基于PLC的生日快樂祝福霓虹燈設計

熊蜀軍

摘要

本文根據一個典型的霓虹等控制需求，設計了基于PLC的生日快樂祝福霓虹。當使用者按下開關之后，霓虹燈可以按照既定的邏輯控制字體等、周邊彩燈按照閃爍、流水、常亮的方式醒目亮起。此外，通過霓虹燈的程序改寫，還可以進行多種亮起效果進行定義，通過使用PLC進行整個控制系統的設計，可以明顯感受到使用PLC進行控制系統設計的各項優點。

【關鍵詞】PLC 霓虹燈 控制

1 引言

霓虹燈系統主要考慮到是一種民用的廣告牌產品，工作過程中不需要專業人員的維護，因此內部的邏輯程序應一次性編程完畢，操作人員只需要打開開關即可，無需其他操作。本文以了一個經典的生日祝福霓虹燈為例，來說明其通過PLC控制的全過程。具體要求如下：該霓虹燈由四個字體“節”、“日”、“快”、“樂”作為主體組成，每一個字體的四周有6個彩色的小燈，每一個字體的上方和下方分別有5組彩燈，霓虹燈的動作邏輯如下：

（1）用4個霓虹燈分別做成“節日快樂”4個字，當按下啟動開關時，4個霓虹燈開始閃爍，每次亮0.5秒，滅0.5秒，按下停止開關燈滅。

（2）“節日快樂”4個字，每個字周圍有6個彩燈，ABCDEF，將啟動開關合上，6個彩燈同時亮1秒，接著按順時針方向各亮I秒;接下來再同時亮1秒，接著按逆時針方向各亮1秒，然后按此順序重復執行，按下停止開關，所有燈滅。

（3）4個字上下各有5個彩燈，上下對應彩燈亮滅一致，①②③④⑤，啟動開關合上，從③開始亮1秒滅，②④亮1秒滅，①⑤亮1秒滅，接著再從③開始亮1秒滅，按此順序重復執行，按下停止開關燈滅。

2 總體系統設計

對于霓虹燈控制系統而言，被控對象主要為指示燈，外圍輸入的數字量信號主要為操作按鈕信號，由于霓虹燈的控制邏輯較為復雜，雖然本系統的功能比較簡單，仍然在設計時充分考慮控制系統的可靠性性能。當然，一套控制系統的優劣不光以優秀的性能作為評價標準，較高的經濟性也需要充分考慮。通過以上介紹，可以總結出本系統的主要硬件結構示意圖，見圖1所示。

3 硬件設計

3.1 PLC系統的I/O地址分配

在本系統中，PLC作為處理外圍傳感器信號進行控制的“心臟”，所有的外圍輸入信號都需要合理的進行分配，對輸入信號、輸出信號的數量、類型進行統計，根據統計結果，才能準確的選定PLC的型號。以主要輸入信號為例，如表1所示。

3.2 PLC選型

根據PLC的外圍I/O信號的數量以及本系統的功能要求，考慮到經濟性原則以及性能可靠性原則，本設計計劃選取西門子S7-200系列的PLC主控模塊，根據西門子S7-200系列產品的樣本可知，該系列產品按照外圍I/0數量的點數不同以及產地不同，僅CPU模塊就分為數十種模塊型號，例如CPU211、CPU224、CPU226等，由于S7-200系列的PLC運算能力以及可靠性幾乎相差無幾，而且點數不同其模塊價格也有較大的差異。例如西門子CPU226具備24輸入/16輸出能力，其產品的價格達到三千多元，而最小的CPU221則集成了6輸入/4輸出能力，其產品價格不到千元。

3.3 PLC控制原理圖的設計

PLC的控制原理圖設計時，需要嚴格按照PLC的外圍I/O地址分配結果以及PLC的對應型號接線圖進行，對PLC的接線方式根據樣本手冊進行詳細的核對。

4 軟件設計

PLC的軟件編程一般采用梯形圖編程方式實現，對于較為復雜的編程任務，往往需要根據實際工作流程繪制程序流程圖來指導編程過程。如圖2所示。

在圖2中，生日彩燈先是全亮，然后演示之后全滅，接下來就會依次點亮生日和ABCDEF等等幾個字母以及數字123456。具體效果如圖3所示。

參考文獻

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