基于plc的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)論文

1、<p>　　學(xué)號(hào)： 12034470434 </p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　The Design of Neon lights Control System Base on PLC</p><p>　　學(xué)院

2、 計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)電氣12-4班</p><p>　　學(xué)生 王澤濤 指導(dǎo)教師（職稱） 任紅衛(wèi)（講師） </p><p>　　論文時(shí)間 2016 年 3 月 8 日至 2016 年 5 月 27 日 </p><p><b>　　目錄</b></p&

3、gt;<p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第一章 緒論1</p><p>　　1 課題的研究意義1</p><p>　　2 霓虹燈的起源1</p><p>　　3 霓虹燈的工作原理2

4、</p><p>　　4 課題的發(fā)展?fàn)顩r4</p><p><b>　　5課題研究?jī)?nèi)容4</b></p><p>　　第二章 可編程邏輯控制器介紹6</p><p>　　2.1 PLC的基本概念與基本結(jié)構(gòu)6</p><p>　　2.1.1 PLC的基本概念6</p>&l

5、t;p>　　2.1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)7</p><p>　　2.2 PLC 具有以下特點(diǎn)：8</p><p>　　2.3 西門子S7-200PLC的主要特點(diǎn)和技術(shù)性能9</p><p>　　2.3.1西門子S7-200PLC的特點(diǎn)10</p><p>　　2.3.2 西門子S7-200PLC的技術(shù)性能11</p&g

6、t;<p>　　2.4 西門子S7-200PLC的基本指令13</p><p>　　2.5 本章小結(jié)15</p><p>　　第三章 總體設(shè)計(jì)方案16</p><p>　　3.1方案論證16</p><p>　　3.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則16</p><p>　　3.3具體方案17</p>

7、;<p>　　3.4本章小結(jié)17</p><p>　　第四章 編程軟件STEP7- MICRO WIN的介紹18</p><p>　　4.1 STEP7-MicroWIN的窗口界面功能18</p><p>　　4.2用STEP7-MICROWIN編寫和運(yùn)行程序20</p><p>　　4.3本章小結(jié)22</p&g

8、t;<p>　　第五章 霓虹燈程序的設(shè)計(jì)23</p><p>　　5.1 控制要求23</p><p>　　5.2 PLC控制霓虹燈的輸入輸出分配表23</p><p>　　5.3 PLC控制霓虹燈的控制流程圖24</p><p>　　5.4本章小結(jié)26</p><p>　　第六章 硬件的設(shè)計(jì)

9、、制作及軟硬件聯(lián)合調(diào)試27</p><p>　　6.1電子變壓器的設(shè)計(jì)27</p><p>　　6.2顯示屏制作31</p><p>　　6.3 本系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)32</p><p>　　6.4 軟件和硬件的聯(lián)合調(diào)試33</p><p>　　6.4.1 程序輸入PLC33</p><p&

10、gt;　　6.4.2 說明事項(xiàng)33</p><p>　　6.5 本章小結(jié)34</p><p><b>　　結(jié)束語35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　致謝37</b></p><p>&l

11、t;b>　　附錄一38</b></p><p><b>　　附錄二43</b></p><p><b>　　附錄三49</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,各大城市都開始注重改善城市面

12、貌，而霓虹燈作為城市的美容師，每當(dāng)夜幕降臨，華燈初上，色彩斑斕的霓虹燈便把城市裝扮得格外美麗。為了閃現(xiàn)本身杰出的形象和優(yōu)秀的產(chǎn)品，商家們一般都是使用霓虹燈屏幕來對(duì)其形象或產(chǎn)品進(jìn)行宣傳，所以在夜晚的街道上,路邊隨處可見的風(fēng)景便是五光十色的廣告霓虹燈。在這些色彩瑰麗的霓虹燈背后，便涉及到許許多多的控制問題，比如其亮滅該如何去控制，又當(dāng)如何控制其閃爍的時(shí)間與流動(dòng)的方向，這里我們便需要重點(diǎn)地思考怎樣快速地、可靠地、簡(jiǎn)便地去控制這些因素。我想PL

13、C便是解決以上種種問題的最佳選擇，PLC的特點(diǎn)便是：通用性強(qiáng)、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便、編程簡(jiǎn)單等等。[3]在現(xiàn)今的工業(yè)自動(dòng)化控制，尤其是在順序控制這一的方面當(dāng)中，PLC突出的優(yōu)勢(shì)特別明顯，而且在實(shí)際當(dāng)中商家控制霓虹燈的手段也大多是通過PLC來控制的。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC；霓虹燈；西門子S7-200；控制系統(tǒng) </p><p><b>　　Abs

14、tract</b></p><p>　　With the rapid development of social economy，cities are beginning to pay attention to improve the appearance of the city，Neon lights as the city's beautician, when night falls, t

15、he colorful neon lights, the city beautifully dressed. In order to show their good image and excellent products, the enterprise or merchants usually by neon screen for advertising，So when we are walking in the street at

16、night, everywhere of the road is all kinds of neon lights advertising. Behind these colorful neon ligh</p><p>　　Key words: PLC; Neon light; Siemens S7-200; Control system; </p><p><b>　　第一章

17、 緒論</b></p><p>　　1 課題的研究意義   </p><p>　　霓虹燈具有高效率、低能耗、較長(zhǎng)的使用壽命、低發(fā)熱等特點(diǎn)，其使用不受天氣的制約，霓虹燈的制造工藝非常多樣化，燈光顏色非常豐富，操控起來尤其簡(jiǎn)便，帶給人們的視覺效果特別強(qiáng)，宣傳效果非常突入有效，最重要的是經(jīng)濟(jì)實(shí)用。因?yàn)槠涿黠@的優(yōu)勢(shì)，各行業(yè)對(duì)于霓虹燈都非常信任與支持，在

18、現(xiàn)代宣傳廣告中霓虹燈擁有著不可撼動(dòng)的牢固地位，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和霓虹燈的各種控制系統(tǒng)的高速發(fā)展，其應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)?huì)越來越寬廣，所以未來的世界中霓虹燈的控制系統(tǒng)工程擁有非常巨大的發(fā)展空間。在霓虹燈行業(yè)持續(xù)發(fā)展的道路上，霓虹燈發(fā)展的趨勢(shì)便是更加環(huán)保、更加耐用、色彩更加多樣化，在這一市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈以及發(fā)展趨勢(shì)不斷變化的行業(yè)中，基于PLC的霓虹燈控制技術(shù)顯得特別重要。通過采取PLC控制系統(tǒng)使霓虹工程的質(zhì)量得以提升，以絢爛迷人的配色方案和節(jié)奏感強(qiáng)烈

19、燈光變化以及可靠的PLC控制技術(shù)以達(dá)到霓虹燈在各種廣告中優(yōu)秀的宣傳效果，全面促使霓虹燈行業(yè)在當(dāng)今社會(huì)中可持續(xù)地和迅速地發(fā)展。 </p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的騰飛，霓虹燈已經(jīng)擁有了系列化與國際化的規(guī)格和樣式，各種用途中的選擇一般情況下已經(jīng)能夠滿足，其質(zhì)量也逐步向國際水準(zhǔn)靠攏，相信在未來必定能夠追上甚至超過國際上先進(jìn)的水準(zhǔn)，而基于PLC控制系統(tǒng)對(duì)霓虹燈的影響，也將會(huì)更加深遠(yuǎn)長(zhǎng)久。選擇這一課題作為研究對(duì)

20、象，一來通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以復(fù)習(xí)學(xué)過的PLC知識(shí)，二來還能提高自己的設(shè)計(jì)水平，為以后找工作多積累了一些經(jīng)驗(yàn)，所以我選擇了這個(gè)課題。</p><p><b>　　2 霓虹燈的起源 </b></p><p>　　霓虹燈實(shí)際上是一種低氣壓冷陰極輝光放電燈，其名稱是由英文“氖燈”，即 “NEON LIGH”音譯而來的，只不過人們已經(jīng)把“霓虹燈”當(dāng)作專用詞運(yùn)

