1、霓虹灯广告屏装置PLC 控制程序的设计和调试doc 机电工程学院课程设计说明书 设计题目:霓虹灯广告屏装置PLC 控制程序的设计与调试 学生姓名： Haooge 学 号： * 专业班级： 机制F0906 指导教师： xue 2012年12月14日内容摘要 为展现商家的形象和“品位”,在夜晚展现出一个美好的夜景，一般都会采用“个性”霓虹灯广告屏来装饰商场。这就涉及到如何去控制商家所需的霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题。如何去快捷、可靠、简单的去控制，成为人们考虑的重点。PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机,霓虹灯和流水灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等，均可以通过PLC来达
2、到控制的要求。本课程设计根据课题上的5点要求，进行I/O口估算，并选择PLC型号、绘制流程图和设计梯形图。以及编写程序清单、调试程序、修改程序并最终确定程序，最终实现课程要求。在编写程序的时候用到了传送指令和位移指令，使程序变得更加简洁。同时在单步控制的时候用到了计数器和比较指令，使程序简洁明了。基本实现对霓虹灯的正确、简洁、稳定的控制。关键词：广告屏；PLC控制；单步/连续控制；位移指令第1章 引言1.1 课程设计内容和要求1. 霓虹灯广告屏装置PLC 控制梯形图的设计与调试该广告屏由8 根灯管和24 只流水灯组成，每4 只流水灯为一组，如图1所示：图 1 霓虹灯广告屏示意图2. 控制要求（
3、1）该广告屏中间8 根灯管亮灭的时序为：第1 根亮2 亮3 亮第8 根亮，时间间隔为1s，全亮后，显示10s，再反过来从871 按1s 间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s；再从第8 根开始亮，顺序点亮761，时间间隔1s，显示5s，再从128 按1s 间隔顺序熄灭，全灭后停亮2s，然后重复运行，周而复始。（2）24只流水灯，4个一组分成6组，从按1s 时间间隔依次向前移动，且点亮时每相隔1 灯为亮，即从“、”亮“、”亮，同时“、”灭“ 、 ”亮，同时“、”灭，如此移动一段时间（如30s）后，再反过来移动一段时间：“ (24)(22) ”亮 “ (20)(18) ”亮，同时“ (24)(22) ”灭，
4、如此循环往复。（3）系统有单步/连续控制，有起动和停止按钮。（4）起动时，灯管和流水灯能同时起动，关闭时，可同时也可分别关闭。（5）要求有移位指令的应用。1.2 总体设计思路通过分析本课程设计的控制要求，进而确定PLC的I/O接口的数目、选择合适的PLC型号和扩展模块、选择合适的流程并绘制流程图、根据流程图设计梯形图、编写程序并调试程序、修改不合理程序、并最终确定程序。从而实现控制8个霓虹灯和周围的24流水灯的有规律的闪烁。第2章 霓虹灯PLC控制的系统总体方案设计2.1 设计原理及方案选择根据要求，8个长灯管分别单独控制，24个流水灯每两个一组进行控制。八个长灯管用到8个输出，24个流水灯每
5、两个一组公用一个输出，所以流水灯共用到12个输出，整个控制程序一共用到20个输出。选择PLC：西门子S7-200本身自带16个输出口在加上一个扩展模块EM223的8个输出口，一个有24个输出口，因此可以实现要求。硬件的配置主要有：电源；西门子S7-200PLC和扩展模块EM223；8个长灯管；24个流水灯；足够数量的导线。2.2所需元器件介绍(1)电源:普通用电电压交流220V(2)长灯管:8个适合本广告屏使用的长灯管,所需电压为交流220V(3)流水灯:24个适合本广告屏使用的流水灯,所需电压为交流220V(4)PLC:西门子S7-200 CPU226 PLC一个,EM223 DI8/DO8
6、*DC24V/继电器扩展模块一个(5)各类导线及开关:若干2.3控制流程图设计根据要求,此广告屏控制装置需要连续控制和单步控制。使用转化开关，当转换开关放到连续控制时，广告屏便以连续控制的方式运行；当装好开关放到单步控制时，广告屏便以单步控制的方式运行。2.3.1连续控制连续控制时采用顺序控制的方式来实现。当按下启动按钮时，长灯管和流水灯一起启动。当按下总关闭按钮时，长灯管和流水灯一起熄灭。在启动按钮按下后，广告屏正在工作时，单独按下长灯管关闭按钮或者流水灯关闭按钮，实现单独熄灭长灯管和流水灯。连续控制流程图如图2所示2.3.2单步控制采用计数器，用计数器的值与比较指令比较进行单步控制操作。如
