1、自主創新實踐報告設 計 題 目 彩燈的制作和PLC控制 學 生 姓 名 許 浩 專 業 機電一體化技術 班 級 機 電 09 01 指 導 教 師 劉 媛 媛 項目：彩燈的制作和PLC控制一、項目分析： 本項目是利用彩燈設計一個圖案，利用PLC進行編程，來控制其字體亮閃，已達到預想的效果。二、項目要求：1、認識并熟悉利用二極管，對基本電路設計熟練。2、設計相應的彩燈圖形，達到美觀效果。3、進一步學習西門子PLC相關知識，編寫程序。4、連接電路，上機調試運行，解決遇到的問題。5、完成項目報告。三、項目設計背景 隨著社會市場經濟的不斷繁榮和發展，各種裝飾彩燈、廣告彩燈越來越多地出現在城市中。在大型

2、晚會的現場，彩燈更是成為不可缺少的一道景觀。小型的彩燈多為采用霓虹燈管做成各種各樣和多種色彩的燈管，或是以日光燈、白熾燈作為光源，另配大型廣告語、宣傳畫來達到效果。這些燈的控制設備多為數字電路。而在現代生活中，大型樓宇的輪廓裝飾或大型晚會的燈光布景，由于其變化多、功率大，數字電路則不能勝任。針對PLC日益得到廣泛應用的現狀，我們設計了這次彩燈PLC控制項目。四. PLC的相關知識 本次項目使用的是西門子s7-200。下面具體介紹一下西門子PLC。 1.PLC的發展 可編程控制器簡稱PC（Programmable Controller），它經歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC

3、、可編程序邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller）和可編程序控制器PC幾個不同時期。為與個人計算機（PC）相區別，現在仍然沿用可編程邏輯控制器這個老名字。 1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義： “PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應

4、該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”可以預期，隨著我國現代化進程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應用天地。 2、PLC的特點 1.可靠性高，抗干擾能力強 傳統的繼電器控制系統中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統的1/101/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產

5、的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2.硬件配套齊全，功能完善，適用性強 PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品，并且已經標準化、系列化、模塊化，配備

6、有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統配置，組成不同功能、不同規模的系統。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力，可直接驅動一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。 3.易學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。

7、它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。 4.系統的設計、安裝、調試工作量小，維護方便，容易改造 PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計法。這種編程方法很有規律，很容易掌握。對于復雜的控制系統，梯形圖的設計時間比設計繼電器系統電路圖的時間要少得多。 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備

8、經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。 5.體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，僅相當于幾個繼電器的大小，因此可將開關柜的體積縮小到原來的1/21/10。它的重量小于150g，功耗僅數瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。 3、西門子s7-200 SIMATICS7-200系列可編程控制器是德國西門子公司生產的高性能價格比的微型可編程控制器。由于它具有結構小巧，運行速度快，價格低廉及多功能多用途等特點，因此在工業企業中得到了廣泛的應用。 S7-200系列PLC系統由基本單元、I/O擴展單元、

9、功能單元和外部設備等組成。其結構如圖所示：S7-200PLC結構圖S7-200技術指標 1、西門子PLC的基本指令 位邏輯指令主要包括：位邏輯運算指令、位操作指令和位測試指令，邏輯操作結果(RLO)用以賦值、置位、復位布爾操作數，也控制定時器和計數器的運行。 置位復位：置位復位指令是之將線圈設計成置位線圈和復位線圈的兩大部分，將存儲器的置為位，復位功能分離開來。 上升沿和下降沿觸發：邊沿觸發器是指用邊沿觸發信號產生一個機器周期的掃描脈沖，正跳變觸發指輸入脈沖上升沿使觸點閉合一個掃描周期。副跳變觸發是指輸入脈沖的下降沿使觸點閉合一個掃描周期。 定時器指令：S7-200的定時器為增量型定時器，用于

10、實現時間控制。 2、西門子PLC的特點 s7-200具有結構小巧，運行速度高，價格低廉及多功能多用途等特點，因此在工業中小型企業中得到了廣泛的應用。五、PLC輸入輸出表輸入功能輸出功能I0.0啟動按鈕Q0.0“N"字體I0.1停止按鈕Q0.1“B”字體Q0.2“A”字體Q0.3外圍上部燈Q0.4外圍中部燈Q0.5外圍下部燈六、PLC輸入輸出接線圖 七、PLC梯形圖八、項目實物介紹 程序介紹：我設計的是“NBA”三個字，一個字代表一個輸出。外圍設計了一個邊框，分為上、中、下三個部分的燈，三個輸出。共六個輸出。 上電按下啟動按鈕SB1，首先外圍燈是三部分由上到下依次閃，間隔時間為一秒，這

11、樣循環往復；同時進行的是由"N"到“B"再到“A”的閃爍間隔時間為一秒。閃完后一秒是“N”“B”“A”同時亮5秒。最后是NBA三個字同時閃十秒，閃爍的一個周期是2秒。以此循環往復。九、項目總結、體會 本次項目是一次創新實踐。也是最后在科院不多的表現機會了。為此應相當珍惜。創新是一個民族的進步靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力。自主創新更是國家十二五主要任務之一。可見創新型人才對于社會發展的重要性。而作為當代大學生更應成為創新型人才。 彩燈在現代生活中應用廣泛，酒店，商店等地隨處可見。因此本次項目還是十分必要的。此次項目不僅鍛煉了我的基礎知識的應用能力，而且提高了我的動手能力。在此期間，我也并非一帆風順，遇到許多首次遇到的問題。例如：由于二極管太多