PLC控制的霓虹燈廣告屏設(shè)計(jì)

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PLC控制的霓虹燈廣告屏設(shè)計(jì) 摘 要 隨著社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的繁榮和不斷的發(fā)展，各個(gè)大中小城市都進(jìn)行著亮化工程。各個(gè)企業(yè)為了宣傳自己的產(chǎn)品的，全部采用廣告手法之一：用霓虹燈廣告屏來實(shí)現(xiàn)自己的目的，本次論文就是來介紹如何使用PLC來實(shí)現(xiàn)這一目的的。霓虹燈的閃爍不能說用人工控制，這樣的話就不能給人們呈現(xiàn)出美好的視覺，用電氣控制的話中間使用的繼電器用有機(jī)械磨損，而霓虹燈的閃爍幾乎是零點(diǎn)幾秒，這樣用電氣控制就不方便了，而可編程控制器（PLC）就能解決霓虹燈閃爍問題,而且他具有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞： 霓虹燈 PLC 概述 目 錄 前 言 1 一、霓虹燈的概述 2 （一）霓虹燈的發(fā)展史 2 （二）霓虹燈的發(fā)光特點(diǎn) 4 （三）霓虹燈的主要部件 5 二、霓虹燈的工作原理及制作工藝 7 （一）霓虹燈的工作原理 7 （二）霓虹燈的制作工藝 7 三、PLC的概述 8 （一）PLC的定義 8 （二）PLC的發(fā)展過程 8 （三）PLC的構(gòu)成 10 （四）PLC的特點(diǎn) 10 （五）PLC的分類及硬件系統(tǒng)的組成 11 四、用PLC控制霓虹燈及邊框飾燈的實(shí)例 14 （一）I/O分配表及PLC型號(hào)選擇 15 （二）PLC外部接線圖 16 （三）狀態(tài)流程圖 17 （四）梯形圖 19 （五）程序原理說明 28 結(jié)束語 30 致 謝 31 參考文獻(xiàn) 32 前 言 隨著社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的繁榮和不斷的發(fā)展，各個(gè)大中小城市都進(jìn)行著亮化工程。 各個(gè)企業(yè)為了宣傳自己的產(chǎn)品的，全部采用廣告手法之一：用霓虹燈廣告屏來實(shí)現(xiàn)自己的目的。當(dāng)我們晚上走在馬路上霓虹燈的廣告隨處可見，這些燈的亮滅 閃爍時(shí)間及流動(dòng)方向都可以用可編程控制器來控制（PLC）來實(shí)現(xiàn)。 可編程控制器英文全名Programmable Logic Controller簡稱PLC，是一種數(shù)字運(yùn)算的編程系統(tǒng)，專為在工業(yè)壞境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。他采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)計(jì)數(shù)與算數(shù)操作等面向用戶的指令，并通過模擬的輸出輸入控制各個(gè)類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。作為自動(dòng)控制裝置的核心，它具有功能強(qiáng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，PLC實(shí)驗(yàn)裝置采用的是模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有可編程控制器、編程器模塊、九種實(shí)驗(yàn)?zāi)K、按鈕、開關(guān)輸入模塊和繼電器輸出模塊、四層電梯模型。該裝置可以完成各種指令系統(tǒng)訓(xùn)練以及多種控制對(duì)象的程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練。 一、霓虹燈的概述 （一）霓虹燈的發(fā)展史 霓虹燈有著一個(gè)與它的形象很般配的名字。你看那五光十色、變幻莫測的燈光，不正像天上的霓虹？你也許會(huì)猜測他的名字是據(jù)此而起的。其實(shí)“霓虹燈”這一名字是從英文詞匯“NEONLAMP”一詞翻譯過來的。“NEON”一詞是指稀有氣體中的氖，因?yàn)樵缙诘哪藓鐭舳际浅淠蕷獾摹?“NEONLAMP”一詞按其詞意應(yīng)譯為“氖氣燈”。但“NEON”一詞的發(fā)音恰似漢語中的“霓虹”，意思與形象十分貼切。