基于PLC的霓虹燈控制設(shè)計(jì)

雷佳鑫 李娜

摘 ?要：為了更加快捷、可靠、簡(jiǎn)單的控制霓虹燈廣告屏燈的輪流亮滅，文章利用可編程控制器技術(shù)即PLC設(shè)計(jì)了梯形圖程序來(lái)實(shí)現(xiàn)霓虹燈的一些常用功能，并對(duì)其用MELSOFT FX TRAINER進(jìn)行仿真調(diào)試，仿真結(jié)果能滿足設(shè)計(jì)要求。此外， 通過(guò)霓虹燈的程序改寫(xiě)， 還可以對(duì)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)點(diǎn)，在實(shí)際霓虹燈廣告屏應(yīng)用中具有一定的推廣意義。

關(guān)鍵詞：PLC;霓虹燈;實(shí)際應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TU113 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）28-0039-03

Abstract： In order to more quickly， reliably， and simply control the turn on and off of neon advertising screen lights， this article uses programmable controller technology， PLC， to design a ladder diagram program to realize some common functions of neon lights， and simulate it with MELSOFT FX TRAINER Commissioning， the simulation results can meet the design requirements. In addition， through the rewriting of the neon light program， a variety of lighting effects can also be defined. Using PLC to design the entire control system， you can clearly feel the advantages of using PLC to design the control system. In the actual neon advertising screen application has certain promotion significance.

Keywords： PLC; neon light; practical application

引言

當(dāng)我們夜晚走在大街上，馬路兩旁各色各樣的霓虹燈廣告隨處可見(jiàn)。這就涉及到如何去控制霓虹燈的亮滅、閃爍時(shí)間及流動(dòng)方向等諸多控制問(wèn)題。如何去快捷、可靠、簡(jiǎn)單的去控制，成為人們考慮的重點(diǎn)，PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。并且PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的方面具有比較突出的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)實(shí)中人們也是多通過(guò)PLC去控制霓虹燈的。

1 設(shè)計(jì)功能要求

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。故本文以霓虹燈廣告屏的輪流亮滅為例，來(lái)說(shuō)明其通過(guò)PLC控制的全過(guò)程，具體要求如下：（1）該廣告屏中間8根燈管亮滅的時(shí)序?yàn)椋?個(gè)燈管一起亮1s滅1s閃爍5次后，全亮10s，然后重復(fù)運(yùn)行，周而復(fù)始。（2）24只流水燈，4個(gè)一組分成6組，從Ⅰ組亮→Ⅱ組亮→……→Ⅵ組亮，時(shí)間間隔為1s，全亮后保持5s，再反過(guò)來(lái)從Ⅵ組→……→Ⅱ組→Ⅰ組按1s間隔順序熄滅，全滅后停亮2s;再?gòu)蘑鼋M→……→Ⅱ組→Ⅰ組按1s間隔順序亮，全亮后保持5s，再反過(guò)來(lái)從Ⅰ組→Ⅱ組→……→Ⅵ組按1s間隔順序熄滅，全滅后停亮2s。然后重復(fù)運(yùn)行，周而復(fù)始。（3）系統(tǒng)有單步/連續(xù)控制開(kāi)關(guān)，有起動(dòng)按鈕和停止按鈕。單步/連續(xù)開(kāi)關(guān)為“1”=單步，“0”=連續(xù)。（4）起動(dòng)時(shí)燈管和流水燈同時(shí)啟動(dòng)，停止時(shí)同時(shí)關(guān)閉。

2 硬件設(shè)計(jì)