21、用罷了。霓虹燈發(fā)源于法國，那時(shí)的燈體用的是直徑為45毫米的玻管，先把玻璃管按照我們的意愿彎制為各種形狀，再用約為1wV的變壓器對(duì)其進(jìn)行供電，讓燈管得以發(fā)光。當(dāng)時(shí)，燈管兩頭使用了石墨作電極，燈體內(nèi)部充入的是CO2或N2氣體，充入CO2氣體的發(fā)的是白光，充入N2氣體的發(fā)的是紅光。因?yàn)檫@是兩種都是較為活潑的氣體，在霓虹燈工作時(shí)很易于與石墨電極產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，其陰極上濺出的石墨在玻管的內(nèi)玻璃壁上迅速凝聚成一層烏黑色薄層，使得裝入到燈管內(nèi)的氣體減少

22、，致使玻璃管之內(nèi)的氣壓迅速下降，使得燈體使用壽命急劇縮短。為了把這個(gè)解決給解決，當(dāng)時(shí)的研究人員還特別地為燈體加裝上了1個(gè)較為特別的電磁閥門，如此一來，就可以在經(jīng)過使用一定的時(shí)間后再一次地往燈內(nèi)充進(jìn)一定容量的氣體，不過這一種做法并沒能從本質(zhì)上將以上問題解決。因此，這一種霓虹燈不但壽命非常短，而且其制作工藝很復(fù)雜，再加之其高昂的造價(jià)，使得其非常難以普及。</p><p>　　1907年到1910年這一段期間，林德和克

23、洛德兩位科學(xué)家發(fā)明了一項(xiàng)全新的技術(shù) — 液態(tài)空氣分餾，這一發(fā)明使得霓虹燈內(nèi)部能夠充入一定容量的惰性氣體，這樣的話，不但有效地減緩了氣體在燈體里邊的耗損速率，而且使得其色彩也更加多樣，能夠得出綠、紅、藍(lán)、黃等不同色彩。第二次世界大戰(zhàn)之前，科學(xué)家們研究發(fā)明了光致發(fā)光的新型材料，此材料不但可以發(fā)出多種色彩的光芒，而且具有很高的發(fā)光效率，人們將其稱為熒光粉，在霓虹燈的制作中將其應(yīng)用上了之后，不但燈光變得更加明亮，其燈管色彩也比之前更為鮮艷，也比

24、之前擁有更多變化，同時(shí)其制燈工藝變得更加簡(jiǎn)單，因此，在二戰(zhàn)結(jié)束之后，霓虹燈的發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛,普遍被應(yīng)用到宣傳活動(dòng)以及商業(yè)廣告中。 </p><p>　　3 霓虹燈的工作原理</p><p>　　霓虹燈采取正常輝光放電的方法來進(jìn)行工作，所以，輝光放電的一些特點(diǎn)它都具備，它使用正離子去撞擊陰極，致使其能夠發(fā)射出二次電子以維持放電，而陰極的供電對(duì)象主要是正離子。由于這是正常輝光放電

25、的過程，因此在一定的電流范疇之內(nèi)陰極上電流的密度和陰極上的位降都是不會(huì)改變的，其范圍大概在100伏到20伏之間，其作用是供給正離子加快速度所需的能量。工作的電流則取決于燈體的直徑、電極的類型、氣體的類型及氣體的壓強(qiáng)，正常來說都在15mA到60mA之間，電流過小的話會(huì)導(dǎo)致霓虹燈所發(fā)光線太暗，過大了則導(dǎo)致輝光放電不正常，這使得陰極濺射加重而大幅度縮短了其有效使用時(shí)長(zhǎng)。對(duì)于其他類型的燈來說，霓虹燈擁有更長(zhǎng)的燈管管徑，這就使得正柱區(qū)有充足的長(zhǎng)度

26、，所以能獲得比電極耗損更高的一個(gè)電壓降，由此起到提升光效的作用。正常所采用的都是磁漏式變壓器的霓虹燈，其起動(dòng)電壓便達(dá)到了15000 V，工作電壓也達(dá)到了 7500V，這樣的數(shù)值都是非常高的。在現(xiàn)實(shí)的工作中總把幾支霓虹燈給串連起來，共同使用一臺(tái)變壓器，以最大限度地提升變壓器的使用率，一般的鐵心變壓器便能夠滿足十來米長(zhǎng)的燈管的供電。在工作時(shí)霓虹燈的通斷頻率與有效使用時(shí)長(zhǎng)無關(guān)，非</p><p>　　一個(gè)典型的冷陰極霓

27、虹燈組成部分一般有玻璃燈管 、變壓器、霓虹燈專用高壓線等。霓虹燈的玻璃管體可以依據(jù)客戶需求來彎制成為各種各樣的字體和圖形。霓虹燈的玻管用于充入各種惰性氣體，限制放電范圍，維持真空狀態(tài)與透射光亮。霓虹燈的玻璃燈管的直徑規(guī)格分有 Φ60mm、Φ70mm、Φ80mm、Φ90mm、Φ100mm、Φ120mm、Φ150mm、Φ180mm、Φ20mm等等，其玻璃材質(zhì)有多種類型，其中鈉玻璃管的在使用中不夠穩(wěn)定，在潮濕之后非常容易變質(zhì)，不夠牢靠所以容易

28、裂開。如今我國使用最多的玻管是石灰料的，這跟國外所使用的紅丹料玻管的差別很大，其中的缺陷便是使用的鈉鈣玻璃內(nèi)的氧化錳含有過多雜質(zhì)，鈉鈣玻管的穩(wěn)定性非常差，在長(zhǎng)時(shí)間工作之后其玻管壁面的透明度變得非常低，使燈的光衰非常嚴(yán)重；其中的鈉原子進(jìn)入到了熒光粉當(dāng)中，使得熒光粉變得劣質(zhì)；假如在彎制的時(shí)中利用的溫度過高，玻管中的鈉原子便會(huì)出現(xiàn)一層與汞化合物凝成的烏黑顏色的吸光膜，這將導(dǎo)致熒光粉的發(fā)光率大大的降低。鉛玻璃管則在各方面的性能都比鈉玻璃優(yōu)秀，而

29、且其質(zhì)量與使用壽命都大大地超越了鈉玻璃。</p><p>　　根據(jù)需要的光色，霓虹燈的玻管或?yàn)槭菬o色的，也能夠?qū)⑵渫可蠠晒夥?；充入玻管中的工作氣體一般都是化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定的氣體，不相同的氣體發(fā)光時(shí)都有其獨(dú)特的光彩。事實(shí)上，電極的結(jié)構(gòu)和性能與燈管的使用壽命有著非常密切的聯(lián)系，所有的氣體放電燈中，除了要保持一個(gè)必要的真空度之外，更為重要的還是其電極上的發(fā)射性能與電極的使用壽命。霓虹燈燈管中的不活潑氣體，以N2最為常見

30、，所發(fā)光色為紅色，這時(shí)的氖氣不僅僅參加了放電過程，在同時(shí)也參加其了發(fā)光過程。在粉管中涂上不同的熒光粉，其內(nèi)充有H2以及少量的金屬Hg，在Hg蒸氣的激發(fā)下發(fā)射出的紫外線被熒光粉所吸收之后發(fā)出了熒光，而H2則有提升發(fā)光效率以及降低其著火電壓的作用。在玻管的兩頭各自安置了金屬電極一個(gè)以完成電子的發(fā)射與電荷的收集任務(wù)。常將電解Cu或者鍍鎳的鐵制作成一個(gè)錐形，這樣便有充足的輻射面積來進(jìn)行散熱以及減小陰極電位。電極必須要能經(jīng)得住質(zhì)量很大的正離子的撞

31、擊而不致溫度上升過高，不會(huì)熔掉并且要減弱陰極濺散。金屬電極之外的云母片有兩個(gè)作用，一個(gè)是對(duì)電極的支持作用，另一個(gè)則是隔離熱量，能有效預(yù)防在真空除氣時(shí)電極溫度上升太高而致使外玻管的爆裂。電極是霓虹燈的重要組成</p><p>　　4 課題的發(fā)展?fàn)顩r </p><p>　　現(xiàn)今的霓虹燈市場(chǎng)相對(duì)比較混亂，制作單位工藝水平參差不齊，其中大概只有30%的單位具有營業(yè)執(zhí)照，這一類制作單位都有

