基于PLC技术的霓虹灯控制设计.doc

1、湘潭职业技术学院 刘志平 摘 要随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣和发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为展现自己的形象和产品,一般都会采用通过霓虹灯广告屏来这种广告手法，所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间等诸多控制问题，如何去快捷、可靠、简单的去控制，成为人们考虑的重点，在这我认为PLC最适合去解决这些问题，因为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。并且PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的方面具有比较突出的优势，在现实中人们也是多通过PLC去控制霓虹灯的。关键词

2、：PLC；霓虹灯；变压器；控制系统；音乐播放系统19目 录摘要第1章 绪论1 1.1课题研究意义1 1. 2霓虹灯的起源11.3霓虹灯的现状与发展11.4 PLC的简介1第2章 总体方案设计3 2.1具体方案32.2方案的可行性4第3章 硬件设计53.1电子变压器的设计53.2 硬件的选择7 3.2.1 PLC的选择7 3.2.2 高压线的选择7 3.2.3 其他元器件的选择83.3外部接线图8第4章 软件设计94.1流程图94.2地址分配表 104.3程序的仿真实验11结论14参考文献15致谢16附录17第1章 绪 论1.1课题研究意义随着社会主义市场经济的不断发展，企业的竞争也越发激烈。企

3、业为了展现自己的形象和产品，各种形式的广告铺面而来，霓虹灯广告屏也是一种非常常见的宣传形式。这就引出了我们该如何更好的去控制霓虹灯来实现各种动作，成为人们考虑的重点，在这里我觉得PLC最合适，因为PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、配套齐全、功能完善、适用性强等特点。这就是我选题的的意义。1.2霓虹灯的起源霓虹灯始源于法国又称氖气灯或年红灯，是一种气体放电管。在1907年至1910年期间，科学家克洛德和林德发明的液态空气分馏减缓了气体的消耗速度，同时也使它的颜色丰富起来，目前被广泛用于广告、招牌、标识、景观、装饰亮化。在现代生活中，霓虹灯作为广告装饰光源，将向高品质方向发展，在目前技术条件下，还

4、没有一种新光源可全面替代，仍具有独特的生命力。1.3霓虹灯的现状与发展 内霓虹灯的发展很迅猛，各种霓虹灯广告随处可见，但真正有营业执照承接工程的单位只占市场的30%，大部分都是些专业性不强，产品质量不过关，售后不到位的单位。 以前霓虹灯几乎使用的为普通玻璃管、普通电极，随着经济的发展，技术的进步，高铅玻璃管、陶瓷环电极、三基色粉管等各种材料逐渐走向市场，使人们的生活更加精彩、亮丽。霓虹灯营造出夜间城市的绚丽多姿和繁华，俨然成为了现代化城市商业繁荣的标志之一。1.4 PLC的简介可编程序控制器，英文称Programmable Logic Controller，简称PLC。它是一个以微处理器为核心

5、的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。1.4.1 PLC的特点(1)可靠性高，抗干扰能力强工业生产一般对控制设备要求很高，应具有很强的抗干扰能力和高的可靠性，能在恶劣的环境中可靠地工作，平均故障间隔时间长，故障修复时间短。2）编程简单，使用方便这是PLC优于微机的另一个特点。目前大多数PLC采用继电控制形式的“梯形图编程方式”，即有传统控制线路的清晰直观，又适合电气技术人员的读图习惯和微机应用水平，易于接受，与常用

6、的汇编语言相比，更受欢迎。3）扩充方便，组合灵活PLC产品具有各种扩充单元，可以方便地适应不同工业控制需要的不同输入输出点及不同输入输出方式的系统。为了适应各种工业控制需要，除了一些小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各个模块连接起来，系统的模块和功能可根据用户的需要自行组合。4）丰富的I/O接口模块为了实现与工业生产过程控制中的各种工业现场设备的相互连接，PLC除具有普通计算机的基本部分（如CPU，存储器等）外，还有丰富的I/O接口模块。对不同的工业现场信号（交流或直流，开关量或模拟量，电压或电流，脉冲或

7、电位，强电或弱电），设计有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备直接连接。由于PLC是工业控制的专用计算机，其结构紧密、坚固、体积小巧，并由于具备很强的抗干扰能力，使之易于装入机械设备内部，因而成为实现“机电一体化”较理想的控制设备。由于PLC具备了以上特点，它把微计算机技术与继电器控制技术很好地融合在一起，最新发展的PLC产品，还把直接数字控制（DDC）技术加进去，并具有监控计算机联网的功能。因而它的应用几乎覆盖了所有的工业企业，既能改造传统机械产品成为机电一体化的新一代产品，又适用于生产过程控制，实现工业生产的优质、高产、节能与降低成本。第2章 总体设计方案2.1具体的方案本设计具体的方案

8、：在高楼外墙设计一串霓虹灯字语，并由PLC来控制其具体内容如图2-1所示，具体内容如下：霓虹灯开始工作上和善字亮，同时边框流水灯I亮，2秒后若和水字亮边框流水灯II亮，上和善字灭，边框流水灯I灭，2秒后厚和德字亮，同时边框流水灯III亮，若和水字灭，边框流水灯II灭，再过2秒载和物字亮，同时边框流水灯IV亮，厚和德字灭，边框流水灯III灭，再过2秒 上善若水 亮，同时边框流水灯V亮，载和物字灭，边框流水灯IV灭，再过2秒 厚德载物 亮，同时边框流水灯VI亮，上善若水 灭，边框流水灯V灭，再过2秒 流水框灯全亮，上善若水，厚德载物亮并闪烁 厚德载物 灭，边框流水灯VI灭。2秒后 上字亮，同时边框