7、图3所示2.4 I/O分配经估算并最终确定输入口为7个、输出口为20个。其中（1）输入口：包括1个启动按钮SB1，1个总停止按钮SB2，1个长灯管单独停止按钮SB3，1个流水灯单独停止按钮SB4，1个单步控制按钮SB5，以及一个两个点位的转化开关SA。(2)输出口：包括控制8个长灯管的8个输出口，控制24个流水灯的12个输出口（流水灯每两个一组为一个输出口）。I/O分配表如图表12.5 I/O接线图根据需要选择西门子S7-200 CPU226 PLC和扩展模块EM223 DI8/DO8*DC24V/继电器.I/O接线图如图4所示第3章 软件设计3.1 单步/连续控制的实现为实现单步和连续控制，
8、使用了单步的常开开关来常开单步控制软件部分，只有当单步常开开关闭合时，才能使后面的单步控制程序运行。同样使用了连续的常开开关来常开连续控制软件部分，只有当连续常开开关闭合时，才能使后面的连续控制程序运行。3.2 连续控制的设计设计连续控制时，使用了顺序控制程序和移位指令，并用定时器来实现定时和跳转。在连续控制时，同时启动长灯管和流水灯。在长灯管程序前加上自锁程序，当单独直接关闭长灯管时，长灯管熄灭并初始化长灯管程序。同样在流水灯程序前加上其自锁程序，当单独关闭流水灯时，流水灯熄灭并初始化流水灯程序。图2 连续控制流程图图3 单步控制流程图表1 I/O分配表编程元件I/O端子电路器件作用输入继电
9、器I0.0SB1总启动按钮I0.1SB2总停止按钮I0.2SB3长灯管单独关闭按钮I0.3SB4流水灯单独关闭按钮I0.4SB5单步控制按钮I0.5SA点位1转换开关/连续控制I0.6SA点位2转换开关/单步控制输出电器Q0.0HL1灯管1Q0.1HL2灯管2Q0.2HL3灯管3Q0.3HL4灯管4Q0.4HL5灯管5Q0.5HL6灯管6Q0.6HL7灯管7Q0.7HL8灯管8Q1.0HL9和HL10流水灯1和3Q1.1HL11和 HL12流水灯5和7Q1.2HL13和 HL14流水灯9和11Q1.3HL15和 HL16流水灯13和15Q1.4HL17和 HL18流水灯17和19Q1.5HL1
10、9和 HL20流水灯21和23Q2.0HL21和 HL22流水灯24和22Q2.1HL23和 HL24流水灯20和18Q2.2HL25和 HL26流水灯16和14Q2.3HL27和 HL28流水灯12和10Q2.4HL29和 HL30流水灯8和6Q2.5HL31和 HL32流水灯4和2图4 I/O接线图3.3单步程序的设计设计单步程序时用到了计数器、移位指令和比较指令。当转换开关放到单步时，每按一次单步按钮，计数器加1。同时使用比较指令，把计数器的当前值和设定值进行比较。通过计数器当前值的大小来顺序控制灯管和流水灯的亮灭。第4章 调试说明4.1调试说明（1）硬件调试：接通电源前，检查S7-20
11、0 PLC可编程控制器接头是否接触良好，其与电脑的通信口连接是否正常。 （2）软件调试：输入编写好梯形图，并进行语法的检查（编译），正确后设置正确的通信口，将编写好的梯形图下载到S7-200可编程控制器ROM中，进行的调试。 （3）运行调试：在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开S7-200 PLC可编程控制器的“RUN”开关进行调试；观察运行的情况，看运行情况是否按照控制要求进行工作。 4.2调试要求（1）连续控制时：按下启动按钮，长灯管和流水灯同时运行。按下总关闭按钮，长灯管和流水灯同时熄灭。（2）连续控制时：按下启动按钮，长灯管和流水灯同时运行。此时，按下长灯管单独关闭按钮，长灯管熄灭。
12、或者按下流水灯单独关闭按钮，流水灯熄灭。并且，在单独停止长灯管或者流水灯其中任何一个时，再次按下启动按钮是无任何反应。只有当按下总停止按钮之后，再按下启动按钮才能同时启动长灯管和流水灯。（3）单步控制时：按下启动按钮之后，每按下一次单步运行按钮，长灯管或者流水灯状态变化一次。单步运行为长灯管先按要求单步运行，之后是流水灯按要求顺序运行。4.3确定程序根据以上的调试情况，调试出满足本广告屏装置控制要求的PLC程序，并确定程序。结论本设计能满足一般的霓虹灯广告屏的基本控制，可充分发挥PLC可编程控制器的性能。经过调试运行，其性能稳定可靠，性价比高。而且编程简单易懂，方便以后变换不同的程序进行不同的
13、控制。在编程此梯形图时大量采用了功能指令，简化了程序，减少了工作量。采用了移位指令、传送指令、比较指令和计数器指令。精简程序的同时，为CPU在每个扫描周期减轻负担。除此之外，编程中出现一些问题。如怎样才能更巧妙的使用传送指令和移位指令的配合，在一个扫描周期里，程序时如何在这些程序中按什么样的顺序执行的。同样也由于没有实体PLC，而模拟器不能全部模拟器全部指令，并且模拟器使用的电脑CPU和PLC上的CPU扫描周期有很大的不同。所以不确定在模拟器上能成功运行的程序，在实体PLC上也同样能按照要求运行。谢辞与设计总结本次课程设计在薛东斌老师指导下完成的。薛东斌老师为课题的进展提出了许多建设性的意见，
