基于PLC的彩燈控制系統的設計

文/于淼 葫蘆島市建筑設計院有限責任公司 遼寧葫蘆島 125001

1、PLC 的結構與工作原理

1.1 PLC 的結構

PLC 實質上是一種工業控制計算機，比一般的計算機具有更強的與工業過程相連接的結構，以及更直接的適應于控制要求的編程語言。從硬件結構看，它也有中央處理器(CPU)模塊，輸入/輸出(I/O)模塊，電源等組成，可編程序控制器的基本組成。

1.2 PLC 的工作原理

PLC 有兩種工作方式，即RUN(運行)方式或STOP（停止）方式。在RUN 方式，通過執行反映控制要求的用戶程序來實現控制功能。在CPU 模塊的面板上用“RUN”LED 顯示當前的工作方式。

2、基于PLC 的彩燈控制系統的具體設計

2.1 工作原理與要求

利用PLC 實現對彩燈的控制，使彩燈系統結構簡單，變換形式多樣，可用較低的造價達到較好的效果。

本次設計的彩燈變換分為三種：常亮類負載、變換類負載及流水類負載。

常亮類負載是指彩燈中用來照明或起襯托作用的負載，其特點是只要彩燈投入工作，則這類負載長期接通。

變換類負載是指某些在整個工作過程中定時進行花樣變換的負載，如字形變換，色彩的變換或位置的變換之類。其特點是定時通斷，但頻率不高。

流水類負載則指變換速度快，其特點雖然也是定時通斷，但頻率較高。

對于常亮類負載，其控制十分簡單，只需一次接通。而對于變換類及流水類負載的控制，事跡只有在不同的時間段中通斷對應之路，便可實現花樣的變換。

2.2 工藝過程

（1）變換類負載：

點亮順序如下：前六秒按下表所示順序點亮，全亮5 秒：

然后按倒序熄滅，全滅2 秒，

按下順序點亮，全亮5 秒：

按倒序熄滅，全滅2 秒

（2）流水類負載：

在八個燈箱的周圍有8 組32 只顏色為赤、橙、黃、綠、青、藍、紫、白依次排開的流水燈。系統啟動后，按照1-8 的順序，間隔1s 一次點亮并循環。24s 后，按照從8-1 的順序，依次點亮并進行循環。再按照1—8 的順序循環往復，直至系統停止工作。

（3）系統用啟動按鈕和停止按鈕操作。

（4）各個彩燈的工作電壓均為220v.

2.3 硬件設計

2.3.1 S7-200 系列PLC 性能簡介

西門子公司的SIMATICS7-200 系列屬于小型可編程序控制器，可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復雜的自動化控制系統。

S7-200 的可靠性高。內置有高速計算器，告訴輸出，PID 控制器，RS-485 通信/編程接口，PPI 通信協議，MPI 通信協議和自由方式通信功能，I/O 端子排可以很容易地拆卸。最大可擴展到248 點數字量I/O，最多有26KB 程序和數據存儲空間。

2.3.2 編程元件地址分配

1.輸入/輸出繼電器地址分配

輸入/輸出繼電器地址分配

2.其他編程元件地址分配

其他編程元件地址分配

2.4 軟件設計

2.4.1 設計思想

在設計中，可以采用順序控制繼電器SCR，通過步進指令編程，但是需要使用大量的定時器。這里根據彩燈循環點亮的特點，采用移位寄存器指令編程，是非常方便的。這樣，彩燈點亮循環順序的改變，通過移位寄存器的左移或右移就可以實現。

8 組流水燈，每組流水燈可能有多盞燈，因為PLC 的帶負載能力有限，考慮通過接觸器的觸點來接通各組流水燈。

2.4.2 梯形圖設計

根據上述設計的要求，彩燈控制梯形：

2.4.3 STEP 7-Micro/WIN 編程軟件

STEP 7-Micro/WIN 是專門為S7-200 設計的在個人計算機Windows 操作系統下運行的編程軟件，它的功能強大，使用方便。CPU 通過PC/PPI 電纜或插在計算機中的CP5511 的通信卡與計算機通信。通過PC/PPI 電纜，可以在Windows 系統實現多主站通信方式。

2.4.4 程序的驗證

在PLC 硬件上有輸出指示燈，可以清楚的看出所有輸出是按預先設置閃爍。由此可以清楚的驗證所編程序的正確性。