32、其奇特的賣點(diǎn)，不但口碑很好，而且品質(zhì)優(yōu)秀，在后期維護(hù)方面也很到位，是廣大用戶首選的單位。其余的便是一些證件不全或者無證經(jīng)營的單位，這一類小作坊的專業(yè)性不強(qiáng)，品質(zhì)不過關(guān)，售后服務(wù)也不到位，所以不建議選擇這一類作坊的產(chǎn)品。霓虹燈行業(yè)中制作的專業(yè)性非常強(qiáng)，正規(guī)的制作單位產(chǎn)品品質(zhì)比較好，也能較長(zhǎng)時(shí)間地正常使用。然而一些沒有執(zhí)照的霓虹燈公司一般工藝要求不高，產(chǎn)品也都很不穩(wěn)定。相比日光燈來說，霓虹燈其實(shí)擁有更長(zhǎng)的壽命，為了用戶的切身利益，在購買霓虹

33、燈時(shí)還是選擇第一類單位為好。霓虹燈在各種場(chǎng)合的廣泛應(yīng)用中，各種燈飾、廣告招牌、背景燈各有千秋，但一般來說其工作模式有三種：流水燈、長(zhǎng)明燈及變幻燈。流水燈的負(fù)載變換頻率高，變化速率快，讓人感覺目不暇接，有單燈變動(dòng)、多燈變動(dòng)等情景。霓虹燈因其奇特的魅力，在夜晚不僅可以給購物廣場(chǎng)招來大量的消費(fèi)者，而且也能為各種休閑娛樂場(chǎng)所制造派對(duì)氣氛。霓虹燈在漆黑的夜間為各大城市和小鎮(zhèn)披上一件件華麗的衣衫，毫無疑問它已成為一座城市商業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)尺。&l

34、t;/p><p>　　在2005年經(jīng)過民政部核準(zhǔn)分別成立了“中國廣告協(xié)會(huì)霓虹燈廣告委員會(huì)”、“中國照明學(xué)會(huì)霓虹技術(shù)專業(yè)委員會(huì)”和“中國照明電器協(xié)會(huì)霓虹燈生產(chǎn)專業(yè)委員會(huì)”，首次出現(xiàn)了三個(gè)全國性的行業(yè)組織。在現(xiàn)今社會(huì)生活中，霓虹燈作為廣告裝飾的光源，將向更高品質(zhì)的方向發(fā)展，在現(xiàn)今的科技水平下，雖然還未曾出現(xiàn)一種可全面替代的新光源，但霓虹燈仍擁有廣闊的生存空間。霓虹燈作為一種藝術(shù)品，它更是光的藝術(shù)家，將向高品味、高質(zhì)量產(chǎn)品

35、方面發(fā)展。在將來變化多端的社會(huì)中，霓虹燈的發(fā)展將更加傾向于節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)這一趨勢(shì)。霓虹燈未來的設(shè)計(jì)主流將越來越奇特種種創(chuàng)意和新鮮題材。</p><p><b>　　5課題研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　?。?）無人靠近時(shí),“廣石化歡迎您”六個(gè)字形燈與邊框所有霓虹燈同時(shí)亮起，2s后熄滅，2s后再亮起，如此循環(huán)地亮滅，同時(shí)播放緩慢的音樂。當(dāng)有人靠近時(shí)，播放輕快的音

36、樂，“廣”字形燈光與燈光組1亮起，0.3s后熄滅；然后“石”字形燈光與燈光組2亮起，0.3s后熄滅；接著“化”字形燈光與燈光組3亮起，0.3s后熄滅；接著“歡”字形燈光與燈光組4亮起，0.3s后熄滅；接著“迎”字形燈光與燈光組5亮起，0.3s后熄滅；接著“您”字形燈光與燈光組6亮起，0.2s后熄滅；緊跟著所有燈亮起，0.3s后熄滅，0.3s后亮起，再0.3s后熄滅；然后“廣”字形燈光與燈光組1亮起，0.3s后熄滅··

37、····如此循環(huán)亮滅，直到人離開，再恢復(fù)沒人時(shí)的循環(huán)效果。</p><p>　　（2）霓虹燈電子變壓器的可靠性的設(shè)計(jì)。</p><p>　　第二章 可編程邏輯控制器介紹</p><p>　　自從上世紀(jì)六十年代末出現(xiàn)了世界上第一個(gè)可編程邏輯控制器—PLC之后，PLC的發(fā)展勢(shì)頭便從未減弱，尤其在最近幾十年，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)水平和電子

38、技術(shù)水平的迅速增長(zhǎng)，PLC在其工作效率、通訊能力、控制范疇等方面都達(dá)到了新的高度?？删幊踢壿嬁刂破饔袡C(jī)地聯(lián)系結(jié)合起了一般的繼電器—接觸器控制的技術(shù)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通信處理技術(shù)的各種優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)域中有著非常重要的地位，也是其運(yùn)用最廣泛的一類控制設(shè)備，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)重要標(biāo)桿。</p><p>　　2.1 PLC的基本概念與基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.1.1 PLC的基本概念

39、</p><p>　　PLC英文名稱全稱為Programmable Logic Controller ,中文全稱即可編程邏輯控制器[5]，其定義為專用于工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)產(chǎn)生的一種使用數(shù)字計(jì)算來操作的電子系統(tǒng)，它使用的是能夠編程的一種儲(chǔ)存器，用戶程序可以儲(chǔ)存在內(nèi)部，它的功能強(qiáng)大，擁有能夠進(jìn)行順序地控制、邏輯的計(jì)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)等等的豐富操作指令，通過數(shù)字或者模擬方式來操控各類機(jī)械或其工作流程。PLC不但是可編程邏輯控制

40、電路，同時(shí)亦是和硬件結(jié)合非常密切的一類語言，常常被運(yùn)用于半導(dǎo)體方面，基本上都是與半導(dǎo)體出現(xiàn)在同一場(chǎng)合之中。</p><p>　　對(duì)于制造業(yè)來說，當(dāng)今社會(huì)的要求是其能對(duì)市場(chǎng)上的不同需求及時(shí)給出回應(yīng)，即能及時(shí)地進(jìn)行小批量、多品種、多規(guī)格、低成本以及高品質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)，應(yīng)這樣一個(gè)挑戰(zhàn)，各種生產(chǎn)機(jī)器以及自動(dòng)化生產(chǎn)線的操控系統(tǒng)就必需要有很高的一個(gè)可靠性以及靈動(dòng)性，可編程邏輯控制器無疑非常適合這樣的場(chǎng)合，其根本上是以微型的處理器

41、作為基礎(chǔ)的通用的工業(yè)操控裝置。</p><p>　　可編程邏輯控制器的運(yùn)用面非常廣，功能非常強(qiáng)，用起來非常簡(jiǎn)便，一般的即機(jī)器生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)流程中的自動(dòng)操控系統(tǒng)都能看到它的身影，可編程邏輯控制器在另外的領(lǐng)域中，比如在尋常百姓家的自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用率也得到了非?？焖俚脑鲩L(zhǎng)。目前可編程邏輯控制器仍然具有非常大的成長(zhǎng)空間，其功用在不停地拓展，其運(yùn)用更為廣泛，它不只是單片機(jī)自動(dòng)化中應(yīng)用中最廣泛的操控器件，對(duì)許多很大的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

42、控制系統(tǒng)來說其作用也是非常巨大的，可編程邏輯控制器的運(yùn)用面之廣與其普及水平之高，計(jì)算機(jī)控制設(shè)備是沒有辦法超越的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用的是siemens公司的生產(chǎn)的S7-200系列的小型可編程邏輯控制器；它具有非常高的可靠性、豐富的指令集與內(nèi)置的集成功能、選擇多樣的擴(kuò)展模塊和優(yōu)異的通訊能力[6]；它不但能夠單獨(dú)使用，用來替代繼電器的控制系統(tǒng)，而且能夠應(yīng)用到繁雜的自動(dòng)控制當(dāng)中，由于它擁有強(qiáng)勁的通信能力，