14、为整个课程设计的完成提供了有益的帮助。经过这次的课程设计，丰富了我对PLC的认识，进一步增强了我对PLC编程的运用能力，加深了对PLC的理解，并对PLC产生了浓厚的兴趣。同时也很明显的感觉到自己的欠缺与不足。前期对功能指令的陌生，对各种复杂逻辑的理不清，加剧了编程的困难。经过不断的摸索以及老师的指导，和众多图书中学习的典型例题。使我逐渐想通了很多问题，并在之后的PLC调试过程中，逐个得以解决。完成本次课程设计，对理论教学起到了必要的补充和额外拓宽作用，对培养既具有扎实理论功底又具有相当实践能力的人才是必不可少的。 经过这次课程设计，培养了我独立而全面的考虑问题的能力。虽然设计的过程是痛苦的，但
15、是收获成功的喜悦却是如此的让人激动。相信这次课程设计会对我今后的学习和工作产生积极深远的影响。附录1 梯形图 附录2 语句表ORGANIZATION_BLOCK 主程序:OB1TITLE=BEGINNetwork 1 / 连续控制时，总开启与总关闭LD I0.0O M0.2A I0.5AN I0.1= M0.2Network 2 / 连续控制时，开启灯管和流水灯点亮LD M0.2EU= M0.3Network 3 / 连续控制时，单独关闭灯管或者流水灯LD M0.2LPSLD M0.3O M0.0ALDAN I0.2= M0.0LPPLD M0.3O M0.1ALDAN I0.3= M0.1N
16、etwork 4 / 连续控制时，停止灯管运行的同时，复位控制灯管的输出和顺序控制LD M0.2A I0.2R Q0.0, 8R S0.1, 8Network 5 / 连续控制时，停止流水灯运行的同时，复位控制流水灯的输出和顺序控制LD M0.2A I0.3R Q1.0, 8R Q2.0, 8R S2.0, 8Network 6 / 全停时复位全部输出和S0.0LD I0.1R Q0.0, 24S S0.0, 1Network 7 / 连续控制时，接通时置位S0.0LD SM0.1S S0.0, 1Network 8 LSCR S0.0Network 9 / 分别跳转到S0.1和S2.0LD
17、M0.2LPSA M0.0SCRT S0.1LPPA M0.1SCRT S2.0Network 10 SCRENetwork 11 / 连续控制时，灯管控制程序S0.1到S1.0LSCR S0.1Network 12 / 连续控制时，灯管从1到8顺序点亮，用时8sLD M0.0LPSTON T37, 80EUMOVW 0, VW0LPPAN SM0.5EU+I 1, VW0MOVB VB1, QB0SLB VB1, 1Network 13 / 8s后跳转到S0.2LD T37SCRT S0.2Network 14 SCRENetwork 15 LSCR S0.2Network 16 / 全亮并
18、保持10sLD M0.0TON T38, 100Network 17 / 10s后跳转到S0.3LD T38SCRT S0.3Network 18 SCRENetwork 19 LSCR S0.3Network 20 / 连续控制时，灯管从8到1顺序熄灭，用时8sLD M0.0TON T39, 80A SM0.5EUSRB QB0, 1Network 21 / 8s后跳转到S0.4LD T39SCRT S0.4Network 22 SCRENetwork 23 LSCR S0.4Network 24 / 全熄灭后保持2sLD M0.0TON T40, 20Network 25 / 2s后跳转到
19、S0.5LD T40SCRT S0.5Network 26 SCRENetwork 27 LSCR S0.5Network 28 / 连续控制时，灯管从8到1顺序点亮，用时8sLD M0.0LPSTON T41, 80EUMOVW 0, VW0LPPA SM0.5EU+I 1, VW0RRB VB1, 1MOVB VB1, QB0Network 29 / 8s后跳转到S0.6LD T41SCRT S0.6Network 30 SCRENetwork 31 LSCR S0.6Network 32 / 全亮后保持5sLD M0.0TON T42, 50Network 33 / 5s后跳转到S0.7
20、LD T42SCRT S0.7Network 34 SCRENetwork 35 LSCR S0.7Network 36 / 连续控制时，灯管从1到8依次熄灭，用时8sLD M0.0TON T43, 80A SM0.5EUSLB QB0, 1Network 37 / 8s后跳转到S1.0LD T43SCRT S1.0Network 38 SCRENetwork 39 LSCR S1.0Network 40 / 全熄灭后保持2sLD M0.0TON T44, 20Network 41 / 2s后跳转到S0.1LD T44SCRT S0.1Network 42 SCRENetwork 43 / 连
