PLC彩燈控制.doc

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摘要 隨著社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展，各種裝飾彩燈、廣告彩燈越來越多地出現(xiàn)在城市中。在大型晚會(huì)的現(xiàn)場(chǎng)，彩燈更是成為不可缺少的一道景觀。小型的彩燈多為采用霓虹燈管做成各種各樣和多種色彩的燈管，或是以日光燈、白熾燈作為光源，另配大型廣告語(yǔ)、宣傳畫來達(dá)到效果。這些燈的控制設(shè)備多為數(shù)字電路。而在現(xiàn)代生活中，大型樓宇的輪廓裝飾或大型晚會(huì)的燈光布景，由于其變化多、功率大，數(shù)字電路則不能勝任。針對(duì)PLC日益得到廣泛應(yīng)用的現(xiàn)狀。 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁減的工業(yè)控制系統(tǒng)。適應(yīng)于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性能有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于高科技產(chǎn)品中，具有巨大的市場(chǎng)需求前景。嵌入式系統(tǒng)不僅在傳統(tǒng)的工業(yè)控制和商業(yè)管理領(lǐng)域有極其廣泛的應(yīng)用空間，如智能工控設(shè)備、POS/ATM機(jī)、IC卡等，而且在信息家電領(lǐng)域的應(yīng)用也具有極為廣泛的潛力，例如機(jī)頂盒、WebTV、網(wǎng)絡(luò)冰箱、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)等眾多的消費(fèi)類和醫(yī)療保健類電子設(shè)備，在車載盒、智能交通等領(lǐng)域的應(yīng)用也呈現(xiàn)出前所未有的生機(jī)。 MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem,通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。MCGS為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。該設(shè)計(jì)的內(nèi)容就是基于MCGS的節(jié)日彩燈控制，當(dāng)然要做好這個(gè)課程設(shè)計(jì)必須先熟悉MCGS組態(tài)軟件及PLC節(jié)日彩燈的控制工作原理，了解西門子PLC及MCGS組態(tài)軟件，會(huì)用CAD繪制電氣控制原理圖以及用MCGS組態(tài)軟件組態(tài)監(jiān)控畫面及調(diào)試實(shí)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：MCGS；PLC；循環(huán)；控制 目錄 1 PLC的定義及發(fā)展 2 1.1 PLC的定義 2 1.2 PLC的的發(fā)展歷程 2 1.3 PLC的特點(diǎn) 2 2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 2.1 控制要求 4 2.2 硬件分配圖 4 2.3 PLC輸入/出分配表 4 2.4 PLC梯形圖 5 3 MCGS組態(tài) 8 3.1 什么是MCGS組態(tài)軟件 8 3.2 組態(tài)過程 8 3.2.1 建立工程 8 3.2.2 建立監(jiān)控畫面 8 3.3.3 建立數(shù)據(jù)庫(kù)變量 9 3.3.4 設(shè)備窗口屬性設(shè)置 9 總結(jié) 11 參考文獻(xiàn) 12 1 PLC的定義及發(fā)展 1.1 PLC的定義 Programmable Logic Controller 簡(jiǎn)稱為PLC，即可編程控制器，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。 1.2 PLC的的發(fā)展歷程 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱ProgrammableController（PC）。 　　個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡(jiǎn)稱PC。 　　PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 　　上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng). 1.3 PLC的特點(diǎn) 1 ) 高可靠性、抗干擾能力強(qiáng) （1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 （2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms. （3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 （4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 （5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 （6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。 （7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高 2) 豐富的I/O接口模塊 PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 3) 配套齊全、功能完善、適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 4) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、工作量小、維護(hù)方便、容易改造 PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。 5) 體積小、重量輕、能耗低 以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm ，重量小于150g，能耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想設(shè)備。 2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 控制要求 按下啟動(dòng)按鈕，9個(gè)霓虹燈依次循環(huán)閃爍； 按下停止按鈕，霓虹燈停止閃爍，熄滅。 2.2 硬件分配圖 種類 名稱 地址 輸入信號(hào) 啟動(dòng)按鈕SB1 I0.0 停止按鈕SB2 I0.1 輸出信號(hào) 霓虹燈1 Q0.0 霓虹燈2 Q0.1 霓虹燈3 Q0.2 霓虹燈4 Q0.3 霓虹燈5 Q0.4 霓虹燈6 Q0.5 霓虹燈7 Q0.6 霓虹燈8 Q0.7 霓虹燈9 Q1.0 圖 2-1 硬件分配圖 2.3 PLC輸入/出分配表 表2-1 輸入/出分配表 2.4 PLC梯形圖 圖 2-2 梯形圖1 圖 2-3 梯形圖2 圖2-4 梯形圖3 圖2-5 梯形圖4 圖2-6 梯形圖5 3 MCGS組態(tài) 3.1 什么是MCGS組態(tài)軟件 MCGS（Monitor and Control Generated System,通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。 MCGS為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。 MCGS具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 3.2 組態(tài)過程 3.2.1 建立工程 雙擊桌面“MCGS組態(tài)環(huán)境”圖標(biāo)，進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境，新建工程。 圖 3-1 新建工程 3.2.2 建立監(jiān)控畫面 在MCGS組態(tài)平臺(tái)上單擊“用戶窗口”，“新建窗口”，在“用戶窗口”中新建一個(gè)“窗口0”，雙擊開始編輯。 圖 3-2 編輯用戶窗口 3.3.3 建立數(shù)據(jù)庫(kù)變量 單擊“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”，增加對(duì)象并修改其屬性。 圖 3-3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 3.3.4 設(shè)備窗口屬性設(shè)置 在組態(tài)工作臺(tái)界面中，用鼠標(biāo)單擊“設(shè)備窗口”選項(xiàng)，出現(xiàn)設(shè)備窗口圖標(biāo)并雙擊進(jìn)入設(shè)備組態(tài)窗口；在此窗口中通過設(shè)備工具箱，完成設(shè)備組態(tài)。 圖 3-4 設(shè)備組態(tài) 總結(jié) 選定題目后，感覺困難較大。查看了一些資料后，頭腦里開始有了設(shè)計(jì)思路和方向。 回顧此次實(shí)訓(xùn)，時(shí)間雖然不長(zhǎng)，但是在此實(shí)訓(xùn)中學(xué)到了很多有用的東西。我的題目是基于MCGS的節(jié)日彩燈PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過老師的講解和自己在書上查找資料，逐步了解了自己要設(shè)計(jì)的是什么、該設(shè)計(jì)的工作原理及該出現(xiàn)的運(yùn)行結(jié)果，并且掌握了怎樣使MCGS與PLC進(jìn)行通訊及設(shè)置MCGS的組態(tài)過程。 現(xiàn)在，整個(gè)設(shè)計(jì)基本完成，雖然結(jié)果并不是很令人滿意，過程中也出現(xiàn)了問題。但我想只有在實(shí)踐中多去操作、不言棄、不急躁、迎難而上、多總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、多嘗試，才能將專業(yè)知識(shí)學(xué)得更好，才能學(xué)以致用。 參考文獻(xiàn) [1]. 黃永紅，電氣控制欲PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社. 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