目录
引 言 ..................................................................................................................................... 2 一、概述 ............................................................................................................................. 3
1 PLC课程设计任务 ............................................................................................... 3 2 PLC课程设计要求 .............................................................................................. 3
二、PLC的相关知识 ................................................................................................. 3
1 PLC的历史和发展 ............................................................................................... 3 2 PLC的定义和特点 ............................................................................................... 5 3 PLC的应用领域.................................................................................................... 5 4 PLC的工作原理.................................................................................................... 6
三、控制系统的硬件设计 ........................................................................................ 7
1 主电路图 .................................................................................................................. 7 2 控制电路原理图 .................................................................................................... 7 3 PLC硬件配置 ........................................................................................................ 8 4 PLC的外部接线图 ............................................................................................... 8 四、控制系统的软件设计 ......................................................................................... 9
1 I/O分配表 ............................................................................................................... 9 2 梯形图程序 ............................................................................................................. 9 3 控制系统的指令表 ............................................................................................. 10 4 控制系统测试 ...................................................................................................... 11
五、电气设备及其元件明细表 ........................................................................... 11 总结 ...................................................................................................................................... 12 参考文献 ........................................................................................................................... 13
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引 言
随着科学技术的发展以及人们生活水平的提高，在现代生活中。彩灯作为一种装饰，既可增加人们的感观，起到广告宣传的作用，又可以增添们节日气氛，为人们的生活增添亮丽，用在舞台上增强晚会灯光效果。随着电子技术的发展，应用系统想着小型化、快速化、大容量、重量轻、功能全的方向发展，PLC技术的应用引起电子产品及系统开发的巨大变革。
针对PLC日益得到广泛应用的现状，本文介绍PLC在不同变化类型的彩灯控制中的应用，灯的亮灭、闪烁时间及流动方向的控制均通过PLC来达到控制要求。在彩灯的应用中，装饰灯、广告灯、布景灯的变化多种多样，但就其工作模式，可分为三种主要类型：长明灯、流水灯及变幻灯。长明灯的特点是只要灯投入工作，负载即长期接通，一般在彩灯中用以照明或衬托底色，没有频繁的动态切换过程，因此可用开关直接控制，不需经过PLC控制。流水灯负载变化频率高，变换速度快，使人有眼花缭乱之感，分为多灯流动、单灯流动等情形。变幻灯则包括字形变化、色彩变化、位置变化等，其主要特点是在整个工作过程中周期性地花样变化，但频率不高。流水灯及变幻灯均适宜采用PLC控制。
