1、繼續教育學院畢業設計（論文）題目：基于PLC的霓虹燈控制系統設計院、系(站)： 機電工程系 學科專業： 機電一體化 學 生： 學 號： 指導教師： 2013年 09月基于PLC的霓虹燈控制系統設計摘 要隨著改革的不斷深入,社會主義市場經濟的不斷繁榮和發展,大中小城市都在進行亮化工程。企業為展現自己的形象和產品,一般都會采用通過霓虹燈廣告屏來這種廣告手法，所以當我們夜晚走在大街上,馬路兩旁各色各樣的霓虹燈廣告隨處可見。這就涉及到如何去控制霓虹燈的亮滅、閃爍時間及流動方向等諸多控制問題，如何去快捷、可靠、簡單的去控制，成為人們考慮的重點，在這我認為PLC最適合去解決這些問題，因為PLC具有通用性強

2、、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。并且PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的方面具有比較突出的優勢，在現實中人們也是多通過PLC去控制霓虹燈的。關鍵詞：西門子S7-200；霓虹燈；發展潛力目 錄目錄0第一章、緒論11.1選題意義11.2霓虹燈的起源11.3 霓虹燈的現狀與發展3第二章、霓虹燈變壓器的設計42.1霓虹燈的工作原理42.2霓虹燈的結構與部件42.3高可靠性霓虹燈的設計7第三章、可編程序控制器簡介（PLC）113.1 PLC簡介113.2 PLC的結構113.3 PLC的工作原理123.4 PLC的應用特點15第四章、霓虹燈控制系統設計174.1需求分析

3、174.2 PLC接線圖184.3 I/O分配表及PLC型號選擇194.4控制流程的設計204.5梯形圖的設計21第五章、系統測試255.1調試仿真255.2程序運行原理說明26總結28致謝29參考文獻30第一章 、緒論1.1選題意義隨著改革的不斷深入,社會主義市場經濟的不斷繁榮和發展,大中小城市都在進行亮化工程。企業為展現自己的形象和產品,一般都會采用通過霓虹燈廣告屏來這種廣告手法，所以當我們夜晚走在大街上,馬路兩旁各色各樣的霓虹燈廣告隨處可見,一種是采用霓虹燈管做成的各種形狀和多種彩色的燈管,另一種為日光等管或白熾燈管作為光源,另配大型廣告語或宣傳畫來達到宣傳的效果，大部分是采用霓虹燈。這

4、就涉及到如何去控制霓虹燈的亮滅、閃爍時間及流動方向等諸多控制問題，如何去快捷、可靠、簡單的去控制，成為人們考慮的重點，在這我認為PLC最適合去解決這些問題，因為PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。并且PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的方面具有比較突出的優勢，在現實中人們也是多通過PLC去控制霓虹燈的。以上就是我選擇此題目作為畢業設計的重要意義。1.2霓虹燈的起源霓虹燈是由英文“氖燈”，即“NEON SIGN”得來的，“霓虹”兩字實際上是“NEON”的譯音，而現在人們已經把“霓虹燈”當作專用詞運用了。霓虹燈始源于法國。當時所用的燈體玻管的直徑為4

5、5毫米，先將玻璃管彎制成所需的文字或圖案，然后再用1只電壓為1萬多伏的變壓器供電，使之發光。當時，燈管兩端電極采用石墨制成，內部充入氮氣或二氧化碳氣體，前者會發紅光，后者發白光。由于這兩種氣體較活潑，很容易和石墨電極起化學反應，陰極濺散出的石墨很快在玻璃管內壁形成黑色薄膜層，并大量吸收充入燈管內的氣體，使燈管的充氣壓力很快下降，致使霓虹燈的壽命很短。當時為了解決這個問題，特在霓虹燈管上加1個特殊的電磁閥門，并在霓虹燈使用一段時間以后再往燈內重新補充一定量的氣體，但這樣做并未能在根本上克服上述缺陷。因此，這種燈不僅壽命短、制作工藝復雜，而且造價昂貴，很難普及。在1907年至1910年期間，科學家

