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塔灯显示系统控制系统


成绩:

课 程 设 计 报 告 书

所属课程名称 题 分 目 院

机电传动控制(含 PLC) 塔灯显示系统控制系统 机电学院

专 业、班 级 学 学 生 指 导 号 姓 名 教 师

2013 年 7 月 18 日




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1 课程设计任务书????????????1 2 总体设计???????????????2 3 硬件系统设计?????????????4 4 程序设计???????????????6 5 程序调试及结果分析??????????13 6 总结?????????????????14 7 参考文献???????????????15

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机电传动控制

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课 程 设 计 任 务 书

课程设计题目:

塔灯显示系统控制系统

课程设计时间:自 2013 年 7 月 8 日起至 2013 年 7 月 18 日。 课程设计要求:
合上启动按钮后, 按以下规律显示: L2、 L1、 L9→L1、 L8→L1、 L7→L1、 L5、 L4、 L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L6→L1、L3、L7→L1、 L4、L8→L1、L5、L9→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L9?? 如此

学生签名: 2013 年 7 月 18 日

课程设计评阅意见
项目 课程设计态度评价 (包含出勤情况等) 10% 任务难易度及 创新性评价 20% 综合设计 能力评价 30% 报告书写 规范评价 20% 口试 20%

成绩 综合评定等级

评阅教师: 2013 年
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2 总体设计
2.1 天塔之光的应用简介
天塔之光控制系统主要应用在闪光灯或花样灯饰中, 目前我国灯具市场的发 展空间十分广阔。近年来,伴随我国人民生活水平逐年提高,城镇住宅建设以及 室内装饰装修热度不减,人均住房面积的扩大,在促使一室一灯为一室多灯、增 加局部照明的同时, 所用灯具正逐步由低档产品向中高档产品发展,民用照明需 求旺盛。从发展趋势上看,今后灯具除了其外观及内在质量要求越来越优秀、时 尚、 体现个性等, 对其功能细化、 科技含量、 节能环保等方面的要求也越来越高。 作为与人们日常生活密切相关的灯饰市场需求,更是以每年 15%左右的幅度增 长。

2.2 塔灯工作控制要求
本次设计要求:合上启动按钮后,九盏灯按以下规律显示:L1、L2、L9→L1、 L5、L8→L1、L4、L7→L1、L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、 L2、L6→L1、L3、L7→L1、L4、L8→L1、L5、L9→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、 L8、L9→L1、L2、L9??如此循环下去,直到按下停止按钮为止。 本次设计采用 PLC 控制系统,通过 PLC 的程序设计,使用移位寄存器,便可 实现所要求实现的功能。

2.3 设计意义
随着时代的发展与科技水平的进步, 加强对 PLC 技术的研究具有十分重要意 义。 原来的艺术灯饰控制系统常采用继电器逻辑控制或电子逻辑控制装置,这种 控制方式存在着硬件布线复杂.安装和维护不方便,灵活性差,可靠性不高的缺 点,尤其是在实现多层次的大中型艺术灯饰的控制上工作量很大。 本设计采用 PLC 来实现艺术照明灯的自动控制。 原因在于它具有继电器接触 器控制装置和通用计算机所不具备的特点,主要有以下几个方面。 1.运行稳定、可靠性高、抗干扰能力强 2.设计、使用和维护方便 3.编程语言简单直观、易学易用 4.系统配套齐全、功能完善、适用性强 5.与通信技术、网络技术相结合 6.体积小、重量轻、能耗低

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2.4 设计方案
将 14 项灯点亮的情况分别使用 M10.1-M10.7,M11.0-M11.6 单独控制,利用 移位寄存器,实现所要求实现的功能。 M10.1 M10.2 M10.3 M10.4 M10.5 M10.6 M10.7 M11.0 M11.1 M11.2 M11.3 M11.4 M11.5 M11.6 Q0.0 √ √ √ √ √ Q0.1 √ Q0.2 Q0.3 Q0.4 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 表 2-1 接触器与灯的对应表 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ Q0.5 Q0.6 Q0.7 √ Q1.0 √

