舞台彩灯PLC控制课程设计报告

荆楚理工学院PLC控制课程设计成果学院：电子信息工程学院班级：2014电气工程及其自动化1班学生姓名：覃榕尉学号：2014401020102设计地点（单位）：PLC实验室设计题目：舞台彩灯的PLC控制完成日期：2016年12月23日指导教师评语:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩(五级记分制)：____________________教师签名：____________________前言在现代生活中，彩灯作为一种装饰，既可以增强人们的感观，起到广告宣传的作用，又可以增添节日气氛，为人们的生活增添亮丽，用在舞台上增强晚会灯光效果和活跃气氛。随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，人们对于彩灯的要求越来越高，另一方面，随着电子技术的发展，应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展，PLC技术的应用引起电子产品及系统开发的巨大变革。梯形图语言作为可编程逻辑器件的标准语言描述能力强、覆盖面广、抽象能力强，在实际应用中越来越广泛。于是，人们开始追求贯彻整个系统设计的自动化，可以从繁重的设计工作中彻底解脱出来，把精力集中在创造性的方案与概念构思上，从而可以提高设计效率，缩短产品的研制周期。整个过程通过PLC自动完成，一定程度上减轻设计人员的工作强度，减少出现故障的机会，并且提高了设计质量。本次课程设计是基于PLC设计舞台彩灯来实现舞台效果的多彩和氛围，通过在可编辑程序装置上进行实验模拟来完成对相应内容的学习，加强自己对PLC课程理论知识的理解和掌握。目录第一章控制系统设计要求1.1系统控制要求……………………………………………………11.2PLC控制系统组成方框图………………………………………1第二章系统硬件设计2.1PLC的选型及硬件配置…………………………………………12.2输入输出地址分配……………………………………………22.3PLC的控制电路………………………………………………2第三章PLC控制程序的设计3.1系统程序设计……………………………………………………33.2程序说明…………………………………………………………7第四章PLC程序的模拟调试4.1程序模拟调试过程………………………………………………84.2程序的调试结果………………………………………………91舞台彩灯的PLC控制一、控制系统设计要求1.1控制要求：如左图所示，舞台有八组灯光，合上开关，舞台的灯光可按下列效果进行变换：1--2--3—4—5—6—7—8—12—1234—123456—12345678—345678—5678—78—15—26—48—26—15--1357—2468再循环。断开开关，即停止。中途可停止，按下暂停停止按钮，舞台灯光可暂停，按下启动按钮继续工作。1.2PLC控制系统组成方框图二、系统硬件设计2.1PLC的选型及硬件配置（1）PLC的选型本次设计需要外部交流电源提供给PLC运行，直流24V保证LED彩灯的正常工作。有3个输入和8个输出共11个I/O接口，不需要外接扩展单元。通过以上的PLC选型要求，我选择的是日本三菱公司生产的FX1N-14MR类型PLC。FX1N-14MR的I/O总数为14个（输入8个端口、输出6个端口），交流电源220V供电运行，24V直流输入。适合在小型环境中进行控制，它具有卓越的性能、串行通讯功能以及紧凑的尺寸。价格便宜，适合大多数使用者。（2）PLC输入输出设备的选择输入设备的选择：需要使用动合触点开关、暂停和启动需要按钮来控制；开关控制程序控制LED指示灯信号反馈FX1N-14MR可编辑程序控制器2输出设备的选择：为保证达到舞台灯的绚烂效果，可以选择普通不同颜色的LED单色灯或者选择具有特效的LED灯，从两者中我选择后者。综上，工作停止开关我选择的是动合开关SL0、暂停和启动按钮我选择的是动合触点按钮SB1、SB2。输出设备我选择的是Y0—Y7八个具有特效的LED彩灯。可知，所选的PLC类型和输入输出设备符合设计的要求，能在实际的生活中实现舞台灯的功能。2.2输入输出地址分配输入/输出电器元件I/O地址作用输入SL0X0启动停止系统工作SB1X1暂停进行的工作SB2X2启动暂停的工作输出1号灯Y0控制1号灯2号灯Y1控制2号灯3号灯Y2控制3号灯4号灯Y3控制4号灯5号灯Y4控制5号灯6号灯Y5控制6号灯7号灯Y6控制7号灯8号灯Y7控制8号灯2.43PLC的控制电路根据设计要求、控制系统组成方框图和PLC的选型，基于PLC舞台彩灯控制彩灯循环控制系统的外部I/O接线图如下。X0是工作开始结束开关，X1、X2是按钮。彩灯控制系统用X0开启，X1和X2分别表示工作暂停和继续启动进行当前暂停的工作。输入采用的是汇点式，共接一个COM端子，电源由PLC内部电源提供。Y0—Y7表示8个具有特效的LED彩灯。Y0使用COM0端子，Y1—Y3共用COM2端子，Y4—Y6共用COM2端子，Y7—Y8共用COM3端子。