PLC控制跑马灯系统的设计 - 图文

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第1章 概 论

本篇概述跑马灯系统有关的一些基本知识，为对该彩灯系统的了解做一个基础。首先要说明彩灯系统的意义、要求及本设计的任务，然后介绍跑马灯系统的基本组成单元及功能原理；接着讲述元器件的选择与参数设置要求，最后讲述软件的调试和硬件的调试。

1.1 跑马灯系统的意义、现状及要求

1.1.1 课题背景及目的

随着科学技术的的不断提高，社会经济的不断发展，人们对城市的装束有了很大的变化。在城市的夜晚，大街小巷都布满了五颜六色的彩灯，给原来萧条的城市带来了气息和活力，给人们的视觉很大的冲击，有的地方将彩灯很好的配置安装在城市主要建筑物上，使之绚丽多彩，更加吸引人的眼球，有的则利用彩灯装扮城市，给当地的城市带来了丰富的旅游资源。

1.1.2 技术现状

本课题与同类相比，优越性更大，不过各有各的特点，市场上大部分是单片

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机做的，而本设计是用S7－200 PLC做的，是用S7-200 PLC的硬件和软件结合起来。这样的设计可以控制和设定不同的彩灯变化方式，相比之下，实用性和操作性更高一些，易学易懂，深受工程技术人员的欢迎。

1.2 彩灯的发展

1.2.1 彩灯的最初来源

1879年，美国著名的科学家爱迪生发明了白炽灯，结束了人类“黑暗”的历史。然而白炽灯只是给人类为以后各种各样彩灯的发展埋下了伏笔。1902年，黑维特发明了水银灯。这种水银灯是在真空的灯管中充入水银和少量氩气。通电后，

水银蒸发，受电子激发而发光。水银灯会辐射出大量紫外线，而紫外线

是对人体有害的，且水银灯光线太亮，太刺眼，因此它不能得到广泛应用。又经过了很长一段时间的发展，最值得一提的就是美国通用电子公司的研究员伊曼，与其他科学家一样，从霓虹灯的亮光中，看到了光明的前途。他加快了研究的步伐。终于在1938年，突破了启动装置的设计与制作大关，制作了与水银等性能截然不同的荧光灯。这种荧光灯是在一根玻璃管内，充进一定量的水银，管的内壁涂有荧光粉，管的两端各有一个灯丝做电极。它的工作原理是：通电后，水银蒸气放电，同时产生紫外线，紫外线激发管内壁的荧光物质而发出可见光。显然，荧光灯没有水银灯的弊端，它比白炽灯更亮，且电能利用率高，省电。因此，它一诞生，便很快进入了一般家庭和公司。

1.2.2 彩灯给城市带来的五彩缤纷

随着社会经济的发展，越来越多的城市大街小巷都布满了彩灯，这给原来并不怎么好看很单调的城市带来了朝气，随着城市里彩灯的不断增加，光效的不同，

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给了人们视觉很大的享受和冲击，给原本萧条的城市带来了繁荣的景象。

1.3 PLC的发展前景及趋势

PLC发展至今，已有30余年的历史，随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域已有翻天复地的变化，PLC亦在不断的发展变化之中，PLC正朝着新的技术发展。

向高性能、高速度、大容量发展

大型PLC大多采用多CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。三菱的AnA系列PLC使用了世界上第一个在一块芯片上实现PLC全部功能的32位微处理器，即顺序控制专用芯片，其扫描时间为每条基本指令0.15μs。松下公司的FP10SH系列PLC采用32位5级流水线RISC结构的CPU，可以同时处理5条指令，顺序指令的执行速度高达0.04μs/步，高级功能指令的执行速度也有很大的提高。在有2个通信接口、256个I/O点的情况下，FP10SH总的扫描时间为0.27～0.42ms。在模拟量控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的PID指令和智能PID模块，某些PLC还具有模拟量模糊控制、自适应、参数自整定功能，使调试时间减少，控制精度提高。

增强小型PLC的功能

小型PLC一般指I/O点数小于等于256的PLC，大多采用整体式结构。小型PLC的价格便宜，性能价格比不断提高，很适合于单机自动化或组成分布式控制系统。近年来，PLC生产厂商不断推出功能更强的小型PLC，更新换代的周期越来越短。如三菱公司的小型PLCFX系列先后推出了FX、2FX、FX、FX、FX、FX、FX0SN 2C C 1S和FX等系列，它们的性能价格比1N越来越高。除了开关量逻辑控制功能外，现代的小型PLC一般具有以下功能：

(1)多种工作模式的32位高速计数器，当计数值达到预置值时，用中断方式改变PLC的输出。高速计数功能是用中断方式实现的，因此其计数频率受到限制。三菱的FX1S和FX的计数频率可达100kHz。1N

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(2)包括脉冲列输出(PTO)和脉宽调制(PWM)的高速输出功能FX、FX 的输出脉冲频率可达1S 1N100kHz。

(3)中断功能，包括开关量输入中断、定时中断、高速计数输入中断、高速脉冲输出中断和通信中断等。

(4)脉冲捕获功能，可捕获脉宽为数十μs的输入脉冲。 (5)内置的实时钟，或可以选配实时钟模块。

(6)内置的1个或2个模拟量输入电位器，可用于调节控制参数，如修改定时器的设定值。FX可选配 有8个模拟量输入电位器的功能扩展板。(7)整数运算、浮点数运算和函数运算功能。

(8)用EEPROM代替RAM和锂电池，使PLC成为完全免维护的设备。 (9)用户程序可用密码保护，有的可设多级密码。

(10)将过去许多需要特殊功能模块完成的功能软件化，如用PID指令实现PID控制，用定位控制指令实现位置控制。有的小型PLC具有超高速的运算速度, 如FX执行基本指令的时 间仅0.08μs，运算速度远远高于某

些大中型PLC的运算速度。小型PLC不断增加特殊功能模块的品种，一般有下列特殊模块：模拟量输入输出模块、热电阻/热电偶温度传感器模块、温度调节模块、高速计数模块、脉冲输出模块、位置控制模块、可编程凸轮开关模块和多种通信模块等。

FX系列PLC的功能扩展板体积小巧，价格便宜，可安装在基本单元内。FX系列有下述功能扩展板：4点开关量输入板、2点开关量输出板、2路模拟量输入板、1路模拟量输出板、8点模拟量调整板，RS－232C、RS－485和RS－422通信板。各PLC厂家近年来推出了一些价格便宜的专用人机接口装置，用来监视PLC的内部变量和修改控制参数。

与西门子S7－200配套的TD200文本显示器可显示两行字符，每行10个汉字或20个字符，可用S7－200的编程软件设置TD 200的显示内容。与三菱公司的FX系列配套的FX－1N－5DM微型显示模块的体积小巧，正面尺寸仅为32mm×40mm，直接安装在三菱FX/FX1S 1N系列PLC基本单元的顶部，无需连线；配有带背光的LED，可以监视和修改PLC的内部数据，可与功能扩展板一起使用，网上报价仅300

多元。2003年初松下电工推出了面板安装型PLC－FP－e，它有2行显示，每行显示5个字符，每行可单独变换3种颜色，同时带有相应的提示符号；有8点输入和5点晶体管、1点继电器输出；面板有6个操作按键，可用于改变设定值和作为操作开关输入，不占用外部I/O点；除编程口外，还有RS－232C通信端口，功能增强型的FP－e可支持日历时钟功能及热电偶输入。不断提高编程软

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