基于plc控制的流水灯课程设计.docx

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基于plc控制的流水灯课程设计

基于plc控制的流水灯课程设计

题目:

基于plc控制的流水灯课程设计

专业:

电气工程及其自动化

姓名:

胡进森学号:

1002120121班级:

10级电气工程

（1）班

完成期限:

2013年05月25日

指导教师签名:

课程负责人签名:

2013年04月15日

题目:

基于plc控制的流水灯课程设计

姓名:

胡进森院（系）:

机电工程学院专业班级:

10级电气工程一班学号:

10102120121指导教师:

张国栋李好丽

成绩:

时间:

2013年05月20日至2013年05月25日

摘要.................................................................................................................................................................1

1.绪论.............................................................................................................................................................3

1.1引言.................................................................................................................................................3

1.2采用流水灯的意义和目的..............................................................................................................3

1.3本次设计的主要内容......................................................................................................................32.流水灯系统的主要硬件设备的介绍........................................................................................................4

2.1可编程控制器的发展历史...............................................................................................................4

2.1.1可编程控制器的定义..........................................................................................................4

2.1.2可编程控制器的特点..........................................................................................................5

2.1.3PLC的基本结构和工作原理...............................................................................................5

2.2三菱FX系列PLC计数器（C）.......................................................................................................9

2.2.1内部计数器...........................................................................................................................9

2.2.2高速计数器（C235,C255）...............................................................................................9

2.3三菱FX系列PLC定时器（T）.....................................................................................................10

2.3.1通用定时器........................................................................................................................10

2.3.2积算定时器........................................................................................................................10

2.4三菱FX系列辅助继电器（M）.....................................................................................................10

2.4.1通用辅助继电器（M0,M499）.........................................................................................11

2.4.2断电保持辅助继电器（M500,M3071）...........................................................................11

2.4.3特殊辅助继电器.................................................................................................................11

2.5三菱FX系列PLC输出继电器（Y）.............................................................................................11

2.6三菱FX系列PLC输入继电器（X）.............................................................................................123.硬件电路设计及软件设计......................................................................................................................12

3.1控制系统I/O点及地址分配.........................................................................................................12

3.2电气控制系统原理图.....................................................................................................................12

3.3时序图............................................................................................................................................13

3.4梯形图............................................................................................................................................13

3.5指令表............................................................................................................................................15

4.系统调试...................................................................................................................................................16

5.设计总结...................................................................................................................................................19

6.参考文献...................................................................................................................................................21

摘要

随着社会经济的发展，城市美化问题越来越引起人们的关注。

由于流水灯所具有的

特有流动感而广泛应用于广告控制及人们生活中，给人们一种美感，为人们生活带来乐

趣。

在现代生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率

大，数字电路则不能胜任。

实现流水灯闪烁系统的控制方法很多，可以用标准逻辑器件、可编程序控制器PLC、

单片机等方案来实现。

其中用标准逻辑器件来实现电路在很大程度上要受到逻辑器件如门电路等的影响，

调试工作极为不易，而单片机编程复杂不容易掌握。

因此，最终我们选择了用可编程的

控制器PLC来实现系统功能的设计。

可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。

随着科

技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工

业中的应用更加突出。

城市交通灯控制采用的可编程制器具有可靠性高、维护方便，用

法简单、通用性强等特点，本文用三菱FX2N的可编程控制器控制流水灯闪烁来说明可

编程控制器硬件、软件的设计。

解决好流水灯控制问题将是保障城市美丽、时尚、快节

奏生活的重要环节。

三菱系列的可编程序控制器技术来实现对流水灯的信号控制。

关键词:

PLC流水灯程序控制

Abstract

Withthedevelopmentofeconomyandsociety,citybeautificationproblemscausedbymoreandmorepeople'sattention.,duetowaterlamphasauniquesenseofflowandwidelyappliedincontrolandthelifeofpeople,givepeopleasenseofbeauty,topeoplethelifebringsfun.Inmodernlife,alargebuildingdecorativeoutlineorlargePartylightbackground,becauseofitschanges,Bigpower,digitalcircuitisnotequalto.

Realizationofroadlightsflashingsystemcontrolmethodalotof,canusethestandardlogicdevices,programmablelogiccontrollerPLC,SCMscheme.

Thestandardlogicdevicestorealizethecircuittoalargeextentbythelogicdevicesuchasagatecircuitandsoon,debuggingisextremelydifficult,andthesinglechipmicrocomputerprogrammingcomplexisnoteasytograsp,therefore,wechosetouseprogrammablecontrollerPLCtorealizethedesignofsystemfunction.

