基于PLC的霓虹灯控制系统的设计(2)

目 录

摘 要 ............................................................. I ABSTRACT .......................................................... II 目 录 ........................................................... III 第1章 绪论 ....................................................... 1

1.1 课题的研究意义 ......................................................................................................................... 1 1.2 课题霓虹灯的起源 ..................................................................................................................... 1 1.3 课题的发展与现状 ..................................................................................................................... 2

第2章 霓虹灯的PLC控制系统总体设计方案 ........................... 3

2.1 霓虹灯的PLC控制系统设计概况 ............................................................................................. 3 2.1.1 毕业设计的基本要求与主要内容 ..................................................................................... 4 2.1.2 霓虹灯的外观图 ................................................................................................................. 4 2.1.3 霓虹灯的闪烁变化过程 ..................................................................................................... 5 2.2 PLC控制系统功能图概念及构成规则 ...................................................................................... 5 2.2.1 霓虹灯的PLC系统设计结构框图 ..................................................................................... 6 2.2.2 霓虹灯PLC控制系统的程序流程图 ................................................................................. 7

第3章 霓虹灯控制系统的硬件设计 ................................... 9

3.1 霓虹灯的硬件设计 ..................................................................................................................... 9 3.1.1 霓虹灯的特点 ..................................................................................................................... 9 3.1.2 霓虹灯的选型 ................................................................................................................... 10 3.2 PLC的选型 ................................................................................................................................ 11 3.2.1 PLC的工作原理 ................................................................................................................ 11 3.2.2 PLC的特点和应用领域 .................................................................................................... 12 3.2.3 S7-200系列的PLC选择 .................................................................................................. 13 3.3 输入输出模块的选择 ............................................................................................................... 13 3.4 霓虹灯电源的选择 ................................................................................................................... 14 3.5 霓虹灯控制系统的PLC端子接线图 ....................................................................................... 14

第4章 霓虹灯的软件程序设计 ...................................... 16

4.1 霓虹灯系统的控制部分 ........................................................................................................... 16 4.2 梯形图的编写 ........................................................................................................................... 17

III

4.3 PLC控制霓虹灯系统的组态环境 ............................................................................................ 26 4.3.1 制作工作画面 ................................................................................................................... 26 4.3.2 编加画面 ........................................................................................................................... 28 4.3.3 组态画面 ........................................................................................................................... 31 4.3.4 变量连接 ........................................................................................................................... 31

结 论 ............................................................ 35 参考文献 .......................................................... 36 致 谢 ............................................................ 37

IV

第1章 绪论

1.1 课题的研究意义

霓虹灯具有高效率，寿命长，能耗低的特点，霓虹灯的温度低，使用不受气候的限制，并且霓虹灯的制作灵活，色彩多样，控制简单方便，霓虹灯工程动感强，宣传效果非常突入有效，经济使用。霓虹灯的突出优势受到各行各业的信赖与支持，在现代商业宣传中被广泛的应用。随着经济的不断发展和霓虹灯控制系统等技术的进一步提升，霓虹灯的应用范围会再次等到拓展。因此，霓虹灯控制系统工程的发展潜力是十分巨大的。随着霓虹灯行业的不断发展成熟，霓虹灯逐渐向着绿色环保，持久耐用，颜色丰富的趋势发展。面对激烈的霓虹灯竞争市场和其不断变化的行业趋势，PLC控制系统的技术就显得尤为关键。通过采用PLC控制系统来提高霓虹的工程质量，以美观醒目的色彩搭配和动感十足的变换以及成熟的PLC控制系统技术来提升霓虹灯的宣传效果，促进霓虹灯工程在现代社会中的持续快速发展。

随着我国经济的飞速发展，霓虹灯的规格、样式也已经基本系列化、国际化，可供各种用途的选择，其质量也已逐步向国际水平靠拢，随着我国加入WTO与国际水平的差距将越来越小，在不久的将来必将赶超国际先进水平。而PLC控制系统对于霓虹灯的影响，也将深远长久。所以我选择此课题作为研究对象。

1.2 课题霓虹灯的起源

霓虹灯的起源要追溯到英国化学家和物理学家法拉第对气体的实验与研究，电流通过含有少量正负离子的气体时，受到宇宙射线，紫外线，微量放射物质的作用，在足够高的外电压作用下运动，与中性气体分子碰撞，使中性分子发生电离，从而使离子的数目倍增，产生辉光放电。即电流通过气体时伴有的发光现象。其发光的颜色也会随着填充气体的不同而不同。法拉第的理论和在实验上所作出的贡献，为霓虹灯技术的发展奠定了可靠的理论基础。