21、续控制时，流水灯控制程序S2.0到S2.5LSCR S2.0Network 44 / 连续控制时，流水灯到等第一次循环控制LD M0.1LPSTON T50, 60EUMOVB 128, QB1LPPAN SM0.5EURLB QB1, 1Network 45 / 跳转到S2.1并复位QB1LD T50SCRT S2.1R Q1.0, 8Network 46 SCRENetwork 47 LSCR S2.1Network 48 / 连续控制时，流水灯到等第二次循环控制LD M0.1LPSTON T51, 60EUMOVB 128, QB1LPPAN SM0.5EURLB QB1, 1Netwo
22、rk 49 / 跳转到S2.2并复位QB1LD T51SCRT S2.2R Q1.0, 8Network 50 SCRENetwork 51 LSCR S2.2Network 52 / 连续控制时，流水灯到等第三次循环控制LD M0.1LPSTON T52, 60EUMOVB 128, QB1LPPAN SM0.5EURLB QB1, 1Network 53 / 跳转到S2.3并复位QB1LD T52SCRT S2.3R Q1.0, 8Network 54 SCRENetwork 55 LSCR S2.3Network 56 / 连续控制时，流水灯(24)(22)到(20)(18)等第一次循环
23、控制LD M0.1LPSTON T53, 60EUMOVB 128, QB2LPPA SM0.5EURLB QB2, 1Network 57 / 跳转到S2.4并复位QB2LD T53SCRT S2.4R Q2.0, 8Network 58 SCRENetwork 59 LSCR S2.4Network 60 / 连续控制时，流水灯(24)(22)到(20)(18)等第二次循环控制LD M0.1LPSTON T54, 60EUMOVB 128, QB2LPPA SM0.5EURLB QB2, 1Network 61 / 跳转到S2.5并复位QB2LD T54SCRT S2.5R Q2.0, 7
24、Network 62 SCRENetwork 63 LSCR S2.5Network 64 / 连续控制时，流水灯(24)(22)到(20)(18)等第三次循环控制LD M0.1LPSTON T55, 60EUMOVB 128, QB2LPPA SM0.5EURLB QB2, 1Network 65 / 跳转到S2.0并复位QB2LD T55SCRT S2.0R Q2.0, 8Network 66 SCRENetwork 67 / 单步控制程序/ 单步控制时，启动和关闭LD I0.0O M1.0A I0.6AN I0.1= M1.0Network 68 / 关闭或者单步到终点时复位QB0、QB
25、1和QB2LD M1.0LPSLD I0.1O C1ALDEUR Q0.0, 24LPPA I0.6EDR Q0.0, 24R C1, 1Network 69 / C1计数器用于单步控制LD M1.0A I0.4EULD M1.0LD I0.1O C1ALDEUCTU C1, 69Network 70 / 单步控制时，灯管1到8顺序点亮LD M1.0LPSAW= C1, 1EUMOVW 0, VW0LPPA I0.4AW= C1, 1AW= C1, 8EU+I VW0, VW0+I 1, VW0MOVB VB1, QB0Network 71 / 单步控制时，灯管8到1顺序熄灭LD M1.0A
26、I0.4AW= C1, 9EUSRB QB0, 1Network 72 / 单步控制时，灯管8到1顺序点亮LD M1.0LPSAW= C1, 17EUMOVW 0, VW0LPPA I0.4AW= C1, 17EU+I 1, VW0RRB VB1, 1MOVB VB1, QB0Network 73 / 单步控制时，灯管1到8顺序熄灭LD M1.0A I0.4AW= C1, 25AW= C1, 33AW= C1, 39AW= C1, 45AW= C1, 51AW= C1, 57AW= C1, 63AW= C1, 68OLDALDEURLB QB2, 1Network 79 / 单步控制时，全部步数读完后复位QB2LD M1.0A C1R Q2.0, 8END_ORGANIZATION_BLOCKSUBROUTINE_BLOCK SBR_0:SBR0TITLE=子程序注释BEGIN参考文献1罗宇航.流行PLC实用程序及设计（西门子S7-200系列）.西安：
