扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告题目：广告屏控制系统设计课程：电气控制及可编程控制器专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导老师：完成日期：2016 年12 月第一部分任务书电器控制及可编程控制器课程设计任务书一、课题名称广告屏控制系统设计二、设计目的及要求1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计内容及设计程序。

2、掌握电气设计制图的基本规范，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。

3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。

4、培养独立工作和工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。

三、原始资料各大中小城市或企业为了宣传自己企业形象和产品，均采用广告手法之一——广告屏来实现这一目的，当我们夜晚走在大街上，马路两旁各色各样的霓虹灯广告均可见到，一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多种彩色的灯管，另一种为日光灯管或白炽灯管作为光源，另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果。

某广告屏共有8根灯管，24只流水灯，每4只灯为一组，用PLC对广告屏实现控制，其具体要求如下：1、该广告屏中间8个灯管亮灭的时序为第1根亮→第2根亮→第3根亮→…→第8根亮，时间间隔为ls，全亮后，显示l0s，再反过来从8→7→…→1顺序熄灭。

全灭后，停亮2s，再从第8根灯管开始亮起，顺序点亮8→7→…→1，时间间隔为1s，显示20s。

再从l→2→…→8顺序熄灭。

全熄灭后，停亮2s，再从头开始运行，周而复始。

2、广告屏四周的流水灯共24只，4个l组，共分6组，每组灯间隔ls向前移动一次，且I～Ⅵ每隔一组灯为亮，即从I、Ⅲ亮→Ⅱ、Ⅳ亮→Ⅲ、V亮→Ⅳ、Ⅵ亮…，移动一段时间后(如30s)，再反过来移动，即从Ⅵ、Ⅳ亮→V、Ⅲ亮→Ⅳ、Ⅱ亮→Ⅲ、I亮…，如此循环往复。

3、系统有单步／连续控制，有启动和停止按钮。

4、系统日光灯管、白炽灯的电压及供电电源均为市电220V。

四、课题要求1、设计原则：国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。

2、设计范围：控制系统主电路及控制电路设计，电器设备选型。

3、设计成果：课程设计报告（设计说明书及计算书等），主电路图、控制电路图、流程图、I/O端子接线图、梯形图及程序。

（所有成果均应为打印稿）五、日程安排本次课程设计时间共一周，进度安排如下：1、设计准备，熟悉有关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容。

（1天）2、分析控制要求、主电路及控制电路方案设计。

（1天）3、绘制控制流程图、I/O端子接线图。

（1天）4、梯形图设计、编制程序及程序说明。

（1天）5、整理计算书及图纸、写课程设计报告。

（1天）六、主要参考书1、《电气控制与可编程控制器应用技术》郁汉琪主编东南大学出版社2、《工厂电气控制技术》方承远主编机械工业出版社3、《可编程控制器原理应用网络》徐世许主编中国科学技术大学出版社4、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册中国电力出版社第二部分课程设计报告目录1课题简介 (2)1.1课题目的与任务 (2)1.2课题要求 (2)2 可编程控制器（PLC）简介 (2)2.1可编程逻辑控制器（PLC)的定义 (2)2.2PLC的组成 (3)2.3PLC控制的优越性 (3)3.硬件系统设计 (4)3.1控制器的选择 (4)3.2按钮的选择 (5)3.3霓虹灯与流水灯的选择 (5)3.4霓虹灯的I/O分配表 (5)3.5I/O接线图 (5)3.6主接线图 (6)3.7梯形图 (6)4软件编程设计 (12)4.1主程序整体逻辑 (12)4.2时间控制 (13)4.3广告屏中间8个灯管亮灯控制 (13)4.4广告屏四周的流水灯控制 (13)4.5步进控制 (13)实验与结果分析 (14)5.1实验的前期准备 (14)5.2实验的结果 (14)5.2.1广告屏1-8秒状态 (14)5.2.2广告屏18-26秒状态 (15)5.2.3广告屏28-36秒状态 (15)5.2.4广告屏56-64秒状态 (16)5.2.5广告屏复位状态 (17)6小结与体会 (18)参考文献 (19)附录（指令助记符） (20)1课题简介1.1 课题目的与任务以欧姆龙CPM1A型PLC为核心设计一个广告屏控制系统。

1.2 课题要求1、该广告屏中间8个灯管亮灭的时序为第1根亮→第2根亮→第3根亮→…→第8根亮，时间间隔为ls，全亮后，显示l0s，再反过来从8→7→…→1顺序熄灭。

全灭后，停亮2s，再从第8根灯管开始亮起，顺序点亮8→7→…→1，时间间隔为1s，显示20s。

再从l→2→…→8顺序熄灭。

全熄灭后，停亮2s，再从头开始运行，周而复始。

2、广告屏四周的流水灯共24只，4个l组，共分6组，每组灯间隔ls向前移动一次，且I～Ⅵ每隔一组灯为亮，即从I、Ⅲ亮→Ⅱ、Ⅳ亮→Ⅲ、V亮→Ⅳ、Ⅵ亮…，移动一段时间后(如30s)，再反过来移动，即从Ⅵ、Ⅳ亮→V、Ⅲ亮→Ⅳ、Ⅱ亮→Ⅲ、I亮…，如此循环往复。

3、系统有单步／连续控制，有启动和停止按钮。

4、系统日光灯管、白炽灯的电压及供电电源均为市电220V。

2 可编程控制器（PLC）简介2.1 可编程逻辑控制器（PLC)的定义可编程逻辑控制器简称PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）。

随着科学技术的发展，为适应多品种，小批量生产的需求而产生发展起来的一种新型的工业控制装置。

1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。

2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220V AC、110V AC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。

模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。

按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

1987年国际电工委员会（IEC）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种数字运算操作的电子的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。

它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。

”2.2 PLC的组成1. 中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，是PLC的核心起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU。

它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。

当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。

等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高PLC的可靠性，对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。

这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。

CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，I/O数量及软件容量等，因此限制着控制规模。

2.存储器系统程序存储器是存放系统软件的存储器；用户程序存储器是存放PLC用户程序应用;数据存储器用来存储PLC程序执行时的中间状态与信息，它相当于PC的内存。

3.输入输出接口（I/O模块）PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。

I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。

I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。

4.通信接口通信接口的主要作用是实现PLC与外部设备之间的数据交换（通信）。

通信接口的形式多样，最基本的有UBS,RS-232,RS-422/RS-485等的标准串行接口。

可以通过多芯电缆，双绞线，同轴电缆，光缆等进行连接。

5.电源PLC的电源为PLC电路提供工作电源，在整个系统中起着十分重要的作用。

一个良好的、可靠的电源系统是PLC的最基本保障。

一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

电源输入类型有：交流电源（220V AC或110V AC），直流电源（常用的为24VDC）。

2.3 PLC控制的优越性（一）可靠性高，抗干扰能力强PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。

高可靠性是电气控制设备的关键性能。

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。

从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。

此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。

在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

（二）硬件配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。

PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。

PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器，可以用于各种规模的工业控制场合。

除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。

加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。