6、克洛德和林德發明了液態空氣分餾。利用這一發明，在霓虹燈內充入一定的惰性氣體，這樣就明顯減緩了氣體在燈管內部的消耗速度，顏色也豐富了，可產生紅、綠、藍、黃等顏色。第二次世界大戰前夕，光致發光的材料被研制出來了。這種材料不僅能發出各種顏色的光，而且發光效率也高，我們稱之為熒光粉。熒光粉被應用在霓虹燈制作中后，霓虹燈的亮度不僅有了明顯提高，而且燈管的顏色也更加鮮艷奪目，變化多端，同時也簡化了制燈的工藝。故在第二世界大戰結束后，霓虹燈得到了迅猛的發展。1.3 霓虹燈的現狀與發展目前，霓虹燈市場上魚龍混雜，有營業執照承接工程的單位只占市場的30%，這類單位有獨自的設計、制作、安裝能力，信譽好、產品質量過

7、關，后期維護到位，是用戶的首選單位。第二類，沒有營業執照掛靠其它單位，這類“單位”專業性不強，產品質量無保證，后期維護不到位。第三類，皮包公司，無任何證件、信譽和能力，打一槍換一地，產品質量和后期維護根本談不上。霓虹燈是一個專業性比較強的行業，正規單位的產品質量好，壽命長。可正是第二類和第三類公司擾亂霓虹燈市場，給用戶的感覺霓虹燈容易壞。其實霓虹燈的壽命比日光燈還長，為了您的利益，請選擇有執照，有能力，有信譽的單位。以前霓虹燈制造企業幾乎全部用普通玻璃管、普通電極，隨著人們對產品要求的提高，高鉛玻璃管、陶瓷環電極、三基色粉管，漸變彩虹霓虹燈正越來越廣泛的走向人們的生活，使人們的生活更加精彩、亮

8、麗。霓虹燈以它斑斕奪目的色彩、生動逼真的形態、耀眼奪目的照明為夜間城市的購物中心招徠顧客、文化娛樂中心吸引游客營造氣氛，給夜間城市的購物活動帶來方便，給文化娛樂活動增添情趣。霓虹燈營造了夜間城市的絢麗多姿和繁華，它已成為現代城市商業繁榮的標志之一。第二章、霓虹燈變壓器的設計2.1霓虹燈的工作原理霓虹燈采用正常輝光放電形式工作，具有輝光放電的基本特征，正離子轟擊陰極使陰極發射二次電子來維持放電，陰極電流主要由正離子所貢獻。由于是正常輝光放電，所以在一定的電流范圍內，陰極的電流密度不變，陰極位降不變。陰極位降大約為100一20伏，為正離子加速提供能量。當外電源電路接通后，變壓器輸出端就會產生幾千伏

9、甚至上萬伏的高壓。能激發產生大量的電子。這些激發出來的電子，在高電壓電場中被加速，并與燈管內的氣體原子發生碰撞。當這些電子碰撞游離氣體原子的能量足夠大時，就能使氣體原子發生電離而成為正離子和電子，這就是氣體的電離現象。帶電粒子與氣體原子之間的碰撞，多余的能量就以光子的形式發射出來，這就完成了霓虹燈的發光點亮的整個過程。霓虹燈的開關次數不影響使用壽命，適合制作廣告背景掃描。2.2霓虹燈的結構與部件一般的商品用霓虹燈多采用冷陰極輝光放電形式工作。典型的冷陰極霓虹燈結構如圖2-2所示。由玻璃燈管、霓虹燈變壓器、霓虹燈專用高壓線等部分組成。圖2-2 霓虹燈的結構玻璃燈管根據要求彎制加工成直線狀或異形曲

10、線狀的文字或圖案。玻璃管主要用來填充工作氣體，限制放電區域，保持真空和透射光線。玻璃燈管以直徑規格分為:6、7、8、9、10、12、15、18、20mm等;以玻璃材質分:鈉玻璃管(俗稱石灰料玻璃管)及鉛玻璃管<又稱紅丹料玻璃管)。鈉玻璃管穩定性差，受潮后極易變質、泛堿(風化)，牢度差易爆裂。目前國內大部分采用的是石灰料即鈉鈣玻璃，與國外采用的紅丹料玻璃即鉛錯玻璃質量相差較大，存在問題為:采用的鈉鈣玻璃內氧化錳雜質含量過大;鈉鈣玻璃的化學穩定性差，玻璃表面長期使用后的透明度降低，使燈的光衰加劇:玻璃中的納原子向玻管的內表擴散，溶入熒光粉晶體中，使熒光粉劣化;如果在彎制過程中加溫過甚， 玻璃

