基于PLC的生日快樂(lè)祝福霓虹燈設(shè)計(jì)

熊蜀軍

摘要

本文根據(jù)一個(gè)典型的霓虹等控制需求，設(shè)計(jì)了基于PLC的生日快樂(lè)祝福霓虹。當(dāng)使用者按下開(kāi)關(guān)之后，霓虹燈可以按照既定的邏輯控制字體等、周邊彩燈按照閃爍、流水、常亮的方式醒目亮起。此外，通過(guò)霓虹燈的程序改寫(xiě)，還可以進(jìn)行多種亮起效果進(jìn)行定義，通過(guò)使用PLC進(jìn)行整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以明顯感受到使用PLC進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】PLC 霓虹燈 控制

1 引言

霓虹燈系統(tǒng)主要考慮到是一種民用的廣告牌產(chǎn)品，工作過(guò)程中不需要專(zhuān)業(yè)人員的維護(hù)，因此內(nèi)部的邏輯程序應(yīng)一次性編程完畢，操作人員只需要打開(kāi)開(kāi)關(guān)即可，無(wú)需其他操作。本文以了一個(gè)經(jīng)典的生日祝福霓虹燈為例，來(lái)說(shuō)明其通過(guò)PLC控制的全過(guò)程。具體要求如下：該霓虹燈由四個(gè)字體“節(jié)”、“日”、“快”、“樂(lè)”作為主體組成，每一個(gè)字體的四周有6個(gè)彩色的小燈，每一個(gè)字體的上方和下方分別有5組彩燈，霓虹燈的動(dòng)作邏輯如下：

（1）用4個(gè)霓虹燈分別做成“節(jié)日快樂(lè)”4個(gè)字，當(dāng)按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，4個(gè)霓虹燈開(kāi)始閃爍，每次亮0.5秒，滅0.5秒，按下停止開(kāi)關(guān)燈滅。

（2）“節(jié)日快樂(lè)”4個(gè)字，每個(gè)字周?chē)?個(gè)彩燈，ABCDEF，將啟動(dòng)開(kāi)關(guān)合上，6個(gè)彩燈同時(shí)亮1秒，接著按順時(shí)針?lè)较蚋髁罥秒;接下來(lái)再同時(shí)亮1秒，接著按逆時(shí)針?lè)较蚋髁?秒，然后按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下停止開(kāi)關(guān)，所有燈滅。

（3）4個(gè)字上下各有5個(gè)彩燈，上下對(duì)應(yīng)彩燈亮滅一致，①②③④⑤，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)合上，從③開(kāi)始亮1秒滅，②④亮1秒滅，①⑤亮1秒滅，接著再?gòu)蘑坶_(kāi)始亮1秒滅，按此順序重復(fù)執(zhí)行，按下停止開(kāi)關(guān)燈滅。

2 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于霓虹燈控制系統(tǒng)而言，被控對(duì)象主要為指示燈，外圍輸入的數(shù)字量信號(hào)主要為操作按鈕信號(hào)，由于霓虹燈的控制邏輯較為復(fù)雜，雖然本系統(tǒng)的功能比較簡(jiǎn)單，仍然在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮控制系統(tǒng)的可靠性性能。當(dāng)然，一套控制系統(tǒng)的優(yōu)劣不光以?xún)?yōu)秀的性能作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，較高的經(jīng)濟(jì)性也需要充分考慮。通過(guò)以上介紹，可以總結(jié)出本系統(tǒng)的主要硬件結(jié)構(gòu)示意圖，見(jiàn)圖1所示。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 PLC系統(tǒng)的I/O地址分配

在本系統(tǒng)中，PLC作為處理外圍傳感器信號(hào)進(jìn)行控制的“心臟”，所有的外圍輸入信號(hào)都需要合理的進(jìn)行分配，對(duì)輸入信號(hào)、輸出信號(hào)的數(shù)量、類(lèi)型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，才能準(zhǔn)確的選定PLC的型號(hào)。以主要輸入信號(hào)為例，如表1所示。

3.2 PLC選型

根據(jù)PLC的外圍I/O信號(hào)的數(shù)量以及本系統(tǒng)的功能要求，考慮到經(jīng)濟(jì)性原則以及性能可靠性原則，本設(shè)計(jì)計(jì)劃選取西門(mén)子S7-200系列的PLC主控模塊，根據(jù)西門(mén)子S7-200系列產(chǎn)品的樣本可知，該系列產(chǎn)品按照外圍I/0數(shù)量的點(diǎn)數(shù)不同以及產(chǎn)地不同，僅CPU模塊就分為數(shù)十種模塊型號(hào)，例如CPU211、CPU224、CPU226等，由于S7-200系列的PLC運(yùn)算能力以及可靠性幾乎相差無(wú)幾，而且點(diǎn)數(shù)不同其模塊價(jià)格也有較大的差異。例如西門(mén)子CPU226具備24輸入/16輸出能力，其產(chǎn)品的價(jià)格達(dá)到三千多元，而最小的CPU221則集成了6輸入/4輸出能力，其產(chǎn)品價(jià)格不到千元。

3.3 PLC控制原理圖的設(shè)計(jì)

PLC的控制原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格按照PLC的外圍I/O地址分配結(jié)果以及PLC的對(duì)應(yīng)型號(hào)接線圖進(jìn)行，對(duì)PLC的接線方式根據(jù)樣本手冊(cè)進(jìn)行詳細(xì)的核對(duì)。

4 軟件設(shè)計(jì)

PLC的軟件編程一般采用梯形圖編程方式實(shí)現(xiàn)，對(duì)于較為復(fù)雜的編程任務(wù)，往往需要根據(jù)實(shí)際工作流程繪制程序流程圖來(lái)指導(dǎo)編程過(guò)程。如圖2所示。

在圖2中，生日彩燈先是全亮，然后演示之后全滅，接下來(lái)就會(huì)依次點(diǎn)亮生日和ABCDEF等等幾個(gè)字母以及數(shù)字123456。具體效果如圖3所示。

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