1、辽 宁 工 业 大 学电气控制与PLC技术 课程设计（论文）题目： 基于罗克韦尔PLC的霓虹灯控制系统设计 院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： （签字）起止时间： 2015.7.6-2015.7.17 本科生课程设计（论文）I课程设计（论文）任务及评语院（系）： 教研室注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号 学生姓名 专业班级课程设计（论文）题目基于罗克韦尔PLC的霓虹灯控制系统设计课程设计（论文）任务课题完成的功能：6 个指示灯，模拟简易的霓虹灯运行过程：按下启动按钮后：(1)在 0-10 秒期间，各个指示灯按顺序依次点亮，每个点亮的时间为
2、 0.5秒；(2)在 11-20 秒期间，各个指示灯按逆序依次点亮，每个点亮的时间为 0.5秒；（3）在 21-30 秒期间，3 个红灯一起点亮 0.5 秒，熄灭后 3 个绿灯一起点亮 0.5 秒；（4）在 31-40 秒期间，6 个灯一起闪烁。以上过程均循环运行。设计任务及要求：1、采用罗克韦尔系列 PLC； 2、方案设计，I/O 分配表；3、硬件设计和软件开发； 4、运行结果分析；5、撰写课程设计说明书；进度计划 1、熟悉课程设计题目，查找及收集相关书籍、资料（2 天） ；2、设计系统的结构原理图（2 天） ；3、仪表、控制系统等设备的选型（2 天） ；4、程序开发及调试（5 天） ；5、
3、撰写课设论文（2.5 天） ；6、设计结果考核（0.5 天） ；指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日本科生课程设计（论文）II摘 要霓虹灯广告就是要充分利用霓虹灯的诸多特性, 来实现当代社会对霓虹灯的多样性、趣味性、艺术性和实用性的要求。在当前的都市照明中，对霓虹灯有着更高的要求，在控制上，要求稳定性越来越高，因为楼宇建筑较高，安装和维护越来越困难，如何快捷、可靠、简单的去控制，成为方案考虑的重点。本设计主要阐述了霓虹灯控制系统的设计原理、硬件结构、软件设计及与系统配套的数据和程序，提出一种新的通过罗克韦尔 PLC 控制霓虹灯的方案，能够使霓虹灯按
4、照预定的顺序进行闪烁，最后指出系统进一步优化的方法，实践证明该设计具有抗干扰性更强、方便灵活和稳定可靠的特点，在成本上也非常有竞争力。关键词：霓虹灯；罗克韦尔；PLC；控制系统本科生课程设计（论文）III目 录第 1章 绪论 .11.1 霓虹灯的发展 .11.2 罗克韦尔 PLC 技术 .1第 2章 霓虹灯控制的方案 .32.1 概述 .32.2 总体设计框图 .32.3 霓虹灯控制顺序 .4第 3章 霓虹灯控制系统硬件设计 .53.1 PLC ControlLogix 系统 .53.1.1 ControlLogix 控制器.63.1.2 ControlLogix 通信模块.63.1.3 Co
5、ntrolLogix I/O 模块.73.2 I/O 分配表 .73.3 外部接线图 .8第 4章 霓虹灯控制系统软件设计 .94.1 设计完成的功能 .94.2 ControlLogix 控制器硬件组态 .94.3 RSLinx Classic Gteway 添加通信驱动 .114.4 霓虹灯控制系统工作流程图设计 .124.5 霓虹灯控制系统程序设计 .12第 5章 系统测试与试验结果 .16第 6章 课程设计总结 .22参考文献 .23本科生课程设计（论文）IV本科生课程设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 霓虹灯的发展霓虹灯一般悬挂在城市建筑物的墙壁上，或者是矗立在建筑物的顶层，霓虹灯