于是“霓虹燈”成了一個(gè)絕妙的譯名，一直被沿用下來，而沒有按電光源產(chǎn)品命名法令為霓虹燈命名?？梢哉f霓虹燈的問世是建立在真空及氣體放電的技術(shù)發(fā)展之上的?；仡櫮藓鐭舻陌l(fā)展歷史追溯到中世紀(jì)時(shí)期。1643年意大利物理學(xué)家托里切利首先完成了人類歷史的第一次真空試驗(yàn)，繼后，德國物理學(xué)家蓋里克于1650年發(fā)明了真空的獲得成為現(xiàn)實(shí)，為真空中的氣體放電現(xiàn)象研究奠定了基矗1838年英國科學(xué)家法拉弟關(guān)注真空中放電現(xiàn)象的研究的真正轉(zhuǎn)折點(diǎn)是19世紀(jì)后半葉興起的，1858年J.普呂克發(fā)表了真空管中的熒光作用論述，英國科學(xué)家克魯克斯和希托夫等人先后開展了真空中放電現(xiàn)象的系統(tǒng)研究。這一時(shí)期，在歐洲一些早期工業(yè)革命的國家對(duì)氣體放電現(xiàn)象的研究十分活躍，特別對(duì)氣體放電的豐富色彩紛紛進(jìn)行應(yīng)用性研究，這就是霓虹燈能夠得心出現(xiàn)的歷史背景。霓虹燈的原始模型到19世紀(jì)末葉，大約是在1893年以后，在歐洲一些城市分別流行著被稱之為 霓虹燈的原始模型 “摩爾”（Moll）霓虹燈和“蓋塞拉”（Geissler）霓虹燈的原始模型的霓虹燈。在維多利亞皇后60壽辰的慶典上就采用了蓋塞拉霓虹燈管作為節(jié)日氣氛的裝飾照明使用。這種原始模型霓虹燈采用石墨材料作電極，在管徑為45mm的透明玻璃管內(nèi)充入氮?dú)夂投趸細(xì)?。前者發(fā)粉紅色光、后者發(fā)白色光，彎成螺旋或文字圖案，也很明亮。由于充入的氣體化學(xué)性質(zhì)活潑，容易和電極起化學(xué)反應(yīng)，石墨電極濺射率高，很快在玻璃管壁形成一層薄膜，吸收了填充的氣體，使管內(nèi)氣壓下降，因此這種霓虹燈的壽命很短沒有什么實(shí)用價(jià)值。 為了尋求早期霓虹燈壽命極短的解決辦法，英、法的物理學(xué)家和化學(xué)家對(duì)惰性氣體的研究作出了杰出的貢獻(xiàn)。1894年倫敦大學(xué)教授拉姆齊與雷利一起證明了氬的存在，并通過分餾空氣得到氬；1895年鑒定了氦的化學(xué)性質(zhì)；1898年拉姆齊教授又與M.特拉弗斯發(fā)現(xiàn)空氣中存在氖，同年還用液態(tài)空氣分餾法制取了氪、氡。直到1902年法國科學(xué)家克洛德（Claude）發(fā)明用絕熱膨脹法使空氣液化，并用此法進(jìn)行氖的工業(yè)分離，從此，開創(chuàng)了惰性氣體的工業(yè)提取法。用惰性氣體代替活潑氣體作為霓虹燈的填充氣，不僅使霓 虹燈的壽命提到了很大的延長，同時(shí)霓虹燈的色彩也更加豐富，這是霓虹燈發(fā)展進(jìn)程中的一項(xiàng)重大技術(shù)突破。 透明玻管霓虹燈 1910年法國科學(xué)家克洛德制成了世界上第一支商業(yè)性霓虹燈，用于巴黎的皇宮大廈作裝飾照明，引起了極大的轟動(dòng)并獲得成功。從此克洛德一直潛心于擴(kuò)大霓虹燈適用性和應(yīng)用性的研究，其間由于第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，使克洛德的研究工作進(jìn)展緩慢曾一度中斷，直到1915年克洛德才正式獲得霓虹燈發(fā)明專利權(quán)。為了拓展市場，克洛德派出他的公共關(guān)系雇員林登伯格遍訪歐美國家，使霓虹燈作為機(jī)場跑道安全降落批指示光源在美國首獲成功。林登伯格大力宣傳霓虹燈的優(yōu)越性，拓寬霓虹燈的用途，使霓虹燈很快就成為一種有效的商業(yè)廣告媒介，并得到社會(huì)的普遍承認(rèn)和歡迎，在本世紀(jì)20年代在世界各國得到迅速發(fā)展。 霓虹燈在我國的發(fā)展歷程 霓虹燈在我國的第一次出現(xiàn)是1926年在上海最繁華的商業(yè)街---南京東路上的伊文思圖書公司櫥窗內(nèi)陳列的英文“皇家牌”打字機(jī)霓虹燈廣告。1927年由上海遠(yuǎn)東化學(xué)制造廠---我國第一家霓虹燈制造廠為上海中央大旅社制作安裝的中英文對(duì)照的霓虹燈招牌。1930年自制成功霓虹燈電源變壓器；1945年制成熒光粉；1951年試制出氬、氖等惰性氣體，從此實(shí)現(xiàn)了霓虹燈用全部原料、器件的國產(chǎn)化。霓虹燈的興旺發(fā)展總是和國家的興旺繁榮聯(lián)系在一起，同步出現(xiàn)的。