让电灯像天上彩虹一样，发出七彩的光来！这个大胆而新鲜的想法，在英国著名化学家拉姆赛的脑子里酝酿了好长时日了。拉姆赛为此进行了不懈的研究和试验，直到 １８９８ 年 ６ 月的一个晚上，奇迹终于发生了！在拉姆赛的试验室里，他和他的助手们在真空玻璃管里注进一种稀有的气体，然后把封闭在真空玻璃管中的两个金属电极，连接在高压电源上。这时，拉姆赛预想的奇迹出现了，真空玻璃管内的稀有气体不仅可以导电，最重要的是玻璃管呈现出迷人的红光。这就是全世界第一支霓虹灯。拉姆赛所注入玻璃管内的稀有气体，就是现在我们所说的氖气。在当时，拉姆赛给它起了个名称叫“Ｎｅｏｎ”（即“新”的意思）。以后，拉姆赛继续他的这项研究，先后发现氙气

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能发出白光，氩能发出蓝光，氦能发出黄光，氪能发出深蓝光。由于这些灯光五颜六色，色泽纷呈，好似雨后天上的彩虹。根据拉姆赛第一次为这种灯的气体命名的“Ｎｅｏｎ”读音，人们便把这种灯，统称为“霓虹灯”了。

霓虹灯自从1910年问世以来，就一直在发展进步。它是利用特殊的低气压冷阴极辉光放电发光的点光源，不同于其他的弧光灯。霓虹灯的光色是由充入惰性气体的光谱特性决定的。充入氖气，霓虹灯会发红色光，充入氩气及汞，霓虹灯会发蓝色等光。最早的霓虹灯首先应用于军事，当时主要用来做信号灯，第二次世界大战前夕，新型发光的材料被研究了出来。这种材料不仅发光效率很高，而且能发出不同颜色的光，也就是我们俗称的荧光粉。自从荧光粉被应用在了霓虹灯中，霓虹灯的亮度有了明显的提高，而且灯的颜色也变得更加的绚丽多彩，五光十色，同时大大提高了灯的制作工艺。在二战结束后，霓虹灯得到了迅猛的发展，被商人广泛应用于广告和商店的装饰中。

1.3 课题的发展与现状

目前，霓虹灯市场比较混乱，各种各样的制作单位都有，其中有营业执照的单位只占市场的30%，这类单位有自己独特的设计风格，信誉过关，产品质量稳定，后期维护到位，是广大用户的首选单位。剩余的就是没有营业执照甚至没有任何证件的单位，这类单位的专业性不强，产品质量和后期维护不到位，建议用户不要选择这类单位。

霓虹灯制作是一个专业性很强的行业，正规的单位产品质量好，使用寿命长。可是一些没有执照的霓虹灯公司给用户感觉霓虹灯很容易损坏。其实霓虹灯的寿命比日光灯还要长，为了广大消费者的利益，请大家选择有执照，有能力，有信誉的单位。

以前的霓虹灯制造企业几乎全部都是用普通的玻璃管，普通的电极，但是随着社会的发展，人们对产品的要求越来越高，高铅玻璃管、三基色分管等越来越广泛的走进人们的生活，使人们的生活更加绚丽多彩。霓虹灯以它独特的魅力为夜间城市的购物中心招来顾客，给文化娱乐中心吸引游客营造氛围。霓虹灯给夜间城市添上了一层魅力的外衣，它已成为现代城市商业繁荣的标志之一。

未来的世界变化莫测，霓虹灯的发展越来越趋向节能，环保这一方向。有创意的设计、有新意的题材将会成为今后霓虹灯的设计理念。

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第2章 霓虹灯的PLC控制系统总体设计方案

2.1 霓虹灯的PLC控制系统设计概况

本设计之所以采用PLC控制系统是因为PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、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，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。PLC从诞生至今，仅有30年的历史，但是得到了异常迅猛的发展，并与CAD/CAM、机器人技术一起被誉为当代工业自动化的三大支柱。

PLC具有以下特点： （1）抗干扰能力强，可靠性高

PLC专门为工业环境而设计，具有很高的可靠性。PLC具有较高的抗干扰抗干扰能力，因此运行稳定、可靠，抗干扰能力强。与继电器接触装置和通用计算机相比，PLC更能适应工业现场较为恶劣的生产环境。 （2）控制系统结构简单，通用性强

PLC及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。当控制要求改变时，可用编程器离线或者在线来更改程序，一个PLC用于不同的控制对象，只是输入、输出组件和应用软件的不同。在PLC构成的控制系统中，只需在PLC的端子上接入相应的输入/输出信号线即可，不需要诸如继电器之类的物理电子器件和大量且繁杂的硬接线线路。PLC的输入/输出可直接和强电相连接。 （3）编程方便，易于使用

PLC是广大用户使用的设备，PLC的设计者要全面的考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，因此PLC程序的编制采用梯形图或简单的指令控制形式。梯形图与继电器原理图相类似，这种编程语言非常形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识，只需要具有相关的电工知识就可在短时间内掌握。 （4）功能完善

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