43、在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制當(dāng)中，同樣能夠盡可能地發(fā)揮其作用；S7-200因其具有的很高的性能價(jià)格比，在我國PLC市場(chǎng)中占據(jù)了非常高的比例。</p><p>　　2.1.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　通用型PLC硬件的基本構(gòu)造如下圖2-1所示，PLC主要由中央處理器單元（CPU） 、Memory（存儲(chǔ)器）、I/O模塊（輸入/輸出模塊） 、Power（電源）以及Programmer（編程器

44、）構(gòu)成[9]。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　各器件具體功能如以下表2-1所示</p><p><b>　　表2-1</b></p><p><b>　　表2-1</b></p><p>　　圖-2-1 通用型PLC的

45、硬件基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2 PLC 具有以下特點(diǎn)：</p><p>　?。?） PLC的可信賴度很高 ，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　高可靠性是電氣設(shè)備能否穩(wěn)定運(yùn)行的有力保障，也是電氣設(shè)備好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，使用當(dāng)代大規(guī)模電路集成工藝的可編程邏輯控制器，生產(chǎn)過程非常嚴(yán)謹(jǐn)，它里邊的線路使用了是前衛(wèi)的抗干擾技術(shù)，擁有相當(dāng)高的可信賴度。比如由mitsub

46、ishi公司制造的F系列可編程邏輯控制器，其MTBF便高達(dá)300kh。另外，一些使用冗余中央控制器MTBF可編程邏輯控制器的工作時(shí)長(zhǎng)更久。就可編程邏輯控制器的機(jī)外線路來講 ，運(yùn)用可編程邏輯控制器組成的Control system（控制系統(tǒng)）的電氣連線及開關(guān)接點(diǎn)與同樣大小的Relay contactor（繼電接觸器）系統(tǒng)相對(duì)比，能夠縮減至其很小的一個(gè)百分比，從而Failure rate（即故障率）便能大幅度降低。另外，可編程邏輯控制器具有

47、硬件好壞的STF（Self test function，即自我檢測(cè)）功能，在發(fā)現(xiàn)障礙的時(shí)候可以馬上報(bào)警。在其運(yùn)用的軟件中，操作者還可以加入其它器件的錯(cuò)誤自檢程序，使其系統(tǒng)中除了可編程邏輯控制器之外的線路及機(jī)器同樣得到故障自檢保護(hù)。如此一來，整個(gè)系統(tǒng)便顯得非?？尚刨嚵?。</p><p>　?。?） PLC的配套齊全， 功能強(qiáng)大， 適用范圍廣</p><p>　　由可編程邏輯控制器開始出現(xiàn)、發(fā)

48、展到了今天，已經(jīng)形成了有大型到小型的多種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，能夠運(yùn)用到種種規(guī)模的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。現(xiàn)代PLC除了具備邏輯處理的能力之外，大部分都擁有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，在各種數(shù)字操控的設(shè)備中都能見到其身影。連年來不斷出現(xiàn)新型的PLC單元，使其在坐標(biāo)控制、冷熱控制以及數(shù)控機(jī)床等多種的工業(yè)控制中有了更深層次的應(yīng)用，還有就是可編程邏輯控制器通信能力的增長(zhǎng)以及HMI技術(shù)的迅速成長(zhǎng)，使得現(xiàn)今使用可編程邏輯控制器構(gòu)造各種控制系統(tǒng)特別方便[12]。<

49、/p><p>　?。?） 容易學(xué)習(xí)，容易使用</p><p>　　可編程邏輯控制器作為通用的工業(yè)控制器，許多的重工業(yè)都選擇使用，其接線口簡(jiǎn)潔明了，程序語句簡(jiǎn)單易學(xué)，為廣大工程技術(shù)操作員所喜愛；LAD的標(biāo)記符與表述方式和繼電器電路圖的非常相似，只用可編程邏輯控制器少部分的開關(guān)量STL就能夠簡(jiǎn)單地達(dá)到繼電器電路的一些用處，這為不熟習(xí)EC(electronic circuits,即電子電路)、不了解

50、電腦原理以及不明白匯編語句的通過電腦從事工業(yè)控制的人們打開了一條捷徑[13]。</p><p>　　（4）PLC設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，很好維護(hù)</p><p>　　可編程邏輯控制器用的是儲(chǔ)存邏輯來替代傳統(tǒng)的連線邏輯，這使得操控的機(jī)械外面的連線大幅減小，也大大地縮減了操控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及制作的時(shí)間，這樣一來，它的維護(hù)工作也變得非常簡(jiǎn)單。更難得的是這使得同樣一個(gè)設(shè)備僅通過變換其程序便可變換生產(chǎn)的過程變成現(xiàn)實(shí)，這

51、非常適于多種類、小批次的生產(chǎn)中使用。</p><p>　　（5）PLC的體型小，質(zhì)量輕，能耗低 </p><p>　　在很多的生產(chǎn)場(chǎng)合中，我們需要的機(jī)器零件往往是越小、越輕、能耗越低便越是方便和實(shí)用，而PLC發(fā)展至今，也基本符合了我們這一愿望。比如說，最近的一款微型PLC底部長(zhǎng)度僅100毫米，質(zhì)量也不到150克，功耗更僅有數(shù)瓦。由于小型的體型很容易裝入到生產(chǎn)設(shè)備的里邊，因此PLC無疑是我們

52、達(dá)到機(jī)電一體化的理想化的控制器件。</p><p>　　2.3 西門子S7-200PLC的主要特點(diǎn)和技術(shù)性能</p><p>　　2.3.1西門子S7-200PLC的特點(diǎn)</p><p>　　S7-200系列的PLC是西門子公司所推出的整體式小型可編程控制器（Micro PLC），最開始的產(chǎn)品命名為CPU21×，之后改進(jìn)的型命名為CPU22×，2

53、1×以及22×，各有4、5個(gè)型號(hào)[4]，由于其體積小巧，功能強(qiáng)大，并且具有非常高的性能價(jià)格比，使得其在中小規(guī)模的控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。如圖2-2所示，一個(gè)基本S7-200 Micro PLC的系統(tǒng)組成包括一個(gè)單獨(dú)的S7-200CPU、一臺(tái)個(gè)人電腦（PC）、STEP7-Micro/WIN 32（3.1版）編程軟件以及一條通訊電纜，為了使用PC，還必須具備以下設(shè)備的一種：一條PC/PPI電纜、一個(gè)通訊處理器（CP

54、）和多點(diǎn)接口（MPI）電纜或者一塊MPI卡以及隨MPI卡提供的一根通訊電纜[15]。一臺(tái)S7-200 Micro PLC（其外觀如圖2-3）主要組成的部分包括了一個(gè)單獨(dú)的S7-200CPU(如圖2-4)，另外還可以選擇性地?cái)U(kuò)展一個(gè)單獨(dú)的S7-200CPU，也可以帶上各種各樣的可選擇的擴(kuò)展模塊（如圖2-5所示）。</p><p>　　圖2-2 S7-200 Micro PLC系統(tǒng)組成</p><

55、p>　　圖2-3 S7-200系列PLC外觀圖</p><p>　　圖2-4 S7-200CPU</p><p>　　圖2-5 帶有拓展模塊的CPU</p><p>　　Siemens S7-200 系列可編程邏輯控制器在各行業(yè)與各場(chǎng)合檢查、監(jiān)視以及自動(dòng)控制中表現(xiàn)出強(qiáng)大的適應(yīng)性。S7-200如此強(qiáng)勁的能力使其不論是在單獨(dú)使用之中還是連接成網(wǎng)絡(luò)都能夠解決繁雜的

56、控制功能[14]。西門子S7-200系列PLC的優(yōu)異表現(xiàn)在如下的幾個(gè)方面：</p><p><b>　　1、可信賴度很高；</b></p><p>　　2、豐富的操作指令；</p><p><b>　　3、非常容易學(xué)習(xí)；</b></p><p><b>　　4、操作非常簡(jiǎn)單；</b&

57、gt;</p><p>　　5、復(fù)雜的內(nèi)嵌集成能力；</p><p><b>　　6、實(shí)時(shí)性；</b></p><p>　　7、通信能力尤其強(qiáng)大；</p><p>　　8、多種類的拓展塊。</p><p>　　本系列的可編程邏輯控制器強(qiáng)勁的能力使其在集散自動(dòng)化中能有搶眼的表現(xiàn)，運(yùn)用范疇覆蓋了繼電器