（1）PLC選型：在滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)（輸入3，輸出40），并留有10%的備用量的情況下，可選用小型PLC，并不要求較大的控制系統(tǒng)。對(duì)于存儲(chǔ)器（用戶程序）的容量，一般粗略為（40+3）×（10～12）=430～516的指令步數(shù)。為了提高抗干擾能力，輸入輸出均應(yīng)選擇其有光電隔離的模塊。無(wú)觸點(diǎn)輸出大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，相應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)，缺點(diǎn)是價(jià)格高，過(guò)載能力差，有觸點(diǎn)輸出是適用電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降損失小，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是壽命短，響應(yīng)速度慢。故選擇三菱公司FX2N-48M的PLC（FX2N-48M-001和FX2N-48MT-001

均可），滿足控制要求，且留有一定余量。

（2）輸入輸出分配表如表1。

（3）PLC的I/O接線圖如圖2。

3 軟件設(shè)計(jì)

由要求（1）可設(shè)置周期為兩秒的振蕩電路，由定時(shí)器T0定時(shí)1s，計(jì)數(shù)器C0記閃爍次數(shù)控制閃爍結(jié)束和常亮開(kāi)始。另設(shè)一個(gè)定時(shí)器T1 k100，利用定時(shí)結(jié)束控制計(jì)數(shù)器清零，從而使循環(huán)繼續(xù)。

由要求（2）可設(shè)置定時(shí)器T2設(shè)定值k10，定時(shí)結(jié)束令其自動(dòng)清零，計(jì)數(shù)器C1～C6為定時(shí)器T1計(jì)數(shù)，設(shè)定值分別為1～6，其常開(kāi)觸點(diǎn)分別控制6組流水燈隔一秒亮一盞。計(jì)數(shù)器C6當(dāng)前值等于設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器T3（設(shè)定值k50）開(kāi)始定時(shí)，并停止定時(shí)器T2計(jì)時(shí)。T3定時(shí)結(jié)束時(shí)，設(shè)置定時(shí)器T4～T9設(shè)定值分別為k10、k20、k30……k60，在T3定時(shí)結(jié)束時(shí)啟動(dòng)。其常開(kāi)觸點(diǎn)分別控制計(jì)數(shù)器C6、C5、C4……C1清零，從而實(shí)現(xiàn)6組流水燈隔一秒滅一盞。定時(shí)器T9定時(shí)結(jié)束時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T10（設(shè)定值為k20），T10定時(shí)結(jié)束時(shí)繼續(xù)啟動(dòng)定時(shí)器T2，由此循環(huán)。

由最后兩個(gè)要求可設(shè)置啟動(dòng)按鈕為X020，停止按鈕為X021。設(shè)置啟保停電路，輸出設(shè)為M0，M0的常開(kāi)觸點(diǎn)作為定時(shí)器T0和T2的啟動(dòng)條件和所有燈輸出的接通條件。設(shè)置單步/連續(xù)控制開(kāi)關(guān)為X024，其常閉觸點(diǎn)作為所有計(jì)數(shù)器清零條件。如此可通過(guò)X024控制是否連續(xù)運(yùn)行。

4 仿真結(jié)果

本次設(shè)計(jì)用了MELSOFT FX TRAINER進(jìn)行軟件仿真，由于該軟件端口不夠，故流水燈的仿真用該軟件的一個(gè)端口代替一組流水燈。仿真時(shí)用了3個(gè)輸入，14個(gè)輸出（中間8盞燈+6組流水燈）。仿真結(jié)果完全可以滿足設(shè)計(jì)要求，仿真如圖4所示。

5 結(jié)論

設(shè)計(jì)的霓虹燈控制以三菱公司芯片為核心，利用經(jīng)驗(yàn)編程法以梯形圖為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)出能夠控制霓虹燈廣告屏燈的輪流亮滅的程序以及電路。PLC控制簡(jiǎn)單易學(xué)易操作，有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，而一般純電路的實(shí)現(xiàn)方法需要考慮一些通訊干擾等問(wèn)題，并且設(shè)計(jì)麻煩、更改耗時(shí)、操作困難，故PLC控制系統(tǒng)的出現(xiàn)必定會(huì)拓寬霓虹燈市場(chǎng)。

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