2022年PLC彩灯控制系统设计方案.docx

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1、封面作者： PanHongliang仅供个人学习本系统以 FX2N-24MR为主控核心，是基于计数器和PWM调试的，并与按键、拨码开关等较少的帮助硬件电路相结合而实现的，是一种比较新型的PLC彩灯控制系统的设计方法；此设计利用PWM技术掌握各基色 LED灯泡的亮度，利用系摘要统计数器实现彩灯颜色的循环点亮，利用循环转换实现颜色状态子程序的连续 调用（即利用软件实现对基色 LED彩灯进行掌握）；本系统具有体积小、硬件少、电路结构简洁及简洁操作等优点；关键词：可编程序掌握器；彩灯；彩灯掌握器；模块设计；前言在现代生活中，彩灯作为一种装饰，既可以增强人们的感观，起到广告宣扬的作用，又可以增加节日气氛

2、，为人们的生活增加亮丽，用在舞台上增强晚会灯 光成效；随着科学技术的进展以及人民生活水平的提高，人们对于彩灯的要求 越来越高，另一方面，随着电子技术的进展，应用系统向着小型化、快速化、 大容量、重量轻的方向进展， PLC 技术的应用引起电子产品及系统开发的庞大变革；梯形图语言作为可编程规律器件的标准语言描述才能强，掩盖面广，抽 象才能强，在实际应用中越来越广泛；于是，人们开头追求贯彻整个系统设计 的自动化，可以从繁重的设计工作中完全解脱出来，把精力集中在制造性的方 案与概念构思上，从而可以提高设计效率，缩短产品的研制周期；整个过程通 过 PLC 自动完成，大大减轻了设计人员的工作强度，削减了出

3、错的机会，并且提高了设计质量；目 录摘 要 1 前 言 2 目录 31、 概述 4 1 . 1P L C课 程 设 计 任 务 41.2 P L C课 程 设 计 要 求 4 2 、 P L C 的 相 关 知 识 52. 1P L C 的 历 史 和 发 展 52.2P L C 的 特 点 和 应 用 62. 3P L C 的 工 作 原 理 8 3 、 硬 件 设 计 93. 1P L C 硬 件 配 置 93.2控 制 面 板 设 计 93. 3P L C 的 外 部 接线 图 1 03. 4 I / O分 配 表 1 2 4 、 软 件 设 计 1 34. 1 控 制 系 统 的 顺

4、序 功 能 图 1 34. 2 梯 形 图 程 序 1 44. 3 控 制 系 统 测 试 与 分 析 1 5 结 束 语 1 6 元 器 件 明 细 表 1 7 参 考 文 献 1 81 概述1.1 PLC 课程设计任务用 PLC 设计彩灯掌握系统，此题为9 灯循环1、实现自动、单周期二种工作方式，用转换开关掌握单周期：彩灯工作一个周期后自动停止，如运行过程中按停止按钮，全部灯全部熄灭；自动：彩灯工作一个周期后，不停止，而是开头下一个周期，如运行过程中按停止按钮，彩灯运行状态不变，而是要等到本周期终止后，再全部熄灭；2、彩灯有二种闪耀频率 1HZ、0.5HZ 可用转换开关掌握；3、彩灯工作一

5、个周期中要有单灯循环点亮、3 灯循环点亮、全灭的过程；1.2 PLC 课程设计要求1、设计系统的 PLC 外部电气接线图2、系统的操作面板3、设计好次序功能图4、系统的 T 形图2PLC 的相关学问2.1 PLC 的历史和进展世界上公认的第一台 PLC是 1969 年美国数字设备公司 DEC研制的； 20 世纪 70 岁月初显现了微处理器，人们很快将其引入可编程掌握器，使 PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，成为真正具有运算机特点的工业掌握装置； 20世纪 70 岁月中期，可编程掌握器进入了有用化进展阶段，运算机技术己全面引入可编程掌握器中，使其功能发生了飞跃；更高的运算速度、超小型的体积

6、、 更牢靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的位置； 20 世纪 80 岁月初，可编程掌握器在先进工业国家中己获得了广泛的应用； 20 世纪末期，可编程掌握器的特点是更加适应于现代工业控制的需要；从掌握规模上来说，这个时期进展了大型机及超小型机；从掌握才能上来说，产生了各种各样的特别功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的掌握场合；从产品的配套才能来说，生产了各种人机界面单元，通讯单元，使应用可编程掌握器的工业掌握设备的配套更加简洁；近年来不断开发出很多功能模块，如高速计数模块、温度掌握模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等；这些带CPU和

7、储备器的智能I/O 模块，既扩展了 PLC功能，又使用敏捷便利，扩大了PLC应用范畴；加强 PLC联网通信的才能，是 PLC 技术进步的潮流； PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各 PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与运算机之间的联网通信，一般 PLC 都有专用通信模块与运算机通信；为了加强联网通信才能， PLC 生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统， PLC 已成为集散掌握系统（ DCS ）不行缺少的重要组成部分；在 PLC 系统结构不断进展的同时， PLC 的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高；除了大多数 PLC 使用的梯形图语言