58、的控制到設(shè)備自動(dòng)化，應(yīng)用領(lǐng)域更是無處不在，非常寬廣。</p><p>　　2.3.2 西門子S7-200PLC的技術(shù)性能</p><p><b>　　1、CPU 模塊</b></p><p>　　本系列可編程邏輯控制器有5種CPU，其各自的關(guān)鍵指標(biāo)如下表。</p><p>　　表3-1 S7-200系列PLC CPU的

59、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)使用的是CPU224集成的14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量的I/O點(diǎn)，它能夠連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，能夠拓展到168路數(shù)字I/O點(diǎn)或是35路模擬I/O點(diǎn)，其程序儲(chǔ)存空間有13kb，有六個(gè)獨(dú)立的3萬Hz高速計(jì)數(shù)器，兩路2萬Hz的高速脈沖輸出，它有1個(gè)RS-485 Communication / Programming接口，具有MPI及PPI兩種通訊協(xié)議以及獨(dú)立自主的通訊能力。對(duì)其

60、輸入/輸出端子排能夠非常簡(jiǎn)單地對(duì)其拆卸，因此其操控的能耐無需置疑[1]。</p><p>　　2.4 西門子S7-200PLC的基本指令</p><p>　　1、邏輯指令取、取反與線圈的驅(qū)動(dòng)指令</p><p>　　LD （LOAD）是西門子PLC中的指令“取”，用途是將網(wǎng)絡(luò)塊常開觸點(diǎn)與母線給聯(lián)接起來。</p><p>　　LDN （LOAD

61、 NOT）是西門子PLC中的指令“取反”，用途是將網(wǎng)絡(luò)塊常閉觸點(diǎn)與母線給聯(lián)接起來。</p><p>　　=（OUT）是西門子PLC中指令表的驅(qū)動(dòng)線圈指令。</p><p><b>　　使用說明：</b></p><p>　　（1）“取”或“取反”LDLDN可取I、Q、M、SM、T、C、V、S的觸點(diǎn)。</p><p>　　

62、（2）“＝”能夠驅(qū)動(dòng)的線圈類型有Q、M、C、V、SM、T、S，不過沒法驅(qū)動(dòng)輸入映像寄存器，在可編程邏輯控制器的O端子沒有負(fù)載時(shí)，盡可能采用M線圈或者別的控制線圈。</p><p>　?。?）“＝”可以并聯(lián)使用任意次，但不能串聯(lián)。</p><p><b>　　2、接觸串聯(lián)指令</b></p><p>　　A（AND）是西門子PLC中指令表的操作指

63、令“與”，它的用途是可以在LAD中串接一個(gè)常開的觸點(diǎn)。</p><p>　　AN（AND NOT）是西門子PLC中指令表的操作指令“與非”，它的用途是可以在LAD中串接一個(gè)常閉的觸點(diǎn)。</p><p>　?。?）Ａ和AN指令是單個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，可連續(xù)使用，但是同一支路串聯(lián)觸點(diǎn)最多可使用11個(gè)。</p><p>　?。?）A、AN指令可對(duì)Ｉ、Ｑ、Ｍ、SM、Ｔ、Ｃ、

64、V、S的觸點(diǎn)進(jìn)行邏輯“與”操作，和“=”指令組成縱向輸出。</p><p><b>　　3、觸點(diǎn)并聯(lián)指令</b></p><p>　　O（Or）：“或”操作指令，在梯形圖中表示并聯(lián)一個(gè)常開觸點(diǎn)。</p><p>　　ON（Or Not）:“或非”操作指令，在梯形圖中表示并聯(lián)一個(gè)常閉觸點(diǎn)。</p><p><b>

65、;　　使用說明：</b></p><p>　?。?）OON指令可以并聯(lián)一個(gè)觸點(diǎn)指令，緊接在LDLDN指令之后，可連接使用。</p><p>　　（2）OON指令可對(duì)Ｉ、Ｑ、Ｍ、ＳＭ、Ｔ、Ｃ、V、S的觸點(diǎn)進(jìn)行邏輯“或”操作，和將“=”操作指令組成縱向輸出[8]。</p><p><b>　　4、定時(shí)器指令</b></p>

66、<p>　　S7-200系列可編程邏輯控制器中用“T” 表示定時(shí)器，其作用是在內(nèi)部時(shí)鐘計(jì)時(shí)時(shí)累計(jì)增量，這種類型的計(jì)時(shí)器總共有二百五十六個(gè)（T0T255），在它們內(nèi)部都有一個(gè)當(dāng)量值寄存器，它有16位，是用來儲(chǔ)存當(dāng)前值的；一個(gè)預(yù)置值寄存器，同樣有16位，作用是儲(chǔ)存時(shí)間的設(shè)定數(shù)值；一個(gè)用作反映觸點(diǎn)狀態(tài)的狀態(tài)位。</p><p>　　接通延時(shí)繼電器（TON）：接通延時(shí)繼電器用于單一間隔的定時(shí)，在梯形圖中由標(biāo)志

67、位TON、使能輸入端IN、時(shí)間設(shè)定輸入端PT及定時(shí)器編號(hào)Tn構(gòu)成；語句表中由定時(shí)器標(biāo)志TON、時(shí)間設(shè)定值輸入端PT和定時(shí)器編號(hào)Tn構(gòu)成。</p><p>　　當(dāng)使能端IN為低電平無效時(shí)，定時(shí)器不運(yùn)行，此時(shí)當(dāng)前值與Tn的狀態(tài)都是0；在使能端IN數(shù)值為高電平狀態(tài)1時(shí)，定時(shí)器運(yùn)行起來，每度過一定的時(shí)間，其當(dāng)前值就+1，假如計(jì)時(shí)器的當(dāng)前值>=其設(shè)定值PT，便達(dá)到了定時(shí)器的延時(shí)時(shí)間，此時(shí)輸出點(diǎn)有效，其輸出的狀態(tài)變化是

68、0到1，在其輸出狀態(tài)變化之后依舊繼續(xù)計(jì)時(shí)，直至其當(dāng)前值到達(dá)峰值32767才得以停止[11]。</p><p><b>　　2.5 本章小結(jié) </b></p><p>　　本章主要講的是介紹的是PLC的基本概念及基本組成結(jié)構(gòu)，說明了各組成部分的具體功能與PLC的種種特點(diǎn)，尤其是本次設(shè)計(jì)使用的西門子S7-200PLC的特點(diǎn)、技術(shù)性能與其本次設(shè)計(jì)中的相關(guān)操作指令。</

69、p><p>　　第三章 總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　3.1方案論證</b></p><p>　　霓虹燈的操控系統(tǒng)有許多種類型，比如SCM（即單片機(jī)），當(dāng)使用SCM來完成該方案時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多的缺陷，用SCM完成該設(shè)計(jì)時(shí)，外面所需的線路繁雜，工作量相對(duì)于可編程邏輯控制器較大，在其可靠度與抵抗外圍干擾的方面明顯比不上可編程邏輯控制器，其通斷的

70、高低等級(jí)不明確，與可編程邏輯控制器相對(duì)比，使用過程較為繁雜，再者，其配套與功能都遠(yuǎn)不如可編程邏輯控制器的完善。所以選擇PLC對(duì)本課題進(jìn)行研究。</p><p>　　3.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)旨在利用PLC對(duì)霓虹燈亮滅和音樂播放系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)控制，所以要在現(xiàn)有的相關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)上，盡量實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的基本功能。</p><p><b&

71、gt;　?。?） 實(shí)用性原則</b></p><p>　　本次課題設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)不僅僅在于對(duì)PLC知識(shí)的深入學(xué)習(xí)和掌握，也在于把所學(xué)知識(shí)投入到現(xiàn)實(shí)生活的生產(chǎn)當(dāng)中，不再拘泥于書本里的各種條條框框，要對(duì)實(shí)際的各種因素經(jīng)進(jìn)行考慮，比如要考慮到生活當(dāng)中的霓虹燈的各種樣式，了解霓虹燈市場(chǎng)需求的情況和成本問題等諸多因素。就是說以前的理論知識(shí)都是特定的理想條件下得出的，而本次課題則是在有著諸多因素影響的現(xiàn)實(shí)當(dāng)中進(jìn)行的