而输出共用一个直流24V电源，所以将三个COM端子连在一起，实现电源的共用。3PLC的外部接线图三、PLC控制程序的设计彩灯按要求自动循环工作，若运行过程中按暂停按钮，则暂停当前工作，按下启动按钮时继续进行当前工作，一直循环。打开停止开关，所有彩灯熄灭，结束当前所有工作。3.1系统程序设计梯形图程序24V45673.2程序说明当打开开始按钮X0，定时器T1开始计时，1S后，继电器M0得电开始工作。若X0断开（停止），M0失电，位左移指令则停止位移信号的传送，同时T1也开始计时，为了保证能够每个过程能够持续1S工作，然后再循环到下一个工作过程，T1定时时间取为1S至2S，此处我取1.5S。T1时间计时结束后，M100得电开始工作。M100与M22并联，共同驱动M200工作。M200驱动位左移指令开始工作，从M1开始传送位左移数据，直到传送到M22为止。通过按钮的自锁来控制暂停和再次启动进行工作。仅仅通过按钮来是不能控制的，我选择使用辅助继电器M23来实现暂停、启动的工作。暂停工作就是停止位移指令的传送，再次启动则是使用按钮开关自锁控制继电器，再用继电器控制位移指令再次传送数据。利用X1常开触点、X2常闭触点来控制M23得失电，再自锁，自锁以启动优先。然后利用M23常闭触点控制暂停位左移指令的传送，当X2常闭触点工作时，即此时M23失电，此时对位左移指令来说是开路状态，位左移指令继续进行工作。使用SFTL位左移指令，将每一个过程LED点亮的，将整个循环的22个过程转换成22个辅助继电器M1—M22，通过继电器的得失电来控制所对应过程的LED实现亮灭。位左移指令每次从辅助继电器M1开始，每隔1S向继电器传送1个移位指令，传22次直到传到M22为止，再从M1继续传送，一直循环下去。然后根据实际的LED闪亮的循环规律来决定Y0—Y7在哪一个过程亮起和灭掉，从而实现舞台灯的效果。Y0—Y7八个LED彩灯的点亮，根据22个过程对应的辅助继电器中的得电要求来实现。Y0由辅助继电器M1/M9/M10/M11/M12/M16/M20/M21控制，Y1由辅助继电器M2/M9/M10/M11/M12/M17/M19/M22控制，Y2由辅助器M3/M10/M11/M12/M13/M2控制，Y3由辅助继电器M4/M10/M11/M12/M13/M18/M22控制，Y4由辅助继电器M5/M10/M11/M12/M13/M14/M16/M20/M21控制,Y5由辅助继电器/M13/M14控制，Y6由辅助继电器M7/M12/M13/M14/M15/M21控制，Y7由辅助继电器M8/M12/M13/M14/M18/M22控制。要使工作能停止，即LED全部灭掉。使用区间复位指令ZRST，对继电器M0—M200进行复位(保证再次开始工作的正常进行)，清零后的继电器失电，所有M6/M11/M128LED停止工作。整个梯形图程序设计就是按照这样的思路进行的，主要还是要注意哪一个过程哪一个LED彩灯应该被点亮，防止无法正常实现设计的要求。还要根据实际的设计要求，自行对每个过程持续工作的时间T0进行设置，以实现更好的舞台灯光效果。四、PLC程序的模拟调试4.1程序模拟调试过程检查可编程控制器是否可以正常工作（电源的接入），是否正常写入程序。按设计要求输入梯形图，转换成指令表，并进行程序检查，无错误后，将指令读入到指定的可编程控制器ROM中，此时可编程控制器工作模式开关应指在STOP处。程序读入完成后，将STOP扳到RUN模式，进行实物显示模拟。观察运行的情况，打开开始开关X0，观察是否可以开始系统工作；关闭开始开关（停止）X0，观察是否可以停止工作；再次打开开始开关，观察是否能够重新开始工作；在任一过程中，按下暂停X1按钮，能否实现暂停功能；按下启动按钮X2，能否继续进行当前暂停的工作。在进行过程中，没有使用按钮，而是使用开关来实现暂停启动工作。后来发现达不到设计的要求。再联想到自锁的作用，就在程序中加入两个按钮X1、X2对继电器的自锁，再用继电器来控制位左移指令的工作，当按下暂停按钮X1时，暂停位移指令的工作；按下启动按钮X2，继续保持位左移指令的工作，从未实现按钮来控制暂停启动功能的实现。在第一次的硬件实物的模拟过程中，显示的功能达不到设计的要求。然后我通过监视模式，发现软件中出现问题的步骤是显示正常的，才发现自己漏掉了其中一个过程的一个LED彩灯没有被点亮。最终对程序进行修改，添加漏掉的部分，使得设计达到要求。通过软件的监视模式，观察硬件控制状态下，软件元件的工作情况，经过硬9软件的两者的对比，可检测到出故障的地方，然后进行修改，直到达到设计的基本要求。4.2程序的调试结果观察运行的情况，打开开始开关X0，可以开始系统的正常工作，按设计要求每隔1秒进行一个过程循环工作；关闭开始开关X0（停止），可以停止所有工作，LED全部熄灭；再次打开开始开关X0，能够重新开始工作；在任一过程中，按下暂停X1按钮，能实现暂停功能，停留在当前过程；按下启动按钮X2，能继续进行当前暂停的工作，再次循环工作。下图为模拟第21个（M21）工作过程的现象：下图为模拟第14个（M14）工作过程的现象：根据以上的调试情况，舞台彩灯的PLC控制设计符合要求。