8、外，为了适应各种掌握要求，显现了面对次序掌握的步进编程语言、面对过程掌握的流程图语言、与运算机兼容的高级语言（ BASIC 、C 语言等）等；多种编程语言的并存、互补与进展是PLC 进步的一种趋势；2.2 PLC 的特点与应用PLC 是一种特地为了在工业环境下应用而设计的数字运算操作装置；它采用一可以编制程序的储备器，用来在其内部储备执行规律运算、次序运算、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， 掌握各类型的机械或生产过程； PLC 及有关的外围设备都应依据易于与工业掌握系统形成一个整体、易于扩展其功能的原就而设计；PLC 是综合继电器接触器掌握的优点及运算机

9、警活、便利的优点而设计制造和进展的，这就使 PLC 具有很多其他掌握器所无法相比的特点；（1） ） 牢靠性高，抗干扰才能强；（2） ） 通用性强，使用便利；（3） ） 采纳模块化结构，使系统组合敏捷便利；（4） ） 编程语言简洁、易学，便于把握；（5） ） 系统设计周期短；（6） ） 对生产工艺转变适应性强；（7） ） 安装简洁、调试便利、保护工作量小目前， PLC 在国内己广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通、环保及文化消遣等各个行业，使用情形大致可归纳为如下几类:1、开关量的规律掌握这是 PLC 最基本最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现规律掌握、次

10、序掌握，既可用于单台设备的掌握，又可用于多机群控及自动化流水线.2、数据处理PLC 可以用于对直线运动或圆周运动的位置速度和加速度的掌握；3、运动掌握PLC 可以用于圆周运动或直线运动的掌握；从掌握机构配置来说，早期直接用开关量 I/0 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动模块；如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置掌握模块；4、过程掌握过程掌握是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环掌握；作为工业掌握计算PLC能编制各种各样的掌握算法程序，完成闭环掌握，PID 调剂是一般闭环掌握系统中用得较多的调剂方法 ；5、掌握网络（通信）随着运算机掌握系统的进展，近年来工厂自动化通信联网

11、进展得很快，各个闻名的 PLC 生产厂商推出了自己网络系统；2.3 PLC 的工作原理PLC 的掌握功能就是通过运行用户程序来实现的；它是一种储备程序的掌握器，用户依据某一对象的详细掌握要求，编制好掌握程序后，用编程器将程序键入到 PLC 的用户程序储备器中寄存；PLC 扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新；（ 1） 输入采样 PLC 在开头执行程序之前，第一扫描输入端子，按次序将全部输入信号，读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输 入采样； PLC 在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息， 而是取输入映像寄存器中的信息；在本工作周期内这个采样

12、结果的内容不会改 变，只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新；（ 2） 程序执行PLC 完成了采样工作后，按次序从 0000 号地址开头的程序进行扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及帮助继电器中获得所需的数据进行运算处理；再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中储存；但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上；（ 3） 输出刷新在执行到END 的命令时，即执行完用户全部的程序后， PLC 将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备；3 掌握系统的硬件设计3.1 PLC 硬件配置本掌握系统采纳日本三菱公司生产的 FX2N24MRPLC

13、 ；FX2N 系列是一种超小型叠装式 PLC，它由基本单元、扩展单元、扩展模块和特别功能模块组成；基本单元：内置电源（输入模块不需外接电源，它由内置电源供电）、I/O 模块及 CPU与存贮器，是 PLC的核心部分；既可单独使用，又可与扩展单元、扩展模块组合使用；可以增加基本单元的I/O点数，内置电源；扩展模块：扩展 I/O点数，但电源由基本单元或扩展单元供电；每台基本单元或扩展单元最多可联接 2台扩展模块；特别功能模块： FX2N-16NT ，用于通信 ；FX2N-3A ，可供应 2路模拟量输入， 1路模拟量输出，来选用；3.2 掌握面板设计依据系统总方框图和设计要求，彩灯掌握系统采纳并行序列

14、，在闪耀电路下执行彩灯的循环点亮，而点亮方式又分为单灯循环点亮和3灯循环点亮，使彩灯依据不同的频率闪耀；图 3-1 操作面板示意图系统操作面板如图 3-1 所示， X4 和 X5 分别掌握彩灯运行的状态，即单周期状态与自动状态；彩灯开启用X0 按钮掌握， X1 按钮掌握彩灯停止运行；闪耀开关有两个 X2 和 X3，分别对应 1HZ和 0.5HZ，使彩灯得以循环工作；3.3 PLC 的外部接线图依据系统总方框图和设计要求，基于PLC 彩灯循环掌握系统的外部接线图如图 3-2 ；X0 是点动开关， X2、X3 是一组单刀双掷开关， X4 和 X5 是一组单刀双掷开关，指针指向那个开关，相应的设置就

