基于PLC的彩燈控制系統(tǒng)的設(shè)計

文/于淼 葫蘆島市建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司 遼寧葫蘆島 125001

1、PLC 的結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 PLC 的結(jié)構(gòu)

PLC 實質(zhì)上是一種工業(yè)控制計算機(jī)，比一般的計算機(jī)具有更強的與工業(yè)過程相連接的結(jié)構(gòu)，以及更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語言。從硬件結(jié)構(gòu)看，它也有中央處理器(CPU)模塊，輸入/輸出(I/O)模塊，電源等組成，可編程序控制器的基本組成。

1.2 PLC 的工作原理

PLC 有兩種工作方式，即RUN(運行)方式或STOP（停止）方式。在RUN 方式，通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。在CPU 模塊的面板上用“RUN”LED 顯示當(dāng)前的工作方式。

2、基于PLC 的彩燈控制系統(tǒng)的具體設(shè)計

2.1 工作原理與要求

利用PLC 實現(xiàn)對彩燈的控制，使彩燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，變換形式多樣，可用較低的造價達(dá)到較好的效果。

本次設(shè)計的彩燈變換分為三種：常亮類負(fù)載、變換類負(fù)載及流水類負(fù)載。

常亮類負(fù)載是指彩燈中用來照明或起襯托作用的負(fù)載，其特點是只要彩燈投入工作，則這類負(fù)載長期接通。

變換類負(fù)載是指某些在整個工作過程中定時進(jìn)行花樣變換的負(fù)載，如字形變換，色彩的變換或位置的變換之類。其特點是定時通斷，但頻率不高。

流水類負(fù)載則指變換速度快，其特點雖然也是定時通斷，但頻率較高。

對于常亮類負(fù)載，其控制十分簡單，只需一次接通。而對于變換類及流水類負(fù)載的控制，事跡只有在不同的時間段中通斷對應(yīng)之路，便可實現(xiàn)花樣的變換。

2.2 工藝過程

（1）變換類負(fù)載：

點亮順序如下：前六秒按下表所示順序點亮，全亮5 秒：

然后按倒序熄滅，全滅2 秒，

按下順序點亮，全亮5 秒：

按倒序熄滅，全滅2 秒

（2）流水類負(fù)載：

在八個燈箱的周圍有8 組32 只顏色為赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫、白依次排開的流水燈。系統(tǒng)啟動后，按照1-8 的順序，間隔1s 一次點亮并循環(huán)。24s 后，按照從8-1 的順序，依次點亮并進(jìn)行循環(huán)。再按照1—8 的順序循環(huán)往復(fù)，直至系統(tǒng)停止工作。

（3）系統(tǒng)用啟動按鈕和停止按鈕操作。

（4）各個彩燈的工作電壓均為220v.

2.3 硬件設(shè)計

2.3.1 S7-200 系列PLC 性能簡介

西門子公司的SIMATICS7-200 系列屬于小型可編程序控制器，可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。

S7-200 的可靠性高。內(nèi)置有高速計算器，告訴輸出，PID 控制器，RS-485 通信/編程接口，PPI 通信協(xié)議，MPI 通信協(xié)議和自由方式通信功能，I/O 端子排可以很容易地拆卸。最大可擴(kuò)展到248 點數(shù)字量I/O，最多有26KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間。

2.3.2 編程元件地址分配

1.輸入/輸出繼電器地址分配

輸入/輸出繼電器地址分配

2.其他編程元件地址分配

其他編程元件地址分配

2.4 軟件設(shè)計

2.4.1 設(shè)計思想

在設(shè)計中，可以采用順序控制繼電器SCR，通過步進(jìn)指令編程，但是需要使用大量的定時器。這里根據(jù)彩燈循環(huán)點亮的特點，采用移位寄存器指令編程，是非常方便的。這樣，彩燈點亮循環(huán)順序的改變，通過移位寄存器的左移或右移就可以實現(xiàn)。

8 組流水燈，每組流水燈可能有多盞燈，因為PLC 的帶負(fù)載能力有限，考慮通過接觸器的觸點來接通各組流水燈。

2.4.2 梯形圖設(shè)計

根據(jù)上述設(shè)計的要求，彩燈控制梯形：

2.4.3 STEP 7-Micro/WIN 編程軟件

STEP 7-Micro/WIN 是專門為S7-200 設(shè)計的在個人計算機(jī)Windows 操作系統(tǒng)下運行的編程軟件，它的功能強大，使用方便。CPU 通過PC/PPI 電纜或插在計算機(jī)中的CP5511 的通信卡與計算機(jī)通信。通過PC/PPI 電纜，可以在Windows 系統(tǒng)實現(xiàn)多主站通信方式。

2.4.4 程序的驗證

在PLC 硬件上有輸出指示燈，可以清楚的看出所有輸出是按預(yù)先設(shè)置閃爍。由此可以清楚的驗證所編程序的正確性。