6、是经济发展的标志，应该说城市越发展，霓虹灯就越多彩。 霓虹灯是由英文“氖灯” ，即“NEON SIGN”得来的， “霓虹”两字实际上是“NEON”的译音，而现在人们已经把“霓虹灯”当作专用词运用了。随着我国经济的快速发展，霓虹灯技术也越来越完善，为了满足社会需要，一些科研机构也加大了对霓虹灯的开发。霓虹灯工作原理简单的说，就是利用了气体通过电流时的放电现象，达到使气体发光的目的，自然界中如雷鸣闪电、电焊的电弧光就是这种放电现象。霓虹灯发光原理具体说，在真空密闭的玻璃管里，充入氖气、氩气或者是二者的混合气体后，有的色彩还需加入一定量的汞，在上千伏电压的作用下，经过瞬间的放电过程，即刻发出特定色彩
7、的光波。霓虹灯的发展可以追溯到英国物理学家和化学家法拉第对气体放电的研究，电流通过含有少量正负离子的气体时，受紫外线、宇宙射线、微量放射物质的作用，在足够高的外加电压作用下运动，并与中性气体分子碰撞后，使中性分子发生电离，因而离子的数目倍增。电流通过气体时还伴有发光现象，即所谓的辉光放电。其发光的颜色随所充气体的不同而不同。法拉第的理论及其在实验上的成就，为霓虹灯技术的发展奠定了坚实的基础。霓虹灯的玻璃管是经过火烤灯管，并将其造型后，将惰性气体，密封在真空玻璃管里，导电后可放射出多彩的光线。霓虹灯玻璃管大致有三个品种，透明管、彩色管、荧光粉管。透明的玻璃管简称明管，一般在管内充入氩气，通电后释
8、放大红色的光。彩色管简称彩管，有红、 绿、黄、蓝等颜色，在其管内一般只充氩气，通电后，即刻发出本身具有的颜色。白色的管是涂了荧光粉的管，简称粉管。根据荧光粉的化学性质的不同，使其自身具有多种特定的颜色，用火花检测器就可检测出来每根管是什么颜色的。霓虹灯可发出的颜色多达几十种，这些是最具代表性的颜色。1.2 罗克韦尔 PLC技术美国罗克韦尔自动化公司，简称 AB 公司，是全球最早生产 PLC 的厂家之一，也是全球 PLC 技术最为先进的厂家之一它与德国的西门子、日本的三菱、美国的本科生课程设计（论文）2GE 等多家公司一起促进了 PLC 技术的发展，罗克韦尔公司推出的功能更加灵活、方便的 Log
9、ix 5550，极大地丰富了可编程控制器的类型，能够进行系统的配置（包括处理器及选型） 、程序的筹划、程序的编程调试及运行，最后完成整个自动化系统的设计与运行。Rockwell Allen-Bradley 自从 20 世纪 70 年代开始生产可编程程序控制器以来，经过几十年的发展，形成了很大的生产规模。罗克韦尔自动化产品自 20 世纪 80 年代进入中国市场以来，在中国的年销售额以每年 30%的速度递增。据统计，其 PLC 在北美的市场占有率达 67%以上，而且在其它地区的占有率也在日益增长。AB 公司的 PLC 与其它公司的产品相比，除了性能好、可靠性高等特点之外，在通信网络、编程软件等方面
10、还具有独特的优势。PLC ControlLogix 在简单易于使用的环境下，实现了卓越的性能，堪称业内典范。ControlLogix 控制器最大存储容量可达 8 兆，支持过程密集型的应用和快速运动控制应用。可以根据应用要求，选用不同存储容量的控制器。CompactFlash 卡可做程序的移动存储。多种处理器、多种通讯模块和 I/O 可以混合使用，不受限制。不需要处理器执行 I/O 的桥接和路由，随着系统的增大，可用网络把控制分布到另外的机架。由罗克韦尔自动化开发的新版罗克韦尔 RSLogix 5000 可编程软件现在已经被翻译为汉语。韩语和日语三个版本。目前的最新版本包括 30 多个特快产品，