9、流水灯I亮，流水框灯全灭，上善若水，厚德载物灭1秒后，“善”字亮，同时边框流水灯II亮，“上”字灭，边框流水灯I灭，1秒后“若”字亮，同时边框流水灯III亮，“善”字灭，边框流水灯II灭，1秒后“水”字亮，同时边框流水灯IV亮，“若”字灭，边框流水灯III灭，1秒后“厚”字亮，同时边框流水灯V亮，“水”字灭，边框流水灯IV灭，1秒后“德”字亮，同时边框图2-1霓虹灯分布图流水灯VI亮，“厚”字灭，边框流水灯V灭，再过0.5秒，边框流水灯VI灭，再过0.5秒，“载”字亮，同时边框流水灯全亮，“德”字灭，再过0.5 秒，边框流水灯全灭，再过0.5秒，“物”字亮，边框流水灯全亮，“载”字灭，再过0.

10、5秒边框流水灯全灭，再过0.5秒，“物”字灭，上和善字亮，边框流水灯I亮，如此循环。 第3章 硬件设计3.1电子变压器的设计常见的霓虹灯变压器有两种：磁漏变压器和电子变压器。磁漏变压器与普通变压器有同样的结构，在铁芯上绕上初级和次级线圈，同样在铁芯窗口的中间部位增加了一个普通变压器所没有的磁分路，这个磁分路用小的硅钢片叠合而成，且与铁芯之间有空气隙，有意让铁芯中的磁通能通过这一分路漏出铁芯。其作用相当于在变压器上安装一个安全阀，当次级电流增加时，铁芯中的磁通就会被这磁分路所旁路，只有少数磁通与次级线圈相联系，使次级的感应电动势减小，从而使磁漏变压器获得了霓虹灯变压器所需的保持灯管电流不变的特性

11、。实际上，灯管的寿命与电极的性能和结构有着紧密的联系。所有的气体放电灯，除应保持必要的真空度外，更重要的是其电极的发射性能及电极的使用寿命。磁漏变压器通过长期的使用和改进，设计及制作工艺都以达到完善和成熟。它的性能可靠，工作稳定，被广泛使用。磁漏式霓虹灯变压器功率高，重量大，虽然具有工作稳定可靠，负载能力强，但磁漏变压器需要耗费大量的铜与钢，笨重且价高，安装困难，而且功率因数仅为0.5左右。在电力资源日益紧张的今天，传统的磁漏式霓虹灯变压器正在被低能、体积小、重量轻的电子式霓虹灯变压器所取代。 电子式霓虹灯变压器一般6米的功率不大于80W，12米的功率不大于105W，大型霓虹灯工程中能大幅度节

12、约电力资源，且方便安装维护，但也有缺点，主要是可靠性差、亮度低、恒流性能弱，其中以可靠性问题最为突出。电子变压器原理并不复杂，所用之电经过整流滤波后得到300V左右的直流电压，然后通过逆变电路，将直流电转为高频交流电，再经升压变压器升压到很高的得电压供霓虹灯启辉工作电路通常设置有保护电路，以保证霓虹灯管开路或短路等异常情况时电路的安全。用电子技术制成的霓虹灯电子变压器，在霓虹灯工程中得到广泛应用，相当大范围内取代了传统的磁漏变压器。实际上，灯管的寿命与电极的性能和结构有着紧密的联系，所有的气体放电灯，除了应保持必要的真空度外，更重要的是其电极的发射性能及电极的使用寿命。变压器通过霓虹灯专用高压

13、绝缘线、杜美丝与玻璃管内电极相连。常见的高压线有两种：一是普通高压线这种高压线价格便宜，但塑料易老化，室外使用不久塑料就要老化易引起拉火等，安全性较差。另一种硅橡胶绝缘高压线，是目前较理想的霓虹灯连接线安全性强，可靠性好。霓虹灯电子变压器出现故障大多数原因是功率管损坏，功率管的选择直接关系到霓虹灯电子变压器的可靠性，用图1-1线路不同T1、T2功率管带不同长度霓虹灯管做比较试验，结果见表3-1表中负载是12霓虹灯管，全亮电压/电流是指霓虹灯电子变压器刚好使整个负载长度都点亮时的输入交流电压/电流，而正常亮度电压/电流指霓虹灯电子变压器是整个负载长度都达到正常亮度时的输入交流电压/电流。从表3.1可以得到如下结论：不同的功率管带负载的能力是不一样的，随着负载长度的增加霓虹灯电子变压器的全亮电压/电流及正常亮度电压/电流均增加，D1403、BU508、BUT11A都具有带6-8米负载能力，即使D1403、与BU508混合使用，其全亮及正常亮度电压/电流也没有多大改变，输入电压高达220V时电子变压器也能正常工作。保护电路的设计直接影响霓虹灯电子变压器可靠性。霓虹灯在使用过程中难免会出现灯管破裂、灯头线脱落、潮湿天气高压对地打火等异常现象，导致