90年代在上海南京路已建成了一條霓虹燈十里長街；南京市和上海閘北區(qū)都在實(shí)施不夜城計(jì)劃；大連市金州開發(fā)區(qū)為改善投資環(huán)境，通過舉辦全國霓虹燈大獎(jiǎng)賽建成了一座五彩城。如今天津、重慶、深州等大小城市也建成了以霓虹燈為主體裝飾照明的商業(yè)、旅游城。 （二）霓虹燈的發(fā)光特點(diǎn) 1. 高效率 霓虹燈是依靠燈光兩端電極頭在高壓電場下將燈管內(nèi)的惰性氣體擊燃，它不同于普通光源必須把鎢絲燒到高溫才能發(fā)光，造成大量的電能以熱能的形式被消耗掉，因此，用同樣多的電能，霓虹燈具有更高的亮度。 2. 溫度低，使用不受氣候限制 霓虹燈因其冷陰極特性，工作時(shí)燈管溫度在60C以下，所以能置于露天日曬雨淋或在水中工作。同樣因其工作特性，霓虹燈光譜具有很強(qiáng)的穿透力，在雨天或霧天仍能保持較好的視覺效果。 3. 低能耗 在技術(shù)不斷創(chuàng)新的時(shí)代，霓虹燈的制造技術(shù)及相關(guān)零部件的技術(shù)水平頁在不斷進(jìn)步。新型電極、新型電子變壓器的應(yīng)用，使霓虹燈的耗電量大大降低，由過去的每米燈管耗電56瓦降到現(xiàn)在的每米燈管耗電12瓦。 4. 壽命長 霓虹燈在連續(xù)工作不斷電的情況下，壽命達(dá)一萬小時(shí)以上，這一優(yōu)勢是其他任何電光源都難以達(dá)到的。 5. 制作靈活，色彩多樣 霓虹燈是由玻璃管制成，經(jīng)過燒制，玻璃管能彎曲成任意形狀，具有極大的靈活性，通過選擇不同類型的管子并充入不同的惰性氣體，霓虹燈能得到五彩繽紛、多種顏色的光。 6. 動(dòng)感強(qiáng)，效果佳，經(jīng)濟(jì)實(shí)用 霓虹燈畫面由常亮的燈管及動(dòng)態(tài)發(fā)光的掃描管組成，可設(shè)置為跳動(dòng)式掃描，漸變式掃描、混色變色七種顏色掃描。掃描管由裝有微電腦芯片編程的掃描機(jī)控制，掃描管按編好的程序亮或滅，組成一副副流動(dòng)的畫面，似天上彩虹、象人間銀河、更酷似一個(gè)夢幻世界，引人入勝，使人難以忘懷。因此、霓虹燈是一種投入較少、效果強(qiáng)烈、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的廣告形式。 （三）霓虹燈的主要部件 1、霓虹燈管： （1）以規(guī)格分：有6、7、8、9、10、12、15、18、20m/m等粗細(xì)。 （2）以玻璃材質(zhì)分： ① 鈉玻璃管（或稱石灰料玻璃管）這種玻璃管穩(wěn)定性差，受潮后極易變質(zhì)、泛堿（風(fēng)化），牢度差易爆裂。目前在我國使用此種材料的約占80%左右。 ② 鉛玻璃管（又稱紅丹料玻璃管）其熱性能、機(jī)械性能、電性能、化學(xué)穩(wěn)定性能、真空性能和光學(xué)性能優(yōu)于鈉玻璃，其耐候性、使用壽命大大超過鈉玻璃，目前國際上通用大都是這種鉛玻璃管，我國目前使用量已達(dá)20-30%左右，凡是追求質(zhì)量好的制作廠家，用戶都選用鉛管制作霓虹燈。鉛玻璃又以含鉛量多少分為：重鉛玻璃、中鉛玻璃和輕鉛玻璃。 ③ 彩色玻璃管，這種玻璃管，在拉制玻璃管時(shí)已充入染料，生產(chǎn)出的玻璃管已呈彩色玻璃管。 （3）以霓虹燈管內(nèi)涂熒光粉材料分： ①目前使用的多數(shù)霓虹燈管噴涂的是“普通熒光粉”，這種粉價(jià)格比較便宜，一般也能滿足各種色彩的要求。 ②“三基色”熒光粉，（也稱稀土熒光粉）與普通熒光粉比較，其亮度、色度、鮮度更佳。 （4）噴涂熒光粉的工藝又分水涂和膠涂二種。 ①水涂即用醇，酮溶濟(jì)混合熒光粉噴涂在燈管內(nèi)壁，讓其自然干燥。 ②膠涂即用膠液混合熒光粉噴涂，再用烘箱烘干，其粘度、牢度大大優(yōu)于水涂粉管。 目前先進(jìn)國家大都有采用三基色膠涂含鉛玻璃管制作霓虹燈，我國目前已有部分廠商使用這種霓虹燈管。 2、霓虹燈變壓器 （1）霓虹燈漏磁變壓器，（又稱電感變壓器、鐵芯變壓器）其特點(diǎn)是：可靠性好，負(fù)載燈管亮度高，光色一致，壽命長，缺點(diǎn)是比較笨重，目前國外及上海的戶外霓虹燈大多數(shù)采用這種變壓器。 電感變壓器的規(guī)格有：3KV、6KV、9KV、12KV、15KV、18KV。 （2）電子變壓器（也稱高頻冷啟動(dòng)管形放電燈（霓虹燈）電子轉(zhuǎn)換器或霓虹燈電源）其優(yōu)點(diǎn)是：重量輕、制造方便、節(jié)約金屬材料，目前國內(nèi)生產(chǎn)電子變壓器質(zhì)量穩(wěn)定，有一定規(guī)模，其中有的企業(yè)還批量出口。