题目4：循环彩灯PLC控制系统设计  

专业：自动化  年级：20##级  班级：09自动化一班  姓名：XXX

摘要

随着人们生活水平的提高，环境的不断改善和美化，PLC对人类的影响越来越广。在许多场合可以看到很多彩色的霓虹灯。特别是当今充满竞争的时代，各地政府为吸引游客和投资者，在城市的沿街、沿道、沿河、沿线等地用霓虹灯造景，实施“亮化工程”，以美化环境、树立城市形象。

由于LED彩灯克服了传统霓虹灯投资大，制作工艺复杂，使用玻璃管、高压电源及惰性气体等诸多不便，同时解决了耗电高、造价高，使用寿命短的不足，因此得到了广泛的应用。越来越多的商家开始关注这块商机无限的市场，竞相制作生产。

但是目前市场上各种式样的LED彩灯多半是采用全硬件电路实现，电路结构复杂、功能单一，这样一旦制成成品只能按照固定的模式闪亮，不能根据不同场合、不同时间段的需要来调节亮度时间、模式、闪烁频率等动态参数。同时这种彩灯控制器结构往往有芯片过多、电路复杂、功率损耗大等缺点。此外从功能上来看，亮灯模式少而且样式单调，缺乏用户可操作性，影响亮灯效果。因此有必要对现有的彩灯控制器进行改进。

关键字：PLC  LED彩灯  控制器

一、设计要求及任务

系统功能和控制要求:

1、流水型彩灯控制：

按下流水型彩灯启动按钮A，彩灯从前往后流水型控制，各灯点亮时间为1s,5s后从后往前流水型控制，循环10次后自动停止，各灯点亮。

按下流水型彩灯启动按钮B，彩灯从前往后隔位点亮流水型控制，并无限循环，各灯点亮时间自行设定；按下停止按钮系统停止工作。

2、发射与聚集型彩灯控制：

按下发射型彩灯启动按钮：彩灯以L5—L6，L4—L7，L3—L8，L2—L9，L1—L10顺序发射型依次点亮，各灯亮2s循环5次自动停止；

按下聚集型彩灯启动按钮：彩灯以L1—L10，L2—L9，L3—L8，L4—L7，L5—L6顺序聚集型依次点亮，各灯亮2s循环5次自动停止；

3、四灯同亮型彩灯控制：

自行设计一种四灯同亮控制规律，要求有5种四灯同亮模式，各模式依次点亮，点亮时间为2s，要求一次循环每个灯均被点亮2次。循环5次后自动停止。

按下四灯同亮彩灯启动按钮，彩灯按设计的四灯同亮控制规律运行。

4、综合彩灯控制：

将上述各种彩灯控制功能综合，自行设计控制规律，要求在按下综合彩灯启动按钮时彩灯按设计的控制规律循环运行，直至按下系统停止按钮时停止工作。要求一次循环中必须要有上述各种彩灯控制功能，每种功能在一次循环中出现不超过两次。

二、系统分析

近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。PLC是一种专门为了在工业环境下应用而设计的数字运算操作装置。它采用一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，控制各类型的机械或生产过程。控制系统必须进行调试后才投入实际生产之中，在这之前，以便发现问题及时解决。本系统的调试主要是利用电气工程系的实验设备进行模拟。根据前面的分析，限位开关采用点动开关模拟，输出都采用指示灯表示不同的状态，以模拟系统的工作的正确性。接线图与前面的图3-4外部接线类似，可以采用那种接法进行调试。从分析结果来看，系统基本是按设计要求进行工作。

三、控制流程图

四、I/O分配表

本设计中共有七个输入开关，十个LED输出灯，根据PLC外部接线图，我们可以得出I/O分配表如上；

五、I/O接线图

六、梯形图设计

见附录

七、程序说明

程序用CX-programmer7.3编译，PLC为CPMA1。

程序说明：程序共分为7段，第一段为主程序段，其余为功能子程序段按下SB6按钮后，总启动开启，过程中可用总停止按钮SB7停止程序,选择启动模式：

（1）按下SB1：进入段2程序，线圈200.00导通，程序运行，计时器依次启动,每个灯点亮1秒后由后一计时器来断开，循环一次结束后，计数器PV值减1，各计时器复位，当循环10次后计数器常闭触点断开程序停止,开触点导通各灯点亮.

（2）按下SB2：进入段3程序，依次隔位点亮彩灯，通过自锁达到无限循环的目的，只能由SB7停止程序，当SB7按下时，SB7常开触点断开，跳转指令生效，程序跳转到末尾。

（3）按下SB3：进入段4程序，彩灯由中间向两边发射型点亮,各定时器依次启动，程序一次循环后，计数器计数，5次循环后，计数器常闭触点断开，跳转指令生效，程序结束

（4）按下SB4：进入段5程序，控制设计方式类似第三步。

（5）按下SB5：进入段6程序，4灯同亮模式循环为L1L2L3L4--L3L4L5L6--L5L6L7L8--L7L8L9L10--L9L10L1L2,为防止重复线圈输出，由多个中间继电器并联后串接于输出线圈，由中间继电器线圈代替输出线圈接于梯形图右母线,循环5次后CNT006常闭触点断开，程序自动停止

（6）主程序段作用：按触发条件可调用各子程序功能。

八、总结及心得体会

小组成员：XXX  XX   XX   XX

主要任务分配如下：

XX：负责控制系统的分析、元器件和PLC的选用

XX：负责I/O口的分配和接线以及流程图的设计

XXX：负责程序的设计和调试、完善控制程序

XX：负责设计报告的编写以及部分控制过程的分析、方案的确定

这次PLC课程设计，我们四人一组，大家一起共同协作，我负责的是程序设计和调试的工作，通过这次课程设计，我从中学到了很多有用的知识，能有机会将平时一些零散的知识结合起来运用，在这个过程中我也遇到了很多问题，后来通过思考和查找相关资料，以及询问较有经验的同学，慢慢的找到了问题的所在，回顾此次PLC课程设计，时间虽比较短暂，但是在此次实习中学到很多有用的东西。一开始不知道该从何下手，经过在图书馆、网上搜索相关的资料，逐步了解自己要设计的大致流程，工作原理是什么，慢慢确定了方案，后来按图连线时就有些困难，及运行当中出现的问题有点让我们不知所措，不过最后我们互相鼓励，把一个个难关予以解决。

现在，整个设计虽基本完成，也许结果并不是很令人满意，过程中出现的一些问题，例如辅助继电器用得不够合理，程序健壮性需要提高，电路设计得不够完善等等。我想我们只有在实践中多去操作，静下心来好好钻研，多花点时间来学习，多总结经验，才能将专业知识学好，才能理论与实际相结合，才能让所学知识得到应用。为以后的工作打下良好的基础。

九、参考文献

[1]邹金慧.可编程控制器及其系统.重庆大学出版社，2002

[2]廖常初.PLC编程及应用（第三版）.机械工业出版社，2008

[3]严盈富.监控组态软件与PLC入门.人民邮电出版社，2006

[4]胡学林.可编程控制器原理及应用.电子工业出版社，2007

[5]俞国亮.PLC原理与应用[M].清华大学出版社，2005

[6]殷庆纵.可编程控制器原理与实践[M].清华大学出版社，2010