霓虹灯广告屏设置课程设计说明书.doc

目录之中。

机电工程学院

课程设计说明书

设计题目： 霓虹灯广告屏控制器的设计
学生姓名：
学 号： 20094805
专业班级： 机制F09
指导教师：
2012年 12 月 13 日

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。
关键词：PLC；霓虹灯广告屏；输入输出；梯形图

目 录

第1章 引言 1
1.1 霓虹灯广告屏控制器的设计内容简介 1
1.2 霓虹灯广告屏控制器的设计要求 1
1.3 霓虹灯广告屏控制器的设计思想 2
第2章 大小球分拣传送系统的硬件电路 2
2.2 霓虹灯广告屏控制器的运行框图 3
2.3 确定I/O信号数量，选择PLC的类型 3
2.4 霓虹灯广告屏控制器的电器元件配置表 4
2.5 霓虹灯广告屏控制器的I/O接线图 5
第3章大小球分拣传送系统的程序设计 6
3.1 霓虹灯广告屏控制器的梯形图 6
3.2 霓虹灯广告屏控制器的指令表 16
设计总结 22
谢辞 23
参考文献 24

第1章 引言
1.1 霓虹灯广告屏控制器的设计内容简介
学院此次安排我们进行了为其两周的机电传动课程设计实习，对我们即将进行毕业设计是很有益处的。这学期我们学习了机电传动控制课程，此次实习主要是对课本中的知识进行实践，比如继电器--接触器控制和可编程控制器控制等重要章节更是练习紧密。让我们把课本知识很好的应用于实践中去，有助于总体实力的提高。
本次我的课程设计的主要内容：霓虹灯广告屏控制器的设计，如图1-1。

图1-1霓虹灯广告屏示意图

1.2霓虹灯广告屏控制器的设计要求
本次设计的控制要求如下：
该广告屏中间8个灯管亮灭的时序为第1根亮→第2根亮→第2根亮→……→第8根亮，时间间隔为1s，全亮后，显示10s，再反过来从8→7→……→1顺序熄灭，全灭后停亮2s；再从第8根开始亮，顺序点亮7→6→……→1，时间间隔1s，显示20s，再从1→2→……→8按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s，再从头开始，周而复始。
1.3 霓虹灯广告屏控制器的设计思想
霓虹灯的工作状态为从1到8顺序亮、全亮、从8到1顺序熄灭、熄灭、从8达到1顺序点亮、从1到8顺序熄灭一共六种状态。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 霓虹灯广告屏控制器的硬件电路
2.1 按控制要求进行功能分析
霓虹灯广告屏控制器的控制功能要求为：
该广告屏中间8个灯管亮灭的时序为第1根亮→第2根亮→第2根亮→……→第8根亮，时间间隔为1s，全亮后，显示10s，再反过来从8→7→……→1顺序熄灭，全灭后停亮2s；再从第8根开始亮，顺序点亮7→6→……→1，时间间隔1s，显示20s，再从1→2→……→8按1s间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s，再从头开始，周而复始。

2.2霓虹灯广告屏控制器的运行框图
根据其上具体要求，可作出霓虹灯广告屏在运行时的流程框图，如下图所示，结合考虑控制的具体步骤要求，可将灯管分8个状态。

初始状态

由定时器控制，灯从1~8依次亮起，时间间隔一秒

保持10秒

由定时器控制，灯从8~1依次断开，时间间隔一秒

保持2秒

由定时器控制，灯从8~1依次亮起，时间间隔一秒

保持20秒

由定时器控制，灯从1~8依次断开，时间间隔一秒

保持2秒

图2-1霓虹灯广告屏控制器的运行框图

2.3确定I/O信号数量，选择PLC的类型
由于共有8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。电源电压为AC100—230V 50/60Hz。电源电压波动 DC20.4V AC84-264V 47-63Hz。为扩展I/O提供的+5V DC电源的最大电流为340mA.
2.4 霓虹灯广告屏控制器的电器元件配置表
S7—200系列（CPU--224）PLC有14DI/10DO，本次设计只需2个输入，8个输出，具体原件配置表如表2-1

输入输出I/O地址分配表
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
常开按钮
SB1
I0.0
停止信号
常闭按钮
SB2
I0.1

输
出
信
号
霓虹灯L1点亮信号
霓虹灯管
L1
Q0.0
霓虹灯L2点亮信号
霓虹灯管
L2
Q0.1
霓虹灯L3点亮信号
霓虹灯管
L3
Q0.2
霓虹灯L4点亮信号
霓虹灯管
L4
Q0.3
霓虹灯L5点亮信号
霓虹灯管
L5
Q0.4
霓虹灯L6点亮信号
霓虹灯管
L6
Q0.5
霓虹灯L7点亮信号
霓虹灯管
L7
Q0.6
霓虹灯L8点亮信号
霓虹灯管
L8
Q0.7
表2-4霓虹灯广告屏控制器的输入输出I/O地址分配表