但有不少單位生產(chǎn)的電子變壓器亮度達(dá)不到應(yīng)有亮度，在室外使用就有點(diǎn)相形見拙。 電子變壓器又分直流和交流二種，直流電子變壓器由于單向?qū)ㄍ鶗?huì)產(chǎn)生燈管一頭亮一頭暗的情況。又因電子變壓器輸出頻率會(huì)受到負(fù)載燈管長度的影響，在同幅霓虹燈中，由于每筆燈管長短不一也會(huì)產(chǎn)生燈色不勻等現(xiàn)象。有些生產(chǎn)廠家為了降低成本，不愿采用高質(zhì)量高品質(zhì)的電器元件，而且加工工藝簡陋，故可靠性差，壽命短。 電子變壓器的規(guī)格有：40W、60W、80W、100W等規(guī)格，也有稱4米機(jī)、6米機(jī)、8米機(jī)、10米機(jī)、12米機(jī)等。 要真正生產(chǎn)符合霓虹燈使用要求的電子變壓器也是可以做到的，但其價(jià)格就會(huì)接近電感變壓器的價(jià)格，為了低價(jià)競銷，獲取市場份額，一些廠商犧牲霓虹燈的亮度、可靠性、壽命來獲得市場利潤。 3、霓虹燈高壓線分： （1）普通高壓線，即塑料高壓線，這種高壓線價(jià)格便宜，但塑料容易老化，室外使用不久塑料就要老化引起拉火等，安全性較差。 （2）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(qiáng)，可靠性好。 以上介紹的是組成霓虹燈的主要另部件，從上可以知道，霓虹燈與其他商品一樣，品種、規(guī)格、質(zhì)量優(yōu)劣區(qū)別很大。 用戶在選擇霓虹燈制作單位時(shí)，也要了解他們的制作實(shí)力，加工工藝和售后服務(wù)是否到位，凡是較大的霓虹燈工程，都應(yīng)要制作單位詳細(xì)報(bào)價(jià)，進(jìn)行核實(shí)，如有條件，應(yīng)按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，不要只看總價(jià)便宜，更要看他們提供給用戶的是什么樣的質(zhì)量和服務(wù)。 二、霓虹燈的工作原理及制作工藝 （一）霓虹燈的工作原理 當(dāng)外電源電路接通后，變壓器輸出端就會(huì)產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的高壓。當(dāng)這一高壓加到霓虹燈管兩端電極上時(shí)，霓虹燈管內(nèi)的帶電粒子在高壓電場中被加速并飛向電極，能激發(fā)產(chǎn)生大量的電子。這些激發(fā)出來的電子，在高電壓電場中被加速，并與燈管內(nèi)的氣體原子發(fā)生碰撞。當(dāng)這些電子碰撞游離氣體原子的能量足夠大時(shí)，就能使氣體原子發(fā)生電離而成為正離子和電子，這就是氣體的電離現(xiàn)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(fā)射出來，這就完成了霓虹燈的發(fā)光點(diǎn)亮的整個(gè)過程。 （二）霓虹燈的制作工藝 霓虹燈在制作工藝上，不論是明管、粉管還是彩管，其制作工藝基本相同，它們都需經(jīng)過玻管成型、封接電極、轟擊去氣、充惰性氣體、封排氣孔老煉等工藝。 玻管成型———即制作人員沿著圖案或文字的輪廓經(jīng)過專用火頭，將直玻璃管燒、烤、彎成圖案或文字的過程，制作人員水平的高低可憑肉眼看的出來，水平低的人員制成的燈管易出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎處凹凸不平、太厚或太薄、內(nèi)側(cè)皺折、偏歪不成平面等。 封接電極———即將彎成型的燈管經(jīng)過火頭接上電極和排氣孔的過程，接口不得太薄或太厚，接口處須完全燒融，否則易出現(xiàn)慢漏氣。 轟擊去氣———制作霓虹燈的關(guān)鍵。是通過高壓電轟擊電極，加熱電極焚燒燈管電極內(nèi)肉眼看不見的水蒸氣、塵土、油質(zhì)等物質(zhì)，排掉這些有害物質(zhì)，將玻管抽成真空的過程。轟擊去氣的溫度達(dá)不到，上述有害物質(zhì)會(huì)除不徹底，直接影響燈管的質(zhì)量。轟擊去氣的溫度過高會(huì)引起電極過度氧化，使其表面產(chǎn)生氧化層，引起燈管質(zhì)量下降。轟擊去氣徹底的玻管充入適當(dāng)惰性氣體，經(jīng)過老練，即完成霓虹燈制作過程。 