基于plc控制的流水灯设计 - 图文

课程设计任务书

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

课程设计说明书

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

目录

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 ...................................................................................................................... 3 2. 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 2.1.3 PLC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） ............................................................................................. 12 3. 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

With the development of economy and society, city beautification problems caused by more and more people's attention. , due to water lamp has a unique sense of flow and widely applied in control and the life of people,give people a sense of beauty,to people the life brings fun.In modern life,a large building decorative outline or large Party light background,because of its changes, Big power,digital circuit is not equal to.

Realization of road lights flashing system control method a lot of,can use the standard logic devices,programmable logic controller PLC, SCM scheme.

The standard logic devices to realize the circuit to a large extent by the logic device such as a gate circuit and so on, debugging is extremely difficult,and the single chip microcomputer programming complex is not easy to grasp,therefore, we chose to use programmable controller PLC to realize the design of system function.

The programmable controller in the industrial automation position is extremely important,is widely used in every industry.With the development of science and technology, The function of the programmable controller is increasingly perfect,coupled with the miniaturization, low price, high reliability,Application in modern industry is more outstanding.City traffic light control adopts programmable controller has the advantages of high reliability, convenient maintenance, easy to use,good commonality,the Mitsubishi FX2N

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programmable controller to control water lights

To illustrate the programmable controller hardware,software design.Solve good light control problem would be to protect the city beautiful,fashionable,fast paced life important link. Mitsubishi series PLC technology to achieve the water light signal control. Key words: PLC Light water Program Control

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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Programmab leLogic Controller,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。

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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Programmable Controller（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，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。

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。

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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。

2.1.3 PLC的基本结构和工作原理

1. PLC的硬件结构

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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，共有一个公共点：在输出共用一个公共端子时，必须用同一电压类型和同一电压等级，但不同的公共点组可使用不同电压类型和等级的负载，且各输出公共点之间是相互隔离的。

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编程器 外设接口系统程序用户程序I/O I/O 扩展接口 扩展单元 其他外设 存储器 接收现场信号 输入部件微处理器 CPU 输出部件 驱动受控软件 电源部件 图2-1 PLC硬件结构

6电源

PLC的供电电源一般是市电，也有用直流24V电源供电的。 7.编程器

利用编程器可将用户程序输入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序、修改程序；利用编程器还可以监视PLC的工作状态。编程器一般分简易型和智能型。

8 .PLC工作原理

（1）PLC的工作方式：采用循环扫描方式。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

注意：由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。循环扫描过程如下：

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3.3时序图

3.4梯形图

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3.5指令表

0 LD X000 1 OR M0 2 ANI X001 3 ANI X002 4 OUT M0 5 LD M0 6 ANI T6

7 OUT T0 K30 10 LD T0

11 OUT T1 K30 14 LD T1

15 OUT T2 K30 18 LD T2

19 OUT T3 K30 22 LD T3

23 OUT T4 K30 26 LD T4

27 OUT T5 K30 30 LD T5

31 OUT T6 K30 34 LD M0 35 ANI T0 36 OUT Y000 37 LD T0 38 ANI T1

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39 OUT Y001 40 LD T1 41 ANI T2 42 OUT Y002 43 LD T2 44 ANI T3 45 OUT Y003 46 LD T3 47 ANI T4 48 OUT Y004 49 LD T4 50 ANI T5 51 OUT Y005 52 LD T5 53 ANI T6 54 OUT Y006 55 END

4.系统调试

（1）将梯形图程序输入到计算机，检查电源正确无误。 (2）对程序进行调试运行。

(3）将L0，L1，L2，L3，L4，L5，L6一一对应的输出端口Y0--Y6,接入PLC的输出端口。

（4）接通PLC电源后，将PLC置RUN状态，观察流水灯的变化情况（如下图）。

Y0输出时的系统仿真图

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Y1输出时的系统仿真图

Y2输出时的系统仿真图

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Y3输出时的系统仿真图

Y4输出时的系统仿真图

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Y5输出时的系统仿真图

Y6输出时的系统仿真图

5.设计总结

经过一个星期的努力我终于顺利完成了plc课程设计。为我一学期来的plc学习做了一次考核。

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现在回想起来，一路走来，有太多的感想，有快乐，有痛苦，像是打翻了五味瓶，酸，甜，苦，辣交织在一起。这一切都已成为过去，他们让我感到充实非常。 我的设计题目是基于PLC控制的流水灯的设计。做课程设计对我来说真是一个巨大的工程，中间很多环节，环环相扣，任何一个环节出问题都会止步不前的，横在你面前的是一个一个的难题需要你去不断攻克。以前课堂上学到的知识，还没有完全消化，吃透，甚至都没有印象。这就需要去查资料，求教老师和同学，自己不断的论证、推翻、再论证，如此反复，毕业设计总算有了个皱形。但是在很多细节方面还存在很多不足之处，例如：我们在软件中仿真的梯形图不能转换成Word 形式，只能截图。 一分耕耘，一分收获，在老师和同学的帮助下，我顺利的完成了毕业设计。

通过这次的毕业设计，使我深刻认识到学好专业知识的重要性，也理解了理论联系实际的含义，并且检验了大三一学期的学习成果，虽然这次设计中对于知识的运用和衔接还不够熟练。但是我将在以后的工作和学习中继续努力，不断完善，这一星期的设计是对过去所学知识系统提高和扩充的过程，为今后的发展打下了良好的基础。

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6.参考文献

[1]史国生.《电气控制与可编程控制器技术》[M] .北京：学工业出版社.2005. [2]魏志精.《可编程控制器应用基础》[M].南京：电子工业出版社.2006. [3]陈建明.《电气控制与PLC应用》[M].北京：电子工业出版社.2004. [4]王兆义.《小型可编程控制实用技术》[M].北京：机械工业出版社.2000. [5]施永.《PLC操作技能》[M].北京：中国社会劳动保障出版社.2006. [6]刘美俊.《电气控制与PLC工程应用》[M].北京：机械工业出版社.2013.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uuy.html