2.5 霓虹灯广告屏控制器的I/O接线图

图2-2霓虹灯广告屏控制器的I/O接线图

第3章霓虹灯广告屏控制器的程序设计
3.1 霓虹灯广告屏控制器的梯形图
霓虹灯广告屏控制器系统设计程序的梯形图见下图3-1，共有42个网络，具体详析见图所示。

图3-1 霓虹灯广告屏控制器的梯形图
3.2 霓虹灯广告屏控制器的指令表
根据梯形图转的指令表见下表3-1
表3-1指令表
Network 1
LD I0.0
O M0.0
O T116
AN I0.1
AN T52
= M0.0
Network 2
LD M0.0
AN I0.1
AN T51
LD M0.1
AN I0.1
A T107
AN T108
OLD
= Q0.0
Network 3
LD M0.0
AN I0.1
A T37
AN T50
LD M0.1
AN I0.1
A T106
AN T109
OLD
= Q0.1
Network 4
LD M0.0
AN I0.1
A T38
AN T49
LD M0.1
AN I0.1
A T105
AN T110
OLD
= Q0.2
Network 5
LD M0.0
AN I0.1
A T39
AN T48
LD M0.1
AN I0.1
A T104
AN T111
OLD
= Q0.3
Network 6
LD M0.0
AN I0.1
A T40
AN T47
LD M0.1
AN I0.1
A T103
AN T112
OLD
= Q0.4
Network 7
LD M0.0
AN I0.1
A T41
AN T46
LD M0.1
AN I0.1
A T102
AN T113
OLD
= Q0.5
Network 8
LD M0.0
AN I0.1
A T42
AN T45
LD M0.1
AN I0.1
A T101
AN T114
OLD
= Q0.6
Network 9
LD M0.0
AN I0.1
A T43
AN T44
LD M0.1
AN I0.1
AN T115
OLD
= Q0.7
Network 10
LD M0.0
AN I0.1
TON T37, 10
Network 11
LD M0.0
AN I0.1
TON T38, 20
Network 12
LD M0.0
AN I0.1
TON T39, 30
Network 13
LD M0.0
AN I0.1
TON T40, 40
Network 14
LD M0.0
AN I0.1
TON T41, 50
Network 15
LD M0.0
AN I0.1
TON T42, 60
Network 16
LD M0.0
AN I0.1
TON T43, 70
Network 17
LD M0.0
AN I0.1
TON T44, 170
Network 18
LD M0.0
AN I0.1
TON T45, 180
Network 19
LD M0.0
AN I0.1
TON T46, 190
Network 20
LD M0.0
AN I0.1
TON T47, 200
Network 21
LD M0.0
AN I0.1
TON T48, 210
Network 22
LD M0.0
AN I0.1
TON T49, 220
Network 23
LD M0.0
AN I0.1
TON T50, 230
Network 24
LD M0.0
AN I0.1
TON T51, 240
Network 25
LD M0.0
AN I0.1
TON T52, 260
Network 26
LD T52
O M0.1
AN T116
AN I0.1
= M0.1
Network 27
LD M0.1
AN I0.1
TON T101, 10
Network 28
LD M0.1
AN I0.1
TON T102, 20
Network 29
LD M0.1
AN I0.1
TON T103, 30
Network 30
LD M0.1
AN I0.1
TON T104, 40
Network 31
LD M0.1
AN I0.1
TON T105, 50
Network 32
LD M0.1
AN I0.1
TON T106, 60
Network 33
LD M0.1
AN I0.1
TON T107, 70
Network 34
LD M0.1
AN I0.1
TON T108, 270
Network 35
LD M0.1
AN I0.1
TON T109, 280
Network 36
LD M0.1
AN I0.1
TON T110, 290
Network 37
LD M0.1
AN I0.1
TON T111, 300
Network 38
LD M0.1
AN I0.1
TON T112, 310
Network 39
LD M0.1
AN I0.1
TON T113, 320
Network 40
LD M0.1
AN I0.1
TON T114, 330
Network 41
LD M0.1
AN I0.1
TON T115, 340
Network 42
LD M0.1
AN I0.1
TON T116, 360
Network 43

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。
我们的两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分程序写成程序，方便调用和调试。此种方法的优点是程序编写比较简单，不需要再编写分支、汇合状态移图的程序，且由于本课对定时精确度要求并不高，适宜采用。若是在对定时精度要求比较高的情况下，应采用单片机的中断功能进行硬件定时。

谢辞
这次课程设计我收获很大，这很大程度上得益于大家对我的无私帮助。首先，我要感谢王宗才老师在课程设计上给予我的指导，对每个简单或难的问题都予以精彩深刻的解答，是我又学到了很多的知识，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，他也帮助我解决了许多技术上的难题，让我把系统做的更加完善。其次，也要感谢那些帮助过我的同学，是他们不厌其烦的回答我们的疑问，解决了很多我不太明白的难题，使我能够顺利的完成调试工作。
通过这次综合实践，我更加看清了自己的不足之处。为了搞好这次毕业设计，通过查阅资料以及在老师和同学的帮助下，最终基本达到了设计目的。通过实践，巩固了理论知识的学习，提高了实际应用所学知识的能力，还积累了许多宝贵的经验。特别是老师严谨冶普的态度给我启发不小。在这次的设计实践过程中，我认识到不管做什么事，尤其是科学实践，都需要大胆假设，小心求证。任何一个方案都要经过详细周全的论证后才能着手去做，否则即使很快做出来，但经不起推敲和考验。对于那些要求能够扩展功能的课题更是如此。

参考文献
[1] 廖常初主编.PLC基础及应用. 机械工业出版社,2004.
[2] 王宗才主编.机电传动与控制.电子工业出版社，2010
[3] 赵金荣主编.可编程序控制器原理及应用. 上海应用技术学院，1999.
[4] 易传禄主编.可编程序控制器应用指南.上海科普出版社,2006.
[5] 方承远主编.工厂电气控制技术. 机械工业出版社,2004.
[6] 王永华主编.现代电气及可编程技术. 机械工业出版社,1997.
[7] 林明星主编.电器控制及可编程控制器.机械工业出版社，2004

24