三、PLC的概述 （一）PLC的定義 可編程序控制器（Programmabie Logic Controller,縮寫PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動(dòng)控制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置?？删幊绦蚩刂破魇请S著技術(shù)的進(jìn)步與現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變，為適應(yīng)多品種.小批量生產(chǎn)的需要，生產(chǎn).發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置。PLC從1969年問世以來，雖然至今還不到40年，但由于其具有通用靈活的控制性能.簡單方便的使用性能，可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。有人將它與數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)工業(yè)機(jī)械人技術(shù)并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的四大支柱?？删幊绦蚩刂破髟谖覈陌l(fā)展與應(yīng)用已有30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的重要設(shè)備和強(qiáng)大支柱。隨著全球一體化經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，努力發(fā)展可編程序控制器在我國的大規(guī)模應(yīng)用，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的可編程序控制器技術(shù)，應(yīng)該是廣大技術(shù)人員努力的方向。 （二）PLC的發(fā)展過程 在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。 1968年美國通用汽車公司（G.M）為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計(jì)和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是就設(shè)想將計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、靈活、通用性好等優(yōu)點(diǎn)與電器控制系統(tǒng)簡單易懂、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能很快掌握使用。 1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來。 早期的可編程控制器僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller ）。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。 20世紀(jì)80年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能控制器。 PLC的發(fā)展過程大致可以分為如下幾個(gè)階段： 1970—1980年：PLC的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于PLC剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機(jī)型、通用計(jì)算機(jī)型、單板機(jī)型等），但迅速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有PLC結(jié)構(gòu)形成，取得了市場的認(rèn)可，得以迅速發(fā)展.推廣。PLC的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小范圍、有選擇使用、逐步向機(jī)床、生產(chǎn)線擴(kuò)展。 1980—1990年：PLC的普及階段。在這一階段，PLC的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，價(jià)格不斷下降，PLC被迅速普及。各PLC生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價(jià)格.