11、中的納原子析出與汞化合形成黑色的吸光納汞齊膜，使熒光粉的光效率大為下降。鉛玻璃管其熱性能、機械性能、電性能、化學穩定性能、真空性能和光學性能優于鈉玻璃，其耐候性、使用壽命大大超過鈉玻璃。玻璃管可以是透明的(俗稱明管)，也可以是涂有熒光粉的(俗稱粉管)，依據所需獲得光色而定。明管所充的工作氣體通常為惰性氣體，不同的惰性氣體有其不一樣的發光光譜特性。以氖氣最為常見，發紅色光，此時氖氣不僅參與放電，而且也參與發光。粉管內涂各種規格熒光粉，內充氫氣及少量金屬汞，汞蒸激發輻射2537埃紫外線，被熒光粉吸收而產生熒光，氛氣作用提高光效降低著火電壓。在玻璃管兩端各置一個金屬電極，作為發射電子和收集電荷之用。

12、常用電解銅或鍍鎳鐵制成圓錐形，有足夠的發射面積，保證散熱和降低陰極電位。電極要能經受質量相當大的正離子轟擊而不致升溫過高，不熔化和減少陰極濺射。金屬電極外有云母片，其作用一是支撐電極，二是隔熱，防止在真空除氣過程中，電極升溫過高導致外玻璃管炸裂。電極作為霓虹燈管的核心部件，其質量與性能的優劣將直接影響燈管的壽命。質量好的燈管除了對真空度有較高的技術要求外，更重要的是必須有一對發射性能良好的電極，因為電極殼的表層通過轟擊加熱的過程中，能形成一層非常有利于電子發射激活層。若在轟擊中，完全喪失了這一激活層，那么真空度再高，其壽命也不會超過1000小時的。實驗也證明了燈管壽命不是跟真空度成正比關系。霓

13、虹燈的電極發射電子是由正子轟擊陰極表面而產生二次電子發射的。它取決于陰極的材質及陰極的表面狀態。實驗證明，當陰極表面被其它單層低逸出功金屬原子覆蓋時，其二次電子發射系數變大，逸出功降低，發射性能好，濺射少。霓虹燈電極材料大都使用銅、鐵、鍍鎳鐵等金屬制作的，這些金屬的逸出功較高，電子發射性能相對較差。如果燈管使用這些純金屬發射電子勢必造成其陰極壓降大，陰極濺射得快，從而使燈管很快因濺射失效，特別是銅電極濺射得更快。實驗證明，純金屬容易濺散，但在金屬表面氧化一層有益的氧化膜或涂一層其它逸出功較低的金屬或其氧化物，這樣做可以大大降低其逸出功的，提高了電子發射性能，從而減緩了陰極濺散，起到了延長燈管壽

14、命的作用。于是人們在制造電極時，大都把電極進行預處理。常見的霓虹燈變壓器有兩種：漏磁變壓器和電子變壓器。漏磁變壓器既是變壓器，與普通變壓器有同樣的結構，在鐵芯上繞上初級和次級線圈，同樣在鐵芯窗口的中間部位增加了一個普通變壓器所沒有的磁分路，這個磁分路用小的硅鋼片疊合而成，且與鐵芯之間有空氣隙，有意讓鐵芯中的磁通能通過這一分路漏出鐵芯。其作用相當于在變壓器上安裝了一個安全閥，當次級電流增加時，鐵芯中的磁通就會被這磁分路所旁路，只有少數磁通與次級線圈相聯系，使次級的感應電動勢減小，從而使漏磁變壓器獲得了霓虹燈變壓器所需的保持燈管電流不變的特性。實際上，燈管的壽命與電極的性能和結構有著緊密的聯系著的

15、。漏磁變壓器通過長期的使用和改進，設計及制作工藝都已達到完善和成熟。它的性能可靠，工作穩定，被廣泛使用。漏磁式霓虹燈變壓器功率高450vA ，重量大于10公斤，雖然具有工作穩定可靠，負載能力強(可帶1米到12米霓虹管)，但是漏磁變壓器需耗費大量的銅和鋼，笨重且價高，安裝困難，而且功率因數僅為0.5左右。在電力資源日益緊張的今大，傳統的漏磁式霓虹燈變壓器正被能低、體積小、重量輕的電子式霓虹燈變壓器所取代。電子式霓虹燈變壓器一般6米的功耗不大于80W，12米的功耗不大于105W，大型霓虹燈工程中能大幅度節約電力資源，且方便安裝維護，但也有缺點，主要是可靠性差、亮度低、恒流性能弱，其中以可靠性問題最