72、，那么就不得不考慮其功用的問題，從而使本次設(shè)計(jì)更具實(shí)用性。</p><p><b>　?。?） 操作性原則</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)提出的另一個(gè)要求便是要有良好的操作性。本產(chǎn)品追求的是簡(jiǎn)單、精準(zhǔn)、方便的操作性，而非復(fù)雜繁瑣的操作過程，所以產(chǎn)品本身應(yīng)該是能盡量給控制人員提供方便的操作。還有就是在霓虹燈的顯示方面，要有一個(gè)合理的字體布局，使其出入線纜的走線方式

73、和布局方法更加清晰明了，最終要達(dá)到集良好觀賞性的外觀和集成化的控制平臺(tái)一身的工藝水平。</p><p><b>　?。?） 可行性原則</b></p><p>　　可行性原則可以說是本次設(shè)計(jì)最重要的一個(gè)原則。對(duì)于要實(shí)現(xiàn)某一功能的元件，要擬訂多種方案來制作這一元件，再經(jīng)過多次的篩選，最后拿出可行性最強(qiáng)的一個(gè)方案。系統(tǒng)可行性的強(qiáng)弱決定了系統(tǒng)能否按照正常預(yù)期的計(jì)劃進(jìn)行工作以

74、及其工作的穩(wěn)定性強(qiáng)弱。很多時(shí)候往往原理上的正確并不意味著系統(tǒng)可以毫無阻礙的進(jìn)行工作，所以設(shè)計(jì)的同時(shí)要考慮到很多實(shí)際中的問題。比如在本設(shè)計(jì)中就要擬定霓虹燈顯示屏的顯示的方案，各電路之間的連接方案，其運(yùn)行程序的設(shè)計(jì)，這些問題都要考慮到其可行性，有了可行性，才可以對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化，并在最后實(shí)施它。 </p><p><b>　　3.3具體方案</b></p><p>

75、;　　霓虹燈分布效果如圖3.1所示，霓虹燈開始工作,無人靠近時(shí),“廣石化歡迎您”六個(gè)字形燈與邊框所有霓虹燈同時(shí)亮起，2s后熄滅，2s后再亮起，如此循環(huán)地亮滅，同時(shí)播放緩慢的音樂。當(dāng)有人靠近時(shí)，播放輕快的音樂，“廣”字形燈光與燈光組1亮起，0.3s后熄滅；然后“石”字形燈光與燈光組2亮起，0.3s后熄滅；接著“化”字形燈光與燈光組3亮起，0.3s后熄滅；接著“歡”字形燈光與燈光組4亮起，0.3s后熄滅；接著“迎”字形燈光與燈光組5亮起，0

76、.3s后熄滅；接著“您”字形燈光與燈光組6亮起，0.2s后熄滅；緊跟著所有燈亮起，0.3s后熄滅，0.3s后亮起，再0.3s后熄滅；然后“廣”字形燈光與燈光組1亮起，0.3s后熄滅······如此循環(huán)亮滅，直到人離開，再恢復(fù)沒人時(shí)的循環(huán)效果。</p><p>　　圖3.1霓虹燈分布效果圖</p><p><b>　　3.

77、4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章經(jīng)過對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的對(duì)比論證，確定了使用PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，提出了本次設(shè)計(jì)的具體方案。</p><p>　　第四章 編程軟件STEP7- MICRO WIN的介紹</p><p>　　STEP7-MICROWIN西門子公司專門為了S7-200系列可編程邏輯控制器研發(fā)的一種編

78、程軟件，其研發(fā)的平臺(tái)是基于Windows操控系統(tǒng)的編程與配置軟件的，其特點(diǎn)是功能強(qiáng)勁、操作面板簡(jiǎn)潔，能簡(jiǎn)便地編制不同的程序，同時(shí)也能夠?qū)τ脩舫绦虻倪\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。</p><p>　　4.1 STEP7-MicroWIN的窗口界面功能</p><p>　　STEP7-MICROWIN 的操作面板有許多的組成部分：局部變量表、瀏覽條、指令樹、程序編輯、菜單欄、工具欄、狀態(tài)欄、輸出窗口區(qū)

79、等部分組成，如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 STEP7-MICROWIN 編程軟件主界面</p><p><b>　　(1)瀏覽條</b></p><p>　　瀏覽條為編程提供按鈕控制，可以實(shí)現(xiàn)窗口的快速切換。在STEP7-MicroWIN主界面上“查看”，可實(shí)現(xiàn)符號(hào)表、程序塊、交叉引用、數(shù)據(jù)塊、狀態(tài)圖、系統(tǒng)塊、通信及設(shè)置PGP

80、C接口窗口切換；選擇“工具”，可實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)向?qū)АS-i向?qū)?、因特網(wǎng)向?qū)?、配方向?qū)?、?shù)據(jù)記錄、PID調(diào)節(jié)控制面板、S7-200 Explorer、TD Keypad Designer 窗口的卻換。</p><p><b>　　(2)指令樹</b></p><p>　　指令書是一個(gè)包括全部項(xiàng)目對(duì)象和當(dāng)前LAD、FBD或者STL提供的全部指令的樹形圖，在鼠標(biāo)的右按鍵點(diǎn)擊

81、樹中“項(xiàng)目”的文件夾，能夠把附加的POU（程序組織單元）插入其中，也能夠用鼠標(biāo)右按鍵點(diǎn)擊單個(gè)程序組織單元，打開、編輯刪除、其屬性表，將子程序重命名或用密碼來保護(hù)以及將例行程序中斷。能夠使用鼠標(biāo)右按鍵點(diǎn)擊樹中的“指令”部分的某個(gè)文件夾或某個(gè)指令以便將整個(gè)樹隱藏。只要把存放指令的文件夾打開，便能夠雙擊或是拖動(dòng)某個(gè)指令，根據(jù)所需自動(dòng)地所選指令在程序編輯器窗口中的光標(biāo)位置插入，能夠?qū)⒅噶钔蟿?dòng)到自己選擇的文件夾之中，將經(jīng)常使用的指令進(jìn)行排列。&l

82、t;/p><p><b>　　(3)菜單欄</b></p><p>　　STEP7-MICROWIN編程軟件中有有菜單欄8個(gè)，分別是編輯（E）、幫助（H）、查看（V）、文件（F）、工具（T）、PLC（P）、調(diào)試（D）、窗口（W），允許使用鼠標(biāo)或者對(duì)應(yīng)的熱鍵對(duì)以上菜單進(jìn)行操作。</p><p><b>　　(4)工具條</b>&

83、lt;/p><p>　　在STEP7-MICROWIN 編程軟件中工具條為最為常用的一些操作提供了方便的的鼠標(biāo)操作訪問，常用的工具條分為調(diào)試工具條、標(biāo)準(zhǔn)工具條、LAD指令工具條和公用工具條。要顯示或隱藏這一些常用的工具條，可以通過“查看”菜單欄中的“工具欄”選項(xiàng)來進(jìn)行操作。</p><p><b>　　(5)局部變量表</b></p><p>　　

84、用戶要定義局部變量就要用局部變量表用來進(jìn)行定義，每一個(gè)局部變量表對(duì)應(yīng)的是一個(gè)程序塊，包括了用戶對(duì)局部變量所賦的值（即子程序和中斷例行程序使用的變量），使用暫時(shí)內(nèi)存存儲(chǔ)局部變量表中建立的變量，由系統(tǒng)解決地址賦值的問題，變量?jī)H限于建立這一變量的程序組織單元之中使用。</p><p><b>　　(6)狀態(tài)欄</b></p><p>　　狀態(tài)欄的另一個(gè)叫法為任務(wù)欄，在STE

85、P7-MICROWIN編程軟件中操作時(shí)的操作狀態(tài)信息都由它為用戶提供。</p><p><b>　　(7)輸出窗口</b></p><p>　　STEP7-MICROWIN編程軟件程序編譯的結(jié)果便是由輸出窗口顯示，例如編譯結(jié)果有沒有差錯(cuò)，編碼正不正確的與位置等。在輸出窗口輸出的程序語句出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，用鼠標(biāo)左按鍵連續(xù)點(diǎn)擊兩次錯(cuò)誤的信息，便能在程序地編輯區(qū)域中顯示恰當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)

