2022年基于PLC彩灯控制系统方案设计书.docx

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1、精品学习资源本系统以 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 彩灯掌握系统的设计方法；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，为人们的生活增加亮丽，用在舞台上

2、 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，削减了出错的机会，并且提高了设计质量；目 录摘 要 1

3、前 言 2欢迎下载精品学习资源目 录 31 、 概述 41 . 1P L C课 程 设 计 任 务 41 . 2P L C课 程 设 计 要 求 42、 P L C的 相 关 知 识 52. 1P LC的历史和发展2. 2P LC的特点和应用 5 6 2 . 3P L C的 工 作 原 理 83 、 硬 件 设 计 93 . 1P L C硬 件 配 置 93. 2控 制面板设 计 933. 3. 4P L C的 外 部 接 线 图 1 0I / O 分 配 表 1 2件设计13控制系统的顺序功能图134 、 软4 . 14 . 2梯 形 图 程 序 1 44 . 3控 制 系 统 测 试 与

4、分 析 1 5 16明细表 17结 束 语元 器 件参 考 文 献 1 81 概述1.1 PLC 课程设计任务欢迎下载精品学习资源用 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，所有灯全部熄灭；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

5、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2 PLC 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；更高的运欢迎下载精品学习资源算速度、超小型的体积、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

6、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掌握的需要；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

7、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

8、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；欢迎下载精品学习资源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；它采纳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警活、便利的优点而设计制造和进展的，这就使PLC 具

9、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、次序掌握，既可用于单台设备的掌握，又可用于多机群控及自

10、 动化流水线 .2、数据处理欢迎下载精品学习资源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；作为工业掌握运算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进展得很快， 各个闻名的 PL

11、C 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结欢迎下载精品学习资源果的内容不会转

12、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FX2N 24MR PLC ；FX2N

13、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 掌握面板设计欢迎下载精品学习资源依据系统总方框图和设计要求，彩灯掌握系

14、统采纳并行序列，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 的外部接线图欢迎下载精品学习资源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

15、关，指针指向那个开关，相应的设置就导通；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； Y0 Y8 表示 9 个 LED 彩灯； KM1 KM9是电磁继电器，通电时其常开触点闭合，常闭触点断开；Y0 Y3 共用一个 COM 端子， Y4 Y8 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；欢迎下载精品学习资源FX2N-48MR欢迎下载精品学习资源开启X0X1停止闪耀 1

16、.0HZX2Y0KM1Y1KM21Y2KM3Y3KM4欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源闪耀 0.5HZ单周期自动X3X4X5COMY4Y5Y6Y7Y8COM1COM0KM5KM6KM7KM8KM9欢迎下载精品学习资源220V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 安排表如表 4-1 所示；输入输出欢迎下载精品学习资源启动按钮X0LED1Y0停止按钮X1LED2Y1闪耀 1.0HZ 开关X2LED3Y2闪耀 0.5HZ 开关X3LED4Y3单周期开关X4LED5Y4自动开关X5LE

17、D6Y5LED7Y6LED8 LED9Y7 Y8表 3-1电气设备及元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-91欢迎下载精品学习资源5KM5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AC0.1-125V111SB2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M200欢迎下载精品学习资源M203M201M202Y0K9C0欢迎下载精

18、品学习资源图 4-1 彩灯掌握系统次序功能图彩灯掌握系统次序功能图如图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； 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

19、图 4-2所示欢迎下载精品学习资源M8002SETM200X0M200SETM203X2SETM201X3SETM202RSTM200M201Y10T0K10T0SETM204RSTM201M204C1X4SETM200M205M206X5SETM203X2M204SETM201SETY10X3SETM202M202Y11T1K20T1SETM205M205SETY11欢迎下载精品学习资源M203Y10SETX0Y11SFTLX0Y0K9K1C0K9C0SETM206RSTM203RSTY0K9M206Y10SETX0K3Y11SFTLX0Y0K9K3C0K3RSTY0K9RSTY0K9图 4

20、-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，系统基本是按设计要求进行工作，误差在课程设计容许的范畴之内；终止语欢迎下载精品学习资源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

21、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

22、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 . 可编程掌握器应用基础，电子工业出版社.， 2006欢迎下载精品学习资源2 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欢迎下载