16、為突出。電子變壓器原理并不復雜，所用之電經過整流濾波后得到 3OOV左右的直流電壓，然后通過逆變電路，將直流電轉變為高頻交流電，再經升壓變壓器升壓到很高的電壓供霓虹燈啟輝工作電路通常設置有保護電路，以保證霓虹燈管開路或短路等異常情況時電路的安全。用電子技術制成的霓虹燈電子變壓器，在霓虹燈工程中得到廣泛應用，相當大范圍內取代了傳統的漏磁變壓器。變壓器通過霓虹燈專用高壓絕緣線、杜美絲與玻璃管內電極相連。常見的高壓線有兩種：一是普通高壓線即塑料高壓線，這種高壓線價格便宜，但塑料容易老化，室外使用不久塑料就要老化易引起拉火等，安全性較差。另一種是硅橡膠絕緣高壓線，是目前較理想的霓虹燈連接線，安全性強，

17、可靠性好。2.3高可靠性霓虹燈的設計針對霓虹燈電子變壓器可靠性差的問題，本文從性價比及可靠性兩方面研究市場上逐漸成為主流的6到8米電子式霓虹燈變壓器，主要考慮關鍵部件設計、器件優選和易損器件的保護，以期提高可靠性和性價比。電子變壓器的線路及工作原理霓虹燈電子變壓器電子線路見圖2-3。圖2-3 霓虹燈電子變壓器線路圖工作原理為:220V交流電經Dl-D4整流、C2和C3濾波后變成直流電，供給后面的振蕩線路，C2和C3聯接點的電壓在15V左右，R1、R2穩定155V電壓。 A1是按的保險絲，起短路及大電流保護作用。R1、C1消除交流電高頻干擾。振蕩起振線路由R5、R6、C4、D6和D7構成，220

18、V直流電經R5、R6對C4充電，當C4電壓上升到某一個值時，觸發二極管D7導通，使得三極管T2基極與發射極得到正向偏置電壓而導通，注意R5的功率要有2W。振蕩主線路由T1、T2、L1、L2、L3、R8和R9組成，由于起振線路的觸發使得T2導通，一旦T2導通，C3通過B初級、L3 和T2放電。L1、L2和L3繞在同一個高頻鐵氧體磁芯上，且同名端如圖1所示，由于有電流流過L3，L1和L2上感應電壓使得T2由導通變為截止，而T1由截止變為導通。一旦T1導通，C2通過T1、L3和B的初級放電，此時通過L3和B的初級的放電電流的方向與先前正好相反，導致T1由導通變為截止，而T2由截止變為導通，如此周而復

19、始，使電路產生振蕩。R8、R9分別是三極管T1、T2基極限流保護電阻，D6的作用是把觸發起振后C4上依舊存在的充電電壓釋放掉，R10和C6有保護T1、 T2三極管和改善波形的作用。R4、C1、D5、R7、C5、R11及SCR構成過流及開路保護線路，R4是過流電壓取樣電阻，C1的作用是使得保護電路工作可靠，C5可消除干擾信號及開機保護，一旦出現過流，保護線路工作， 單向可控硅SCR導通，振蕩線路停振不工作，保護T1T2。保護線路一旦起作用，待故障排除后，重新開機才能恢復正常工作。功率管的選擇霓虹燈電子變壓器出現故障大多數原因是功率管損壞，功率管的選擇直接關系到霓虹燈電子變壓器的可靠性， 用圖2-

20、2線路不同T1T2功率管帶不同長度霓燈管做比較試驗，結果見表2.1。表中負載是12霓虹燈管，全亮電壓/電流是指霓虹燈電子變壓器剛好使整個負載長度都點亮時的輸入交流電壓/電流， 而正常亮度電壓/電流指霓虹燈電子變壓器是整個負載長度都達到正常你正常亮度時的輸入交流電壓/電流表2-3(1)不同功率管點亮不同長度霓虹燈燈管比較試驗T1T2型號負載長度全亮電壓/電流正常亮度電壓/電流240V電流BUT11A6M120V/230mA150V/270mA381mA7M150V/315mA170V/325mA422mA8M180V/354mA200V/387mA430mAD1403BU5086M105V/23