而本次设计的8路彩灯是属于变换灯的一种，8路彩灯循环工作，整个过程可以通过 PLC自动完成控制，减轻了设计人员的工作强度，提高了设计质量，减小了出错机会。
关键词：PLC 循环 控制
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一、概述
1 PLC课程设计任务
设计一段彩灯控制程序,控制8盏彩灯循环工作，并实现下列控制: （1）程序开始时,灯1(Q0.0)亮;
（2）一次循环扫描且定时时间到后，灯1(Q0.0)灭，灯2(Q0.1)亮; （3）再次循环扫描且定时时间到后，灯2(Q0.0)灭，灯3(Q0.2)亮----，直至灯8亮。灯8灭后循环重新开始。
2 PLC课程设计要求
（1）每隔10秒种亮一只灯，并循环往复工作。
（2）画出节日彩灯控制梯形图，彩灯循环控制图，写出程序清单等。 （3）用A4纸打印。
二、PLC的相关知识
1 PLC的历史和发展
最初的工厂自动化控制主要是以继电器回路控制占据主导地位，电气控制人员常常抱怨这种控制系统体积大、耗电多、寿命短、可靠性差以及运行速度慢等缺点，急需要一种新的控制装置来取代，所以PLC的出现是顺应时代、趋势的发展。它的出现，在技术角度大大方便了电控设计人员，软硬件设计简便，维护方便，在体积、可靠性、耗电量有很大程度的提高，从而带动成本的节约，而且可以通过计算机进行数据的传输和监控，一系列的优点使PLC很快被接受并代替继电器控制回路广泛应用于工厂自动控制中。 伴随时代发展，进入21世纪崭新工业控制领域，PLC仍然能够引导自动化行业的发展，主要是由于在最初其采用计算机的设计思想和适应各种现场应用，随着电子事业的飞速发展，PLC已经可以在各个领域去适应不同的客
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户要求。这就是PLC的生命力，具有一个非常灵活的大脑，和可以随时变化和更新的身体部件。
目前，在全球PLC制造商中，根据美国Automation Research Corp(ARC)调查，世界PLC领导厂家的五霸分别为Siemens(西门子)公司、Allen-Bradley(A-B)公司、Schneider(施耐德)公司、Mitsubishi(三菱)公司、Omrom(欧姆龙)公司，他们的销售额约占全球总销售额的三分之二。
PLC已在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界PLC生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%，PLC将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。
新一代的PLC具有PID调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面：
1.微型、小型PLC功能明显增强
很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的FXOS14点(8个24VDC输入，6个继电器输出)，其尺寸仅为58mm×89mm，仅大于信用卡几个毫米，而功能却有所增强，使PLC的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。 2.集成化发展趋势增强
由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以PC为基的控制产品增长率最快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC及操作人员的人?机接口结合在一起，使PLC能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。
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3.向开放性转变
PLC曾存在严重的缺点，主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议，编程虽多为梯形图，但各公司的组态、寻址、语文结构不一致，使各种PLC互不兼容。国际电工协会(IEC)在1992年颁布了IEC1131-3《可编程序控制器的编程软件标准》，为各PLC厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以PC为基、在WINDOWS平台下，符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。
2 PLC的定义和特点
PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。工业可编程序控制器(PLC)则在工控领域中占有主要的地位。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
3 PLC的应用领域
自60年代末第一台PLC问世以来，已很快被应用到机械制造、冶金、矿业、轻工等各个领域，大大推进了机电一体化进程，被人们称为现代工业控制三大支柱之一。为什么PLC会有如此的生命力？首先由于历史的原因，经过长时间的发展和完善。PLC的编程概念和控制思想已为广大的自动化行业人员所熟悉，这是一个目前任何其他工业控制器都无法与之相提并论的巨大知识资源；其次，PLC系统硬件技术成熟，性能价格比较高，运行稳定可靠，开发过程也简单方便，运行维护成本很低。而且PLC是从取代工厂内继电器
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线路、进行顺序控制发展开来的工业控制产品。从诞生之日起，PLC在工业环境适应性（包括现场安装环境以及电磁干扰的防护性）、连续生产以及人机接口等方面都有充分的考虑，具有稳定可靠、简单易用、操作维护方便等优点，这是它能持久占有市场的根本原因。所有这些特点造就了PLC的旺盛生命力。例如其可靠性。也就是说和一般家庭、办公室相比，在恶劣的工业环境中，能够24小时连续运行365天，且10年不停止的除了可编程序控制器――PLC以外别无他物。
4 PLC的工作原理
PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编程号控制程序后，用编程器将程序键入到PLC的用户程序存储器中寄存。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。
PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。
(1) 输入采样 PLC在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序将所
有输入信号读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入采样。PLC在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。 (2) 程序执行 PLC完成采样工作后，按顺序从0000号地址开始的程序进
行扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获取所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上。
(3) 输出刷新 在执行到END的命令时，即指行完用户所有程序后，PLC将
输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。
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三、控制系统的硬件设计
1 主电路图
注：本电路能完成断路保护和过载保护。
2 控制电路原理图
注：根据本电路，能完成过载保护和零压保护。
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3 PLC硬件配置
三凌PLC FX1S-30MR
FX1S-30MR系列PLC把优良的特点都融合进一个很小的控制器中。FX1S适用于最小的封装，提供多达30个I/O，并且能通过串行通信传输数据。可以同时输出2点100KHz脉冲，配备有7条特殊的定位指令，包括零返回、绝对位置读出、绝对或相对地址表达方式以及特殊脉冲输出控制。内置式24V直流电源。工作电压交流220V。
4 PLC的外部接线图
X0 X1 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 com L1 SB1 SB2 L2 L3 L4 L5 L6 L7 com
注： 此接线图是在实验室进行接线，故电源为24V。若在实际情况下，则应接 220V交
流电。
FX1S-30MR L8 24V 8
四、控制系统的软件设计
1 I/O分配表
输入I/O接口 SB1启动按钮 SB2停止按钮 X000 X001 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 输出I/O接口 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 2 梯形图程序
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3 控制系统的指令表
0 LD X000 1 OR Y000 2 OR T57 3 ANI X001 4 ANI T50 5 OUT Y000
6 OUT T50 K100 9 LD T50 10 OR Y001 11 ANI X001 12 ANI T51 13 OUT Y001
14 OUT T51 K100 17 LD T51 18 OR Y002 19 ANI X001 20 ANI T52 21 OUT Y002
22 OUT T52 K100 25 LD T52 26 OR Y003 27 ANI X001 28 ANI T53 29 OUT Y003
30 OUT T53 K100 33 LD T53 34 OR Y004 35 ANI X001 36 ANI T54 37 OUT Y004
38 OUT T54 K100 41 LD T54 42 OR Y005 43 ANI X001 44 ANI T55 45 OUT Y005
46 OUT T55 K100 49 LD T55 50 OR Y006 51 ANI X001 52 ANI T56
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53 OUT Y006
54 OUT T56 K100 57 LD T56 58 OR Y007 59 ANI X001 60 ANI T57 61 OUT Y007
62 OUT T57 K100
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4 控制系统测试
控制系统最终需要投入实际生产之中，在这之前必须进行调试，以便发现问题及时解决。本系统的模拟调试可以在实验室的实验设备上进行，经过一系列调试，根据调试结果，可以看出本控制系统是否达到设计的要求，看出本控制系统的不足之处，从而进一步的完善和改进本系统。再头入实际的工作生产中。
五、电气设备及其元件明细表
序号 1 2 3 4 文字符号 SB1 SB2 LED PLC 名称 启动按钮 停止按钮 LED彩灯 可编程序控制器 数量 规格型号 1 1 8 1 LAY-37 LAY-37 40W FX1S 备注 黑色 绿色 彩色 继电器输出
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总结
在这次的课程设计的过程中，刚开始的时候看到题目，虽然平时学习到许多的知识，但不知道从什么地方着手，不知道要怎样的格式等等，这样也反映出书面知识和实际生活应用有着很大的差距，我们自身的能力还需要更多的锻炼，经验还需要不断的积累。
本次的课程设计也让我们对以前所学的许多的应用程序得到了进一步的熟悉，如CAD、word文档和本刚学习的PLC的编程软件等等。更重要的是，进一步的提高了我们利用网络查找资料的能力。
在PLC的选用的过程中，开始的时候选用了三菱FX1N系列，而又根据工程的规模、要求和造价方面考虑，用FX1N系列的PLC有一些浪费，用FX1S的PLC就可以达到设计的要求，而且还比较的经济比较的易于完成。
经过这次的课程设计，学到了许多的东西，不单单的就是这么一篇论文，它让我们了解到了论文的格式，为我们以后写毕业论文打下了一定的基础。
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参考文献
1、马小军 《建筑电气控制技术》 机械工业出版社 2011.7
2、王阿根 PLC控制程序精编108例 北京：电子工业出版社 2009.12. 3、 错误！未找到引用源。 基于PLC彩灯控制系统设计—docin.com.
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