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3 硬件系统设计
3.1 输入/输出分配表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 PLC 地址(PLC 端子) I0.4 I0.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 电气符号(面板端子) SB1 SB2 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 功能说明 启动 停止 指示灯 L1 指示灯 L2 指示灯 L3 指示灯 L4 指示灯 L5 指示灯 L6 指示灯 L7 指示灯 L8 指示灯 L9 电源接地端 电源正极端

主机1L、2L、3L、面板 COM 接电源 GND 主机1M、面板 V+接电源+24V 表 3-1 输入/输出分配表

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图 3-1 PLC 接线图

3.2 西门子 S7-200

图 3-2 S7-200 PLC 编程系统 S7-200 系列属于整体式小型 PLC,用于代替继电器的简单控制场合,也可以 用于复杂的自动化控制系统。整体式 PLC 将 CPU 模块、I/O 模块和电源装在一个
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箱型机壳内。S7-200 系列 PLC 提供多种具有不同 I/O 点数的 CPU 模块和数字量、 模拟量 I/O 扩展模块供用户选用,CPU 模块和扩展模块用扁平电缆连接。 S7-200 系列出色表现在以下几个方面:极高的可靠性、极丰富的指令集、 便捷的操作、丰富的内置集成功能、强劲的通讯能力以及丰富的扩展模块。 本次设计主要从 I/O 端口数来选择 PLC, 需要 2 个输入端口, 个输出端口, 10 所以选择西门子 S7-200 系列的 CPU 224。它的输入端口有 14 个,输出端口有 10 个,还带有扩展功能,最大可扩展为 168 点数字量或者 35 点模拟量的输入和输 出;存储容量也进一步增加,有内置时钟,还增加了一些数学指令和高速计数器 的数量,具有较强的控制能力。符合设计需求。

4 程序设计
4.1 SHRB 简介
移位寄存器指令功能: SHRB 将 DATA 数值移入移位寄存器,并可以指定移 位寄存器的长度和移位方向的移位指令。 4.1.1 指令说明: EN:能输入端 ,连接移位脉冲信号,每次使能有效时,整个移位寄存器移 动 1 位。 数据输入端:3 个 DATA:数据输入端:连接移入移位寄存器的二进制数值,执行指令时将该位 的值移入寄存器。 S_BIT:指定移位寄存器的最低有效位 N:指定移位寄存器的长度和移位方向,移位寄存器的最大长度为 64 位,N 为正值表示左移位,输入数据(DATA)移入移位寄存器的最低位(S_BIT) ,并移 出移位寄存器的最高位。移出的数据被放置在溢出内存位(SM1.1)中。N 为负 值表示右移位,输入数据移入移位寄存器的最高位中,并移出最低位(S_BIT) 。 移出的数据被放置在溢出内存位(SM1.1)中。 4.1.2 数据输入端 DATA 的确定: 分析:M10.0 为数据输入端 DATA ,根据控制要求,每次只有一个输出,因 此只需要在第一个移位脉冲到来时由 M10.0 送入移位寄存器 S-BIT 位(M10.1) 一个 “1” 第二个脉冲至第十四个脉冲到来时由 M10.0 送入 M10.1 的值均为 ; “0” , 以此类推,可得到 M10.2~M11.6 的状态。 4.1.3 实现方法:由定时器 T37 延时 2s 导通一个脉冲实现。 循环的实现: 15 个脉冲到来时送 1 到 M10.1。 第 14 个脉冲到来时 M11.6 第 置位为 1, 同时通过与 T39 串联的 M0.2 常开触点使 M10.0 置为 1,在第 15 个脉
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冲到来时由 M10.0 送入 M10.1 的值又为 1,如此循环下去,直至按下停止按钮。 停止实现:按下停止按钮(I0.1) ,触发复位指令,使 M10.1~M11.6 的 14 位全部复位。