21、0mA150V/276mA7M140V/308mA180V/326mA8M180V/346mA190V/375mABU5087M150V/284mA8M190V/338mA從表2-3(1)可以得到如下結論:不同的功率管帶負載的能力是不一樣的，隨著負載長度的增加霓虹燈電子變壓器的全亮電壓/電流及正常亮度電壓/電流均增加，D1403、BU508、BUT11A都具有帶6到8米負載的能力，即使D1403與BU508混合使用，其全亮及正常亮度電壓/電流也沒有多大改變， 輸入電壓高達220V時電子變壓器也能正常工作。保護線路的設計保護線路的設計直接影響霓虹燈電子變壓器可靠性。霓虹燈在使用過程中難免會出現燈

22、管破裂、燈頭線脫落、潮濕天氣高壓對地打火等異常現象，導致電子變壓器電流劇增，功率管發熱燒毀。所以保護線路必須在電流大于某閥值時及時工作，保護功率管。試驗中用增加工作電壓的方法模擬增加的異常電流。依然用圖2.2線路，輸出變壓器匝數為100/2875，選擇L1L2匝數均為5匝，L3匝數為8匝，R8R9阻值均為3.3/W，8米負載，改變R7的阻值，在確定的R7阻值情況下，輸入交流電電壓逐漸增加，觀察記錄起始保護線路工作時的電流，結果見表2.4。 當R7阻值確定后，起始保護動作僅與工作電流有關，與工作電壓及負載管長沒有關系。R7阻值越大，起始保護線路電流越大。R7阻值取6.5K，此時8米負載輸入 電壓

23、大于240V，起始保護電流500MA，5分鐘后起保。試驗中發現不同功率管對R7取值很不相同，表2.2是BU508 的結果，改用BUT11A，R7有大的改變。即使同一型號功率管，不同廠家生產的R7也不同。表2-3（2） R7阻值與起始保護電流的關系R7阻值（K）34566.58起始保護電流（MA）430450465490500515使用情況根據以上討論設計的霓虹燈電子變壓器使用后發現可靠性明顯增加，即使全天候使用的情況下返修率已達到能接受的程度，特別是下雨使用時電子變壓器能可靠動作，第二天不下雨又能正常工作，客戶對此也能接收。同時發現氣溫升高和電子變壓器使用環境散熱差使得電子變壓器損壞率明顯增加

24、。仔細分析原因是工作電流長時間超過正常值，但又沒有達到起始保護電流，使得功率管溫升過高燒毀。R7阻值的下降調整可以降低起始保護電流，但會使電子變壓器保護線路過于敏感，影響正常使用。所以在保護線路增加正溫度系數開關型熱感電阻，當功率管溫升達到居里點時觸發保護線路工作，從而達到保護功率管的目的。 當然還可以進一步保護功率管，在功率管CE間反向并聯FR107二極管，防止CE反向擊穿。C2C3耐壓要到275V，防止C2C3擊穿損壞。第三章、可編程序控制器簡介（PLC）3.1 PLC簡介可編程序控制器PC（Programmable Controller）又稱可編程序控制器PLC（Programmable

25、 Logic Controller），是微機技術與繼電器常規控制技術相接合的產物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發展起來的新型控制器，是一種以微處理器為核心用作數字控制的專用計算機。它不僅充分利用微處理器的優點來滿足各種工業領域的實時控制要求，同時也照顧到現場電器操作維護人員的技能和習慣，擯棄了微機常用的計算機編程語言的表達形式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結構，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學，調試和查錯都很容易。PLC現已成為現代工業控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠

26、程通信聯網功能、易于與計算機接口、能對模擬量進行控制、具備告訴計數與位控等高性能模塊等優異性能，日益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、計數繼電器等組成的傳統繼電接觸控制系統在機械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通、等行業得到廣泛應用。PLC的應用深度和廣度已經成為一個國家工業先進水平的重要標志之一。3.2 PLC的結構PLC和一般的微型計算機基本相同，也是由硬件系統和軟件系統兩大部分組成的。PLC的硬件系統由微處理器(CPU)、存儲器(EPROM，ROM)、輸入輸出(I/O)部件、電源部件、編程器、I/O擴展單元和其他外圍設備組成。各部分通過總線(電源總線、控制總線、地址總