15、导通；彩灯掌握系统用X0 开启， X2 和 X3 分别表示彩灯闪耀频率 1.0HZ 和 0.5HZ，X4 掌握彩灯单周期运行， X5 掌握彩灯自动运行；其中，输入采纳的是汇点式，共接一个COM端子，电源由PLC内部电源供应； Y0Y8 表示 9 个 LED彩灯； KM1KM9是电磁继电器，通电时其常开触点闭合，常闭触点断开； Y0Y3 共用一个 COM端子， Y4Y8 共用另一个 COM端子，而输出共用一个电源，所以将两个COM端子连在一起，实现电源的共用；图 3-2 PLC 的外部接线图3.4 I/O 安排表本设计中，共有六个输入开关，9个LED输出，依据 PLC外部接线图，我们能得出I/O

16、安排表如表 4-1所示；输入输出启动按钮停止按钮X0X1LED1LED2Y0Y1闪耀1.0HZ开关X2LED3Y2闪耀0.5HZ开关X3LED4Y3单周期开关X4LED5Y4表3-1自动开关X5LED6Y5电气设LED7Y6备及元LED8Y7LED9Y8器件明表序号符号名称规格型号数量1KM1沟通接触器DJX-912KM2沟通接触器DJX-913KM3沟通接触器DJX-914KM4沟通接触器DJX-915KM5沟通接触器DJX-916KM6沟通接触器DJX-917KM7沟通接触器DJX-918KM8沟通接触器DJX-919KM9沟通接触器DJX-9110SB1动合开关AC0.1-125V111

17、SB2动合开关AC0.1-125V14 掌握系统的软件设计4.1 彩灯掌握系统的次序功能图彩灯掌握系统M2顺0序0图 4-1 彩灯掌握系统次序功能图功能图如图 4-1 所示；由图可知掌握系统步序共分7步，分别用 M00 M06 代表这 7 步；彩灯工作一个周期后自动停止，如运行过程中按停止按钮，全部灯全部熄灭；彩灯工作一个周期后，不停止，而是开头M203M201M202Y0K9C0下一个周期，如运行过程中按停止按钮，彩灯运行状态不变，而是要等到本周 期终止后，再全部熄灭其中 M201 和 M204 代表产生 1.0Hz 彩灯闪耀频率， M202 和 M205 代表产生 0.5HZ 彩灯闪耀频率

18、； M203 代表单灯循环步，执行单灯循环点亮程序； M206 代表三灯循环步，执行三灯循环点亮程序；4.2 梯形图程序梯形图程序如图 4-2 所示图 4-2 梯形图程序4.3 掌握系统测试与分析掌握系统必需进行调试后才投入实际生产之中，在这之前，以便发觉问题准时解决；本系统的调试主要是利用电气工程系的试验设备进行模拟；依据前面的分析，限位开关采纳点动开关模拟，输出都采纳指示灯表示不同的状态，以模拟系统的工作的正确性；接线图与前面的图 3-4 外部接线类似，可以采纳那种接法进行调试；从分析结果来看R，S系T 统基Y本0是按设K9计要求进行工作，误差在课程设计容许的范畴之内；RSTY0K9终止语

19、随着科学技术进展的日新月异，PLC 技术已经成为了我们生活中的一部分，几乎可以说是无处不在；对于学习PLC 学问的我们，此次课程设计很好的培育了我们同学综合运用所学学问，发觉和解决问题以及锤炼实践的才能；团队的“团”方框外面包个才字，说明团队工作是聪明和人才的集合；团队工作时我们要学会充分利用这个资源，达到物尽其用；同时作为团队的负责和组织人要合理安排任务，充分信任组员，是顺当完成任务的关键；回忆此次 PLC 课程设计，时间虽比较短暂，但是在此次实习中学到很多有用的东西；我的课题是基于PLC 彩灯掌握系统设计，当拿到课题时，有点茫然，不知道从何下手，切入点在哪 .经过网上搜寻相关的资料，逐步明

20、白自己要设计个什么东西，该东西的工作原理，工作设计是什么，各环节的线索是什么？理清线索后，就确定整体设计方案，按方案的步骤着手设计各单元电路， 庆幸的是各单元电路的设计比较简洁，但是实际按图连线就有些困难，及运行当中显现的问题有点让我们止步，不过最终我们团结互助，不断向老师请教， 把一个个难关予以解决；现在，整个设计虽基本完成，或许结果并不是很令人中意，过程中显现的一些问题，例如推迟时间不是很精确，电路设计得不怎么完善等等；我想我们只有在实践中多去操作，不言弃、不急躁，迎难而上，多总结体会，多尝试， 才能将专业学问学得更好，才能学以致用，才能达到学习的真正目的；参考文献1 魏志精. 可编程掌握

21、器应用基础，电子工业出版社.，20062 潘月琴. 全自动洗衣机的修理 .北京科学技术出版社 .20053 田瑞庭主编 .可编程掌握器应用技术 .北京机械工业出版社4 王兆义编著 .小型可编程掌握有用技术 .北京机械工业出版社，5 徐志军 .大规模可编程规律器件及其应用.成都：电子科技高校出版社， 20046 黄正瑾 .在系统编程技术及其应用 .南京：东南高校出版社， 20057 阎石.数字电子技术基础 .北京：高等训练出版社， 2002版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, inc

22、luding text, pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personal ownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、讨论或观赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益；除此以 外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权益人的书面许可，并支付酬劳；Users may use the contents or services of this article for personal study, research or app

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