86、。</p><p><b>　　(8)程序編輯區(qū)</b></p><p>　　用戶可以使用功能塊圖、梯形圖、或助記符在程序編輯區(qū)進(jìn)行編程，在在線的狀態(tài)下，從可編程邏輯控制器上在用戶程序進(jìn)行修改或者編輯。</p><p>　　4.2用STEP7-MICROWIN編寫和運(yùn)行程序</p><p>　　用啟停三相異步電動(dòng)機(jī)的程序

87、作為一個(gè)例子，熟習(xí)如何使用STEP7-MICROWIN。梯形圖4.2：</p><p>　　圖4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)啟停程序</p><p><b>　　1. 打開新的項(xiàng)目</b></p><p>　　鼠標(biāo)連續(xù)兩次點(diǎn)擊STEP7-MICROWIN編程軟件的圖標(biāo)，或在"start"菜單里找到SIMATIC>STEP7-M

88、ICROWIN編程軟件，啟動(dòng)這一程序，便能打開一個(gè)新的STEP7-MICROWIN的項(xiàng)目。</p><p><b>　　2. 打開現(xiàn)有項(xiàng)目</b></p><p>　　在STEP7-MICROWIN編程軟件中通過“文件”，可以選擇以下一個(gè)項(xiàng)目：</p><p>　?。?）使用“打開”對(duì)話框，然后再瀏覽并選擇一個(gè)現(xiàn)有的項(xiàng)目，將其打開。</p

89、><p>　?。?）在“文件名稱”里邊，假如用戶近期在這一項(xiàng)目中工作過，那么此項(xiàng)目在“文件”的菜單之下可以看到，便無需使用“打開”的對(duì)話框。</p><p>　　3. 來到到編程狀態(tài)</p><p>　　鼠標(biāo)左鍵單擊“ 查看” 中的 “程序塊”，便可以來到編程狀態(tài)；</p><p><b>　　4.編程語言的選擇</b>&l

90、t;/p><p>　　在菜單欄中的 查看 – LAD（梯形圖語言）或者STL（語句表）、FBD（功能塊）</p><p>　?。?） 點(diǎn)擊“MAIN主程序”，在網(wǎng)絡(luò)_中輸入所需的程序。</p><p>　?。?） 單擊網(wǎng)絡(luò)_中的“ ”從菜單欄或在指令樹中挑選相關(guān)的符號(hào)。假如要在 “指令” 樹中進(jìn)行選擇，可以在有以下操作：“指令”—雙擊“位邏輯”— 雙擊選擇的“常開觸點(diǎn)

91、” 符號(hào)“ ”— 雙擊選擇的 “常閉觸點(diǎn)” 符號(hào)—雙擊選擇的“輸出線圈”符號(hào)—將光標(biāo)移到 “常開觸點(diǎn)”下面，單擊菜單欄中的“ ” —選擇“← ”，左移光標(biāo)，單擊“常開觸”點(diǎn)完成梯形圖。</p><p>　　（3）給各梯形圖的符號(hào)添加元器件的地址：鼠標(biāo)光標(biāo)移動(dòng)到所要添加的符號(hào)上，逐個(gè)選擇“？？？”，輸入對(duì)應(yīng)的元器件號(hào)。</p><p>　　（4）完成編程的程序保存：選擇菜單欄中“文件”

92、，在“保存”中輸入或選擇文件名稱再點(diǎn)擊“保存”。</p><p>　　（5）程序的編譯：在菜單中“PLC”項(xiàng)目中選擇“編譯”或者在“PLC”項(xiàng)目中選擇“全部編譯”的命令，亦或使用工具欄中的按鈕“”或“”來執(zhí)行編譯的功能。在“編譯”完成之后，在信息窗口會(huì)出現(xiàn)相關(guān)編譯的結(jié)果，根據(jù)其可對(duì)程序進(jìn)行修改</p><p>　　建立電腦端與可編程邏輯控制器的通信連接線路，并設(shè)置其參數(shù)</p>

93、<p><b>　?。?）聯(lián)接電腦端：</b></p><p>　　把PC/PPI電纜一端接上電腦的“COM”端口，另一端接到S7-200可編程邏輯控制器的“PORT0”或“PORT1”端口；</p><p>　?。?）參數(shù)的設(shè)置：將PC/PPI電纜小盒中的DIP的開關(guān)通訊的波特率設(shè)為9.6K—將PLC的運(yùn)行開關(guān)置于STOP位置再上電—打開STEP7-M

94、ICROWIN軟件—“PLC” “類型”，彈出“PLC類型”窗口—單擊“讀取PLC”，檢測(cè)是否成功，或者從下拉菜單中選擇CPU226—單擊“通信”按鈕，系統(tǒng)彈出“通信”窗口—雙擊 “PC/PPI”電纜的圖標(biāo)，檢測(cè)通信成功與否。</p><p><b>　　6、下裝程序：</b></p><p>　　假如在運(yùn)行STEP7-MICROWIN的PC與PLC之間已經(jīng)成功地建立

95、了通訊，便能夠把程序下載至該可編程邏輯控制器，此時(shí)要遵守以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）在把程序下載到可編程邏輯控制器前，必須確定可編程邏輯控制器運(yùn)行模式位于"停止"。檢查可編程邏輯控制器上的模式指示燈。假如其未被設(shè)置為"停止"模式，在工具條中找到"停止"按鈕，點(diǎn)擊使其停止。</p><p>　?。?）點(diǎn)擊 “文件”菜單找到

96、里的“下載”，點(diǎn)擊選擇，便有"下載"的對(duì)話框?；蛟诠ぞ邨l中選擇“下載”按鈕下載程序。</p><p>　?。?）依據(jù)默認(rèn)值，在第一次發(fā)出下載的命令時(shí)，“數(shù)據(jù)塊”、 “CPU配置”（系統(tǒng)塊）以及“程序代碼塊”復(fù)選框都將被選擇。假如某一特定的塊不需要下載，可以將該復(fù)選框清除。</p><p>　?。?）光標(biāo)移動(dòng)到"確定"按鈕并點(diǎn)擊選擇，程序開始下載。&l

97、t;/p><p>　?。?）假如程序成功地下載，會(huì)出現(xiàn)顯示一個(gè)信息的確認(rèn)框，框內(nèi)內(nèi)容顯示內(nèi)容：下載成功。</p><p>　?。?）如果實(shí)際使用的可編程邏輯控制器所需的數(shù)值與STEP7-MICROWIN中用于可編程邏輯控制器類型的數(shù)值不匹配，則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)內(nèi)容為“為項(xiàng)目所選的PLC類型與遠(yuǎn)程PLC類型不匹配。繼續(xù)下載嗎？”的警告信息 </p><p>　　（7）想要

98、糾正PLC類型選項(xiàng)便選擇"否"，程序的下載就會(huì)終止。</p><p>　　（8）在菜單條中選擇“PLC”的“類型”，調(diào)出"PLC類型"的對(duì)話框，在其下拉列表方框選擇要糾正的類型，或單擊"讀取PLC"按鈕，由STEP7-MICROWIN自動(dòng)讀取正確的數(shù)值。點(diǎn)擊"確定"按鈕，確認(rèn)PLC類型，并清除對(duì)話框。</p><p

99、>　　（9）點(diǎn)擊工具條中的"下載" 按鈕，重新進(jìn)行程序下載，或從菜單條選擇“文件”找到“下載”，點(diǎn)擊選擇。</p><p>　?。?0）程序下載成功之后，在可編程邏輯控制器中運(yùn)行程序之前，必須將PLC運(yùn)行模式從“STOP”（停止）模式轉(zhuǎn)換回“RUN”（運(yùn)行）模式。在工具條中選擇“運(yùn)行”按鈕，點(diǎn)擊運(yùn)行，或在“PLC” 找到“運(yùn)行”，將“STOP” （停止）轉(zhuǎn)換回“RUN”（運(yùn)行）模式。&l