27、線、數據總線)連接而成。其結構簡圖如下輸出部件外設I/O接口存儲器 EPROM 微處理器 運算器 控制器電源 輸入部件I/O擴展接口 I/O擴展單元 受控元件輸入信號外部設備圖3-2 PLC硬件結構圖PLC的軟件系統是指PLC所使用的各種程序的集合，通常可分為系統程序和用戶程序兩大部分。系統程序是每一個PLC成品必須包括的部分，由PLC廠家提供，用于控制PLC本身的運行，系統程序固化在EPROM中。用戶程序是由用戶根據控制需要而編寫的程序。硬件系統和軟件系統組成了一個完整的PLC系統，他們是相輔相成，缺一不可的。3.3 PLC的工作原理PLC是采用“順序掃描，不斷循環”的方式進行工作的。即在P

28、LC運行時，CPU根據用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執行用戶程序，直至程序結束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態的刷新等工作。PLC的一個掃描周期必經輸入采樣、程序執行和輸出刷新三個階段。PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序將所有暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態或輸入數據讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態寄存器中，即刷新輸入。隨即關閉輸入端口，進入程序執行階段。PLC在程序執行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執行每條

29、指令，經相應的運算和處理后，其結果再寫入輸出狀態寄存器中，輸出狀態寄存器中所有的內容隨著程序的執行而改變。輸出刷新階段：當所有指令執行完畢，輸出狀態寄存器的通斷狀態在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅動相應輸出設備工作S7-200系列PLC:S7-200是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業，各種場合中的檢測、監測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中或相連成網絡皆能實現復雜控制功能因此。S7-200系列具有極高的性能/價格比。S7-200系列在集散自動化系統中充分發揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更

30、復雜的自動化控制。 應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環境保護設備等等。目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四種CPU。檔次最低的是CPU221，其數字量輸入點有6點，數字量輸出點書有4點，是控制規模最小的。PLC檔次最高的應屬CPU226，CPU226集成了24點輸入16點輸出，共有40點數字量I/O，可連接7個擴展模塊，最大擴展數字量I/O 248點或模擬量I/O35路。S7-200系列PLC四種CPU的外部結構大體相同，見圖3-3。圖3-3 S7-200 PLC結

31、構CPU221本機集成6輸入/4輸出共10個數字量I/O點。無I/O擴展能力。6K字節程序和數據存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數控制的微型控制器。CPU222本機集成8輸入/6輸出共14個數字量I/O點。并且可連接2個擴展模塊。6K字節程序和數據存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數控制的微型控制器。CPU224本機集成

32、14輸入/10輸出共24個數字量I/O點。可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數字量I/O點或35路模擬量I/O點。13K字節程序和數據存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。CPU226本機集成24輸入/16輸出共40個數字量I/O點。可以連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數字量I/O點或35路模擬量I/O點。13K字節程序和數據存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速

33、脈沖輸出，并且具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，并具有PPI通訊協議、MPI通訊協議和自由方式通訊能力等。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能。可完全適應于一些復雜的中小型控制系統。3.4 PLC的應用特點可編程序控制器是一種以微機處理器為核心的工業通用自動控制裝置，其實質是一種工業控制用的專用計算機。國內外現有的機械手系統，它們的控制形式大都采用可編程序控制器控制，特別是在智能化要求程度高容量大的現代化工業機械手系統中應用更為普遍。其主要原因是因為PLC具有以下優點：1）、靈

34、活、通用在繼電器控制系統中，使用的控制器件是大量的繼電器，整個系統是根據設計好的電器控制圖，由人工布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過程費時費力。如果因為工藝上的稍許變化，需要改變電器控制系統的話，那么原先的整個電器控制系統將被全部拆除，而重新進行布線、焊接、固定等工作，浪費了大量的人力、物力和時間。而可編程控制器是通過存儲在存儲器中的程序實現控制功能的，如果控制功能需要改變的話，只需要修改程序以及改動極少量的接線即可。而且，同一臺可編程控制器還可以用于不同的控制對象，只要改變軟件就可以實現不同的控制要求，因此具有很大的靈活性、通用性。2）、可靠性高、抗干擾能力強對于機械手系統來說，可靠性、