Theprogrammablecontrollerintheindustrialautomationpositionisextremelyimportant,iswidelyusedineveryindustry.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,Thefunctionoftheprogrammablecontrollerisincreasinglyperfect,coupledwiththeminiaturization,lowprice,highreliability,Applicationinmodernindustryismoreoutstanding.Citytrafficlightcontroladoptsprogrammablecontrollerhastheadvantagesofhighreliability,convenientmaintenance,easytouse,goodcommonality,theMitsubishiFX2N

1

programmablecontrollertocontrolwaterlights

Toillustratetheprogrammablecontrollerhardware,softwaredesign.Solvegoodlightcontrolproblemwouldbetoprotectthecitybeautiful,fashionable,fastpacedlifeimportantlink.MitsubishiseriesPLCtechnologytoachievethewaterlightsignalcontrol.Keywords:

PLCLightwaterProgramControl

2

1.绪论

1.1引言

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,各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:

流水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广告灯均可以见到,一种是采用流水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。

可编程控制器PLC:

英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在社会环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.作为自动控制装置的核心,它具有功能强,可靠性高等诸多优点。

1.2采用流水灯的意义和目的

随着社会市场经济的不断发展，各种装饰流水灯，广告流水灯越来越多的出现在城市中。

在大型的晚会现场，流水灯更是不可缺少的一道景观。

小型的流水灯多为采用霓虹灯管和各种各样和多种彩色的灯管，或是以日光灯，白炽灯做为光源。

而现代生活中大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多，

功率大数字电路则不能胜任。

针对PLC日益日益得到广泛应用的现状，本文介绍PLC在不同变化类型的流水灯控制中的应用，灯的亮灭，闪烁时间及流动的控制均通过PLC来达到控制要求。

1.3本次设计的主要内容

本次设计要求利用在学校学的PLC知识，应用于流水灯控制系统中。

控制要求:

有7个流水灯依次循环点亮，每个灯点亮的时间为3秒。

该装置可以完成各种指令系统训练以及多种控制对象的程序设计训练。

3

2.流水灯系统的主要硬件设备的介绍2.1可编程控制器的发展历史

在工业生产过程中，具有大量的开关量顺序控制，要求按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集等。

传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。

1968年美国GM（通用汽车）公司公开招标，提出研制能够取代继电器的控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController（PC）。

个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定

PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。

名为ProgrammableLogicController（

它采用可编程序的存储器，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，并通过数字量、模拟量的输入和输出，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，都应按易于工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40%。

在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，而且在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

现今，PLC已经具有通用性强、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。

在可预见的将来，PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的主导地位，是其他控制技术无法取代的。

2.1.1可编程控制器的定义

PLC即可编程控制器:

是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的应用。

4

2.1.2可编程控制器的特点

1.可靠性

（1）有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。

（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10—20ms。

（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。

（4）采用性能优良的开关电源。

（5）对采用的器件进行严格的筛选。

（7）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。

（8）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统使可靠性更进一步提高。

2.丰富的I/O接口

PLC针对不同的工业现场信号，如:

交流或直流;开关量或模拟量;电压或电流;脉冲或电位;强电或弱电等。

有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如:

按钮;行程开关;接近开关;传感器及变送器;电磁线圈;控制阀等直接连接。

3.采用模块化结构

为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。

PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

4.编程简单易学

PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

5.安装简单维修方便

PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。

使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。

各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

2.1.3PLC的基本结构和工作原理

1.PLC的硬件结构

5

可编程控制器主要由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几个部分组成。

PLC硬件结构如图2-1所示。

2.中央控制处理单元（CPU）

可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。

通用微处理器有8080、8086、80286、80386等;单片机有8031、8096等;位片式微处理器有AM2900、AM2903等。

FX2N可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。

3.存储器

可编程控制器配有两种存储器:

系统存储器和用户存储器。

系统存储器:

存放系统管理程序。

用户存储器:

存放用户编制的控制程序。

4.输入接口电路

PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成PLC所需的标准电平供PLC进行处理。

接到PLC输入接口的输入器件是:

各种开关、按钮、传感器等。

PLC的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。

PLC输入电路通常有三种类型:

直流（12?

24）V输入、交流（100?

120）V输入和交直流（12?

24）V输入。

5.输出接口电路

PLC的输出有三种形式，即继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。

输出端子有两种接法:

一种是输出各自独立，无公共点:

各输出端子各自形成独立回路。

一种为每4?

8个输出点构成一组，共有一个