品種開始系列化，并且形成了固定I/O點(diǎn)型、基本單元加擴(kuò)展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。PLC的應(yīng)用范圍開始向順序控制的全部領(lǐng)域擴(kuò)展。比如三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有F.F1.F2小型PLC系列產(chǎn)品,K/A系列中、大型PLC產(chǎn)品等。 1990—2000年：PLC的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，PLC的功能日益增強(qiáng)，PLC的CPU運(yùn)算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開發(fā)，PLC的應(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場控制拓展。此外，PLC的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化PLC。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品，AIS/A2US/Q2A系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。 2000年至今：PLC的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的需要，PLC的各種功能不斷進(jìn)步。一方面，PLC在繼續(xù)提高CPU運(yùn)算速度，位數(shù)的同時(shí)，開發(fā)了適用于過程控制，運(yùn)動(dòng)控制的特殊功能與模塊，使PLC的應(yīng)用范圍開始涉及工業(yè)自動(dòng)化的全部領(lǐng)域。與此同時(shí)，PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展，PLC不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設(shè)備，還可以通過各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。三菱公司本階段的主要產(chǎn)品有FX小型PLC系列產(chǎn)品（包括最新的FX3u系列產(chǎn)品），Qn,QnPH系列中，大型PLC系列產(chǎn)品等。 （三）PLC的構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 （四）PLC的特點(diǎn) 1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 2配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) 3易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡 4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 5體積小，重量輕，能耗低 （五）PLC的分類及硬件系統(tǒng)的組成 1按結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。 （1）整體式PLC整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有CPU。基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。 （2）模塊式PLC 模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。 2按功能分類 根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。 （1）低檔PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。 （2）中檔PLC 除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。 （3）高檔PLC 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 3按I/O點(diǎn)數(shù)分類 根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。 （1）.小型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)< 256點(diǎn)；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量4K字以下。 如：GE-I型 美國通用電氣（GE）公司 TI100 美國德洲儀器公司 F、F1、F2日本三菱電氣公司 C20 C40 日本立石公司（歐姆龍） S7-200 德國西門子公司 EX20 EX40日本東芝公司 SR-20/21 中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司 （2）. 中型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)256～2048點(diǎn)；雙CPU，用戶存儲(chǔ)器容量2～8K 如：S7-300 德國西門子公司 SR-400 中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司 SU-5、SU-6 德國西門子公司 C-500 日本立石公司 GE-Ⅲ GE公司 （3）. 大型PLC——I/O點(diǎn)數(shù)> 2048點(diǎn)；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量8～16K 如：S7-400德國西門子公司 GE-Ⅳ GE公司 C-2000立石公司 K3 三菱公司等 四、用PLC控制霓虹燈及邊框飾燈的實(shí)例 本控制系統(tǒng)只要是用于控制霓虹燈和邊框流水燈的按順序的閃爍。它能讓你在不用人控制的情況下，進(jìn)行燈的自動(dòng)閃爍，達(dá)到宣傳的目的。如圖1，四個(gè)字能按順序地進(jìn)行亮滅，并且邊框的燈能同時(shí)地隔位閃爍。 圖2 霓虹燈廣告屏及邊框流水燈 用PLC對(duì)霓虹燈廣告屏實(shí)現(xiàn)控制,其具體要求如下: （1）該廣告屏中間4個(gè)霓虹燈字亮滅的時(shí)序?yàn)榈?字亮到第2字亮到第3字亮到第4字亮,時(shí)間間隔均為1S,4個(gè)霓虹燈字全亮后,顯示7S,再反過來從第4字到第1字順序熄滅.全滅后,停亮2S,再從第4字開始亮起,順序點(diǎn)亮4-1,時(shí)間間隔為1S,全亮后顯示7S.再從1-4順序熄滅.全熄滅后,停亮2S,再從頭開始運(yùn)行,周而復(fù)始。 （2）廣告屏四周的流水燈共24只,4個(gè)1組,共分6組,每組燈間隔1S向前移動(dòng)一次,且I~VI每隔一組的燈點(diǎn)亮,即從I,III亮后II,IV亮后III,V亮后IV,VI亮…,移動(dòng)16S后,再反過來移動(dòng),即從VI,IV亮后V,III亮后IV,II亮后III,I亮…,如此循環(huán)往復(fù)。 （3）系統(tǒng)有單步\連續(xù)控制,有啟動(dòng)和停止按鈕。 （4）系統(tǒng)霓虹燈字,白幟燈的電壓及供電電源均為市電220V。 （一）I/O分配表及PLC型號(hào)選擇 根據(jù)控制要求,PLC控制霓虹燈廣告顯示屏的輸入\輸出（I\0）地址編排如下表所示,其中SB1（X0）為啟動(dòng)開關(guān),SB2（X1）為停止開關(guān)。Y0~Y3控制4根霓虹燈字,用發(fā)光管LED1~LED3模擬顯示,Y11~Y16控制6組流水燈泡, 這里用發(fā)光管LEDQ~LED,模擬顯示。如表1 表1 I/O分配表 輸入 輸入開關(guān)名稱 輸出設(shè)備 驅(qū)動(dòng)設(shè)備 X000 啟動(dòng)SB1 YOOO 進(jìn) X001 停止SB2 Y001 德 　 　 YOO2 修 　 　 YOO3 業(yè) 　 　 YO11 流水燈1 　 　 Y012 流水燈2 　 　 Y013 流水燈3 　 　 Y014 流水燈4 　 　 Y015 流水燈5 　 　 Y016 流水燈6 PLC型號(hào)的選擇：由于共有10個(gè)端口輸出，并且用是用交流電的，所以我選擇用FX2N-32MR-001。FX2N-32MR-001的主要的技術(shù)參數(shù)：輸入繼電器有16點(diǎn)，輸出繼電器有16點(diǎn)。電源電壓為AC100—240V 50/60Hz。 （二）PLC外部接線圖 是否四字全滅2秒? 四字的反序亮 是否四字反序全亮？ 