35、抗干擾能力是非常重要的指標，如何能在各種工作環境和條件(如電磁干擾、低溫潮濕、灰塵超高溫等)下，平穩可靠的工作，將故障率降至最低，是研制每一種控制系統必須考慮的問題。現代PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，其可靠性程度是使用機械觸點的繼電器所無法比擬的。為了保證PLC能在惡劣的工業環境可靠的工作，在其設計和制造過程中采取了一系列硬件和軟件方面的抗干擾措施，使其可以適應惡劣的工業應用環境。3）、操作方便、維修容易PLC采用電氣操作人員熟悉的梯形圖和功能助記符編程，使用戶十分方便的讀懂程序和編寫、修改程序。對于使用者來說，幾乎不需要專門的計算機知識。工程師

36、編好的程序十分清晰直觀，只要寫好操作說明書，操作人員經短期的學習就可以使用。4）、功能強現代PLC不僅具有條件控制、計時、計數和步進等控制功能，而且還能完成A/D、D/A轉換、數字運算和數據處理以及通信聯網和生產過程監控等。因此，它既可控制開關量，又可控制模擬量；既可控制一個機械手，又可控制一個機械手群；既可控制簡單系統，又可控制復雜系統；既可現場控制，又可遠程控制。5）、體積小、重量輕和易于實現機電一體化由于PLC采用了半導體集成電路。因此具有體積小、重量輕、功耗低的特點。且PLC是為工業控制設計的專用計算機，其結構緊湊、堅固耐用、體積小巧，并由于具備很強的可靠性和抗干擾能力，使之易于裝入機

37、械設備內部，因而成為實現機電一體化十分理想的控制設備。同樣，可編程序控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片機控制，其開發潛力要差于單片機，并且通用性不好，不同廠家的可編程序控制器以及其附屬單元都是固定專用等等。第四章、霓虹燈控制系統設計4.1需求分析本控制系統主要是用于控制霓虹燈和邊框流水燈按順序的閃爍。輸入程序后可以通過硬件進行燈的自動閃爍，達到宣傳的目的。如圖3-1，八個字能按順序地進行亮滅，并且邊框的燈能同時閃爍。圖4-1霓虹燈現實用PLC對霓虹燈廣告屏實現控制,其具體要求如下:該廣告屏中間8個霓虹燈字亮滅的時序為“鼎”字亮到“承”字亮到“大”字亮“工”字亮,時間間

38、隔均為1S,8個霓虹燈字全亮后,顯示10S,再反過來從“工”字到“天”字“鼎”字順序熄滅.全滅后,停亮2S, 再從頭開始運行,周而復始。廣告屏四周的流水燈共24只,一直亮。系統有單步連續控制,有啟動和停止按鈕。系統霓虹燈字,白幟燈的電壓及供電電源均為市電220V。4.2 PLC接線圖P L CCOM220vI0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7SB1SB2SB3圖4-2 PLC接線圖的設計4.3 I/O分配表及PLC型號選擇根據控制要求,PLC控制霓虹燈廣告顯示屏的輸入輸出(I0)地址編排如下表所示,見表4.3。地址注釋I0.0啟動按鈕I0.1

39、停止按鈕I0.2單步/連續開關Q0.0霓虹燈1Q0.1霓虹燈2Q0.2霓虹燈3Q0.3霓虹燈4Q0.4霓虹燈5Q0.5霓虹燈6Q0.6霓虹燈7Q0.7霓虹燈8表4-3 I/O分配表通過以上資料分析，我選擇了S7-200系列中的CPU224，CPU224是S7-200系列中具有較強控制能力的小型控制器。S7-200系列CPU224集成了14點輸入/10點輸出，共有24點數字量I/O。它適合本次設計的要求，并且具有較強的控制能力的小型控制器，相對于其它系列CPU224能更好的應用于本次設計中的任務，并且具有較高的性能價格比，應用廣泛。4.4控制流程的設計開 始返 回圖4-4流程圖的設計4.5梯形圖的設計圖4-5梯形圖的設計第五章、系統測試5.1調試仿真我的程序在調試的時候是出現了很大的問題的，第一個就是程序的步數太多，存在誤差太大，后來在老師和同學的指導