11、协助用户简化对控制和信息系统的编程、配置、维修以及故障处理。用户定义添加指针设计，用于提高标准化和改善代码重用。集成驱动配置，潜在使得设置更快，提高准确性及驱动系统易于维修。本设计采用罗克韦尔 PLC 来作为霓虹灯的控制系统，运用梯形图编程，按照霓虹灯的运行过程来设计程序，通过定时器来达到霓虹灯闪烁或切换的目的，并用 6 个指示灯来模拟这一过程，能够直观的观察现象。 本科生课程设计（论文）3第 2章 霓虹灯控制的方案2.1 概述随着中国经济的飞速发展，霓虹灯的品种、规格也已基本系列化，可供各种用途的选择，其质量已逐步向国际水平靠拢，随着中国加入 WTO，与国际水平的差距将越来越小，在不久的将来
12、必将赶超国际先进水平。在当前的都市照明中，对霓虹灯有着更高的要求，在控制上，要求稳定性越来越高，因为楼宇建筑较高，安装和维护越来越困难，如何快捷、可靠、简单的去控制，成为方案考虑的重点。所以本设计采用 PLC 来作为霓虹灯的控制系统，而正是 PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中有较为突出的优势，也成为霓虹灯控制系统选择 PLC 控制的主要原因，并且 PLC 还具有低成本、抗干扰性更强、方便灵活和稳定可靠等特点。2.2总体设计框图霓虹灯控制系统主要由启动按钮、罗克韦尔PLC控制器和指示灯构成。系统结构如图2.1所示。图 2.1 系统总体框图罗克韦尔 PLC控制器启动按钮指示灯 1指示灯 2指
13、示灯 3指示灯 4指示灯 5指示灯 6本科生课程设计（论文）4控制系统启动后，按下启动按钮，然后运行霓虹灯控制程序，6 个指示灯，模拟简易的霓虹灯运行过程。通过定时器的使用，控制指示灯的亮灭，使指示灯按照指定的控制过程闪烁。这些灯的亮灭，闪烁时间及流动方向等均可以通过 PLC 来达到控制的要求，此次设计为霓虹灯控制系统的设计，使用罗克韦尔 PLC 设计的基本步骤和方法，其主要内容包括课题的设计任务与要求，I/0 地址分配表，控制流程图，控制器硬件组态及梯形图编程等。ControlLogix 系统封装外形小巧且极具成本优势，不仅可提供离散、驱动、运动、过程和安全控制，还具有通信功能和最先进的 I
14、/O。系统采用模块化结构，因此可以高效地进行设计、构建和修改，从而大幅节省培训和工程设计成本，所以本设计围绕此系统进行设计。2.3霓虹灯控制顺序本设计使用 6 个指示灯，模拟简易的霓虹灯运行过程，按下启动按钮后：(1)在 0-10 秒期间，各个指示灯按顺序依次点亮，每个点亮的时间为 0.5 秒；(2)在 11-20 秒期间，各个指示灯按逆序依次点亮，每个点亮的时间为 0.5秒；（3）在 21-30 秒期间，3 个红灯一起点亮 0.5 秒，熄灭后 3 个绿灯一起点亮0.5 秒；（4）在 31-40 秒期间，6 个灯一起闪烁。以上过程均循环运行。本科生课程设计（论文）5第 3章 霓虹灯控制系统硬件
15、设计3.1 PLC ControlLogix系统本次课程设计中使用的是美国 Rockwell Allen-Bradley (AB) 公司的 PLC ControlLogix系统。ControlLogix 系统包括：ControlLogix控制器、适用于不同组合的用户存储器、RSLogix 5000编程软件、位于1756机架内的1756 ControlLogix I/O模块、用于网络通信的独立通信模块。图 3.1 罗克韦尔 PLC本产品适合顺序、过程、传动和运动控制的模块化、高性能控制平台，每个ControlLogix 处理器可以执行多个控制任务，减少所需要的控制器个数，这样，排错更快，可以分别触发多个周期任务以便达到更高的性能水平。不加限制地混合多个处理器、网络和 I/O，ControlLogix 平台的高性能，一部分源于作为快速NetLinx 网络操作的 ControlLogix 背板，ControlLogix 处理器，I/O 和通讯模块就像网络上的智能节点。通用的编程环境和 Logix 控制引擎，无论选用的平台和网络，通过使用通用的控制模型，都可以降低系统成本，简化集成。组态和编程是一致的，这样，不论开始的程序开发还是长远的系统维护，都可以少花力气。