四字的全亮 是否四字全亮7秒？ 四字的正序滅 是否四字正序全滅？ 圖3 外部接線圖 （三）狀態(tài)流程圖 狀態(tài)流程圖如下圖4 圖4 狀態(tài)流程圖 開始 流水燈的正序隔位亮 四字正序亮 是否隔位 是否正序 四字全亮10秒 是否到 是否四字全亮 流水燈反序隔位亮 四字的反序滅 是否反序隔位 是否反序滅 是否反序16 四字全滅 四字全亮10秒 是否亮2秒 是否停止 停止 （四）梯形圖 圖5 梯形圖 （五）程序原理說明 本程序是用STL圖所寫的，在啟動(dòng)按鈕按下以后，有兩步程序同時(shí)運(yùn)行，一個(gè)是霓虹燈字的亮滅，一個(gè)是四周邊框流水燈的亮滅。霓虹燈字的亮滅：在按下啟動(dòng)按鈕以后四個(gè)字會(huì)按要求亮滅，邊框流水燈的亮滅，狀態(tài)就比較多了，我是把每一中亮的情況都納入一個(gè)狀態(tài)的，，然后在循環(huán)，在過16秒過后，會(huì)由正序的亮轉(zhuǎn)換成反序的亮。，因?yàn)槊恳粋€(gè)循環(huán)是4秒，那16秒就是4次。 結(jié)束語 本論文從4月份開題以來，到目前為止已經(jīng)有快2個(gè)月的時(shí)間了，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，雖然都沒太多的經(jīng)驗(yàn)，但是在老師的指導(dǎo)下，同學(xué)鼓勵(lì)、幫助下，相互奮勉，最終圓滿的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。在整個(gè)過程當(dāng)中，有許多人給了我啟發(fā)和幫助，在畢業(yè)論文完成之際，我要在此表達(dá)對(duì)他們最誠摯的感謝。首先，最需要感謝的人是我的指導(dǎo)老師。老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，方案可行的確定和論文綱領(lǐng)細(xì)節(jié)的修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。每一次的批評(píng)和教育，使我受益非淺，值此論文完成之際,謹(jǐn)向老師再一次向她致以衷心的謝意，感謝她為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍,以及學(xué)習(xí)上的耐心細(xì)致幫助!最后我還要感謝我的同學(xué)與朋友，他們也給我很大的幫助，給我提供了不少的建議，讓我少走了許多的彎路。 致 謝 經(jīng)過2個(gè)多月的努力，我完成了本次自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)。本篇論文雖然凝聚著自己的汗水，但卻不是個(gè)人智慧的產(chǎn)品，沒有導(dǎo)師的指引，沒有父母和朋友的幫助和支持，我在大學(xué)的學(xué)術(shù)成長肯定大打折扣。當(dāng)我打完畢業(yè)論文的最后一個(gè)字符，涌上心頭的不是長途跋涉后抵達(dá)終點(diǎn)的欣喜，而是源自心底的誠摯謝意。首先要感謝的是此次設(shè)計(jì)的導(dǎo)師老師，不論是在初稿的擬定，還是論文內(nèi)容的撰寫過程中，老師都給予了細(xì)心的指導(dǎo)和排憂解難，老師在工作上作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍，此次設(shè)計(jì)中更是扮演了指揮官的角色，自動(dòng)化教研室的其他老師也給予了不少幫助。 其次要要感謝這三年來所有的老師，為我打下自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，正因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才能順利完成. 再次由衷感謝答辯小組的各位老師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)和教誨，讓我順利的完成學(xué)院里的最后一次課程畢業(yè)答辯，我也在努力積蓄著力量，盡自己的微薄之力回報(bào)母校的培育之情，爭取使自己的人生對(duì)社會(huì)產(chǎn)生些許積極的價(jià)值！ 最后還要感謝三年來對(duì)我大力栽培的校園。 參考文獻(xiàn) 1 王曙光. 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