4.2 程序流程图

图 4-1 程序流程图

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4.3 梯形图和语句表

图 4-2 梯形图 1

图 4-3 梯形图 2

图 4-4 梯形图 3
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图 4-5 梯形图 4

图 4-6 梯形图 5

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图 4-7 梯形图 6

图 4-8 梯形图 7
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图 4-9 梯形图 8

图 4-10 梯形图 9

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步序 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

指令 LD AN TON LD = LD TON AN = LD O = LD TON AN = LD SHRB LD O O O O O O O O O = LD O O O = LD O

I0.4 启动 M0.0 T37, 20 延时 2S T37 M0.0 I0.4 T38, 30 延时 3S T38 M1.0 M1.0 M0.2 M10.0 M11.6 T39, 20 延时 2S T39 M0.2 M0.0 移位输入 M10.0, M10.1, 14 M10.1 M10.2 M10.3 M10.4 M10.5 M11.0 M11.1 M11.2 M11.3 M11.4 Q0.0 L1 显示 M10.1 M10.6 M11.0 M11.5 Q0.1 L2 显示 M10.4 M10.6

步序 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

指令 O O = LD O O O = LD O O O = LD O O O = LD O O O = LD O O O = LD O O O = LD R R

M11.1 M11.5 Q0.2 M10.3 M10.6 M11.2 M11.5 Q0.3 M10.2 M10.6 M11.3 M11.5 Q0.4 M10.4 M10.7 M11.0 M11.6 Q0.5 M10.3 M10.7 M11.1 M11.6 Q0.6 M10.2 M10.7 M11.2 M11.6 Q0.7 M10.1 M10.7 M11.3 M11.6 Q1.0 I0.1 M10.1, 1 M11.6, 1

L3 显示

L4 显示

L5 显示

L6 显示

L7 显示

L8 显示

L9 显示 停止 复位 复位

表 4-1 语句表

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5 程序调试及结果分析
5.1 程序调试
1.连接外部电路,检查无误后,装置上电。 2.打开编程软件,开始编程。编译检查无误后,把编写好的程序下载到 PLC 中,开始调试。 3.将开关 I0.4 扳动为开启状态,灯开始按照 L1、L2、L9→L1、L5、L8→L1、 L4、L7→L1、L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L6→L1、 L3、L7→L1、L4、L8→L1、L5、L9→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、 L2、L9??的规律显示。当按下 I0.1 时,复位,灯灭。

图 5-1 外部接线图

5.2 结果分析
程序经模拟调试和现场运行均达到了理想的效果, 九盏灯可以实现设计要求 的点亮规律,实现了天塔之光的点亮。

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6 总结
这次课程设计, 让我学到了很多的东西。通过熟悉掌握定时器和移位寄存器 的作用, 便可以利用定时器和移位寄存器的特点进行编程,使灯按照给定的规律 点亮、熄灭。 这次课程设计,为了弄懂相关的知识,我翻阅了大量的书籍和资料,并利用 网上的资源寻找答案。在查阅资料的过程中,了解了有关 PLC 的基本知识,这对 于我未来的学习和工作都会有很大的帮助。 通过这次设计, 让我明白了一个道理,学习不光是要是将课本上的东西装进 脑子里,还要懂得利用这些知识。想要成功更需要坚持、努力和实践。只有付出 了汗水,才会真正体会成功时的那份喜悦。

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7 参考文献
[1]吴中俊,黄永红. 可编程序控制器原理及应用(第 2 版) 机械工业出版 社,2005 [2]邓兴钟等. 机电传动控制(第四版) 华中科技大学出版社,2007 [3]温照方. SIMATIC S7-200 可编程序控制器教程(第 2 版) 北京理工大 学出版社 2010 [4]宋伯生. PLC 编程实用指南 机械工业出版社 2006 [5]高钦和. 可编程控制器应用技术与设计 人民邮电出版社 2001 [6]西门子(中国)有限公司 S7-200 可编程器系统手册 2005

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