述 1
1.2 PLC的特点 1
1.3 PLC的应用 1
第二章 PLC的基本构成 2
第三章 PLC的分类和特点 4
3.1PLC的分类 4
3.2PLC的特点 5
第四章 PLC的应用领域 6
第五章PLC霓虹灯的设计 7
第六章 组态王连接设备 11
第七章 霓虹灯在组态王中的应用 16

摘要
PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一,PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。同时,PLC本身还具有通讯联网功能,将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理,可缩短车辆通行等候时间,实现科学化管理.

第一章 PLC的特点及应用
1.1 概述 可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Compute以将可编程控制器简称PLC。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。
1.2 PLC的特点 1 可靠性高，抗干扰能力强； 2 通用性高，使用方便； 3程序设计简单，易学，易懂； 4采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便； 5系统设计周期短； 6安装简便，调试方便，维护工作量小； 7对生产工艺改变适应性强，可进行柔性生产；
1.3 PLC的应用 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业.

第二章 PLC的基本构成
可编程序控制器(Programmable Controller)原本应简称PC，为了与个人计算机专称PC相区别，所以可编程序控制器简称定为PLC(Programmable Logic Controller)，但并非说PLC只能控制逻辑信号。PLC是专门针对工业环境应用设计的，自带直观、简单并易于掌握编程语言环境的工业现场控制装置。
　　PLC基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口等)、外部设备编程器及电源模块组成，见图1。PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接。
1. 中央处理器
　　中央处理器(CPU)由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。
　　小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机，如8031、M68000等，这类芯片价格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微处理器或单片机，如8086、96系列单片机等，这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高；而大型PLC则需采用高速位片式微处理器。
　　CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。
2. 存储器
　　PLC内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。
　　1)系统程序存储器
　　PLC系统程序决定了PLC的基本功能，该部分程序由PLC制造厂家编写并固化在系统程序存储器中，主要有系统管理程序、用户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。

　　2)用户程序存储器
　　用户程序存储器用于存放用户载入的PLC应用程序，载入初期的用户程序因需修改与调试，所以称为用户调试程序，存放在可以随机读写操作的随机存取存储器RAM内以方便用户修改与调试。
　　通过修改与调试后的程序称为用户执行程序，由于不需要再作修改与调试，所以用户执行程序就被固化到EPROM内长期使用。
　　3)数据存储器
　　PLC运行过程中需生成或调用中间结果数据(如输入/输出元件的状态数据、定时器、计数器的预置值和当前值等)和组态数据(如输入输出组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉冲输出配置、通信组态等)，这类数据存放在工作数据存储器中，由于工作数据与组态数据不断变化，且不需要长期保存，所以采用随机存取存储器RAM。
　　RAM是一种高密度、低功耗的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦断电就可通过锂电池供电，保持RAM中的内容。
　　3. 接口
　　输入输出接口是PLC与工业现场控制或检测元件和执行元件连接的接口电路。PLC的输入接口有直流输入、交流输入、交直流输入等类型；输出接口有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出等类型。晶体管和晶闸管输出为无触点输出型电路，晶体管输出型用于高频小功率负载、晶闸管输出型用于高频大功率负载；继电器输出为有触点输出型电路，用于低频负载。

第五章PLC霓虹灯的设计
1.控制要求
1) 用HL0~HL7 8个霓虹灯，分别做成“学院精神我在乎你”8个字，当开启电源时HL0~HL7 8个霓虹灯闪烁5次，每次亮0.5秒，灭0.5秒。
2) 闪烁5次后，从“学”字开始移位亮，每字间隔时间也是0.5秒。
3) 移位完后，循环执行1）2），直至按下停止按钮。
2.控制分析
8个霓虹灯闪烁5次需使用计数器来控制次数，移位点亮可使用ROL指令。
3.PLC控制霓虹灯的输入/输出分配表
PLC控制霓虹灯的输入/输出分配表
输 入
输 出
功 能
元 件
PLC地址
功 能
元 件
PLC地址
停止按钮
SB1
X000
“学”字灯
HL0
Y000

“院”字灯
HL1
Y001
“精”字灯
HL2
Y002
“神”字灯
HL3
Y003
“我”字灯
HL4
Y004
“在”字灯
HL5
Y005
“乎”字灯
HL6
Y006
“你”字灯
HL7
Y006

4.PLC控制霓虹灯的I/O接线图

L

N

+24V

X000

X001

X002

X003

X004

X005

X006

X007

COM

COM1

Y000

Y001

Y002

Y003

Y004

COM2

Y005

Y006

Y007

SB1

FX2N—16MT
HL0
HL1
24V DC
HL2
HL3
24V DC
HL4
HL5
HL6
HL7

PLC控制霓虹灯的I/O接线图

5.程序设计
梯形图

5.PLC控制霓虹灯的程序设计说明
步0~步3判断是否按下了启动按钮；当按下了停止按钮或T1定时器延时长达0.5秒时步4~步10控制8个霓虹灯熄灭；当按下了启动按钮时，步11~步17形成0.5秒的脉冲振荡，步23~步28与步5~步10控制8个霓虹灯闪烁，同时步18~22计算闪烁次数。当计算次数达到5次时，步29~不32调用霓虹灯移位显示子程序。步38~步49为霓虹灯每隔0.5秒移位点亮显示，当移位到Y007时，或按下停止按钮时，步33~步36使计数器清零，为下次操作做好准备；步37为主程序结束语句。
第六章组态王连接设备
组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或软件程序都作为外部设备使用。外部硬件 设备通常包括 PLC、仪表、模块、变频器、板卡等；外部软件程序通常指包括 DDE、OPC 等服务程序。按照计算机和外部设备的通讯连接方式，则分为：串行通信（232/422/485）、 以太网、专用通信卡（如 CP5611）等。
在计算机和外部设备硬件连接好后，为了实现组态王和外部设备的实时数据通讯，必须 在组态王的开发环境中对外部设备和相关变量加以定义。为方便您定义外部设备，组态王设 计了“设备配置向导”引导您一步步完成设备的连接。
激活设备配置向导。在组态王工程浏览器的“设备”大纲项下，选择要设置的I/O设备类型，在右侧目录内容显示区双击“新建”图标。

I/O设备管理
在“设备选择”向导页中选择要安装串口设备的生产厂家、设备名称、通讯方式。。完成后单击“下一步”。进入“设备名称”向导的对话框。

设备配置对话框
在“设备名称”向导页中为将要安装的串口设备指定一个逻辑名称。给安装的设备填写指定的逻辑名称。完成后单击“下一步”。

设备名称对话框
在“选择串口号”向导页为安装的串行设备指定与PC相连的串口号。将与设备连接的串口定为“COM1”。完成后单击“下一步”。进入“设备地址”对话框。

选择串口号对话框
在“设备地址”向导页为串口设备指定设备地址。在使用RS232与PC机相连时，PLC的地址在组态王中的设置范围从0到15。可为默认值“0”，单击“下一步”。进入“通讯参数”对话框。

设备地址对话框
在“通讯参数”向导页中设置通讯故障时的参数。参数的设置如图单击“下一步”。进入“设备信息总结”对话框。

通讯参数对话框
确认“设备信息总结”向导页中的设备信息。确认所要安装的设备信息

设备信息总结对话框
确认完成后单击“完成”。即完成“串行通讯”设备的安装。
第七章霓虹灯在组态王中的应用
“学院精神 我在乎你”8个字闪烁5次每次亮0.5秒，灭0.5秒。

第一次

第二次

第三次

第四次

第五次

闪烁5次后，从“学”字开始移位亮，每字间隔时间也是0.5秒。

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