100、t;/p><p>　　7、程序的運(yùn)行和調(diào)試</p><p>　?。?）將中央處理器上的“RUN／STOP”開關(guān)給撥到“RUN”位置，使中央處理器上的綠色（RUN）指示燈亮，黃色（STOP）狀態(tài)指示燈滅；</p><p>　?。?）在STEP7-MICROWIN編程軟件中點(diǎn)擊菜單條命令“PLC”找到“RUN（運(yùn)行）”點(diǎn)擊使CPU模式處于“運(yùn)行”或“PLC”找到“STOP（

101、停止）”點(diǎn)擊使CPU模式處于“停止”，或者點(diǎn)擊工具欄按鈕“ ”和“”改變CPU的運(yùn)行狀態(tài)；</p><p>　?。?）按照對(duì)應(yīng)的按鈕接通I0.0，對(duì)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行觀察。</p><p>　　8、對(duì)程序運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控</p><p>　?。?）運(yùn)行程序的時(shí)候可以在菜單命令中選擇“調(diào)試”找到并選擇“開始程序狀態(tài)監(jiān)控”或者在工具欄找到并點(diǎn)擊按鈕“”對(duì)程序狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。<

102、;/p><p>　　（2）同樣也能在菜單的命令中選擇“查看”點(diǎn)擊找到“組件”再點(diǎn)擊找到“狀態(tài)表”進(jìn)行點(diǎn)擊選擇；或者直接單擊瀏覽條的“查看”中找到的“狀態(tài)表”圖標(biāo)，打開狀態(tài)圖表，將需要監(jiān)控的元件輸入進(jìn)去對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。點(diǎn)擊選擇菜單命令中的“調(diào)試”找到并選擇“狀態(tài)表”或單擊工具欄“”控鈕打開狀態(tài)圖表，輸入需監(jiān)控的元件進(jìn)行監(jiān)控。</p><p><b>　　4.3本章小結(jié)</b>

103、</p><p>　　本章主要介紹了西門子S7-200PLC編程軟件STEP7-MicroWIN，簡(jiǎn)單介紹了STEP7-MicroWIN的窗口界面功能，說明了如何使用STEP7-MicroWIN編寫程序以及如何運(yùn)行所編寫的程序。</p><p>　　第五章 霓虹燈程序的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1 控制要求</b></p>

104、;<p>　　為了撰寫程序時(shí)能夠有清晰的思路，盡量把語言精簡(jiǎn)化、框架結(jié)構(gòu)合理化，在這里首先要分析一下要實(shí)現(xiàn)的功能，也就是設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p><b>　　本程序的要求如下：</b></p><p>　?。?）上電后，按下啟動(dòng)按鈕，霓虹燈開始工作,無人靠近時(shí),“廣石化歡迎您”六個(gè)字形燈與邊框所有霓虹燈同時(shí)亮起，2s后熄滅，2s后再亮起，如此循環(huán)地亮滅

105、，同時(shí)播放緩慢的音樂。</p><p>　?。?）當(dāng)有人靠近時(shí)，播放輕快的音樂，“廣”字形燈光與燈組1亮起，0.3s后熄滅；然后“石”字形燈光與燈組2亮起，0.3s后熄滅；接著“化”字形燈光與燈組3亮起，0.3s后熄滅；接著“歡”字形燈光與燈組4亮起，0.3s后熄滅；接著“迎”字形燈光與燈組5亮起，0.3s后熄滅；接著“您”字形燈光與燈組6亮起，0.2s后熄滅；緊跟著所有燈亮起，0.3s后熄滅，0.3s后亮起，再

106、0.3s后熄滅；然后“廣”字形燈光與燈光組1亮起，0.3s后熄滅······如此循環(huán)亮滅，直到人離開，再恢復(fù)沒人時(shí)的循環(huán)效果。</p><p>　　（3）按下停止按鈕，所有燈熄滅。</p><p>　　5.2 PLC控制霓虹燈的輸入輸出分配表</p><p>　　根據(jù)控制要求及控制分析可知，該設(shè)計(jì)需要2個(gè)輸

107、入和13個(gè)輸出，PLC控制霓虹燈的輸入輸出分配表如下表：</p><p>　　表5-1 PLC控制霓虹燈的輸入輸出分配表</p><p>　　5.3 PLC控制霓虹燈的控制流程圖</p><p>　　PLC控制霓虹燈的控制流程圖如圖5-1所示：</p><p>　　圖5-1 霓虹燈的控制流程圖</p><p><

108、;b>　　5.4本章小結(jié) </b></p><p>　　本章主要說明了本次設(shè)計(jì)的控制要求，列寫了本設(shè)計(jì)中PLC的輸入輸出分配，根據(jù)設(shè)計(jì)編寫了控制程序并畫出其工作流程圖。</p><p>　　第六章 硬件的設(shè)計(jì)、制作及軟硬件聯(lián)合調(diào)試</p><p>　　6.1電子變壓器的設(shè)計(jì)</p><p>　　一般情況下，霓虹燈行業(yè)所使用

109、的變壓器有電子變壓器和漏磁變壓器兩種類型。擁有與一般變壓器一樣的結(jié)構(gòu)的漏磁變壓器，其初級(jí)線圈與次級(jí)線圈都是在鐵芯上繞上的，與其不同的是漏磁變壓器在鐵芯窗口中間加多了一個(gè)一般變壓器所不具備的與鐵芯之間有空氣隙的用小硅鋼片疊合制成且有意讓鐵芯中的磁通能通過這一分路漏出鐵芯的磁分路，這一磁分路的作用就相當(dāng)于在一個(gè)安裝在變壓器上安全閥門，在次級(jí)電流值上升之時(shí)，它能夠?qū)㈣F芯中的磁路給旁路掉，使得僅有少量的磁通與次級(jí)線圈相互聯(lián)系，這樣一來能有效的減

110、少次級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得漏磁變壓器擁有了霓虹燈變壓器所需要的特性—保持燈管電流不變的特性。事實(shí)上，霓虹燈燈管電極的性能和結(jié)構(gòu)跟它的使用壽命緊密相關(guān)。所有的氣體放電燈，除應(yīng)保持必要的真空度外，更重要的是其電極的發(fā)射性能及電極的使用壽命。漏磁變壓器的各項(xiàng)指標(biāo)在長(zhǎng)期的應(yīng)用與改進(jìn)過程當(dāng)中已然日趨完善，其設(shè)計(jì)與制作的工藝水平也都較為成熟，因其可靠地性能與穩(wěn)定的工作特性在各行業(yè)中被廣泛地應(yīng)用。但尺有所短寸有所長(zhǎng)，漏磁式的霓虹燈變壓器雖然在工作中有著極

111、其可靠的穩(wěn)定性與強(qiáng)大的負(fù)載能力，但其缺點(diǎn)也是非常明顯，其功率很高且體積與重量都較大，制作時(shí)需</p><p>　　一般來說，負(fù)載長(zhǎng)度為6m的霓虹燈變壓器的功率不足80瓦，負(fù)載長(zhǎng)度為12m的霓虹燈變壓器的功率不到105瓦，越是大型的霓虹燈工程越是可以節(jié)約電源，且霓虹燈變壓器的安裝方便，容易維護(hù)。同樣的，尺有所短寸有所長(zhǎng)，在其表現(xiàn)優(yōu)異的同時(shí)，其缺點(diǎn)同樣明顯，使用電子變壓器的霓虹燈工程中燈光亮度較低，其恒流性能很弱，最

112、重要的是其可靠性差[7]。事實(shí)上，電子變壓器使用的電流經(jīng)過的變化有：經(jīng)過整流濾波之后得到的0.3kV左右的直流電壓—經(jīng)過逆變電路轉(zhuǎn)換為高頻交流電—經(jīng)過升壓變壓器，將電壓升壓到滿足霓虹燈啟輝工作電路的數(shù)值，一般需要設(shè)置保護(hù)電路以保證霓虹燈管遇到開路或者短路等異常情況時(shí)電路的安全?，F(xiàn)今的霓虹燈行業(yè)中廣泛地使用了電子變壓器，電子式霓虹燈變壓器的工藝改進(jìn)使得其使用范圍逐漸蓋過了漏磁式霓虹燈變壓器。實(shí)際上，燈管的壽命與電極的性能和結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)