【正文】 用途的選擇，其質(zhì)量 也 已逐步向國(guó)際水平靠攏，隨著我國(guó)加 入 WTO 與國(guó)際水平的差距將越來(lái)越小，在不久的將來(lái)必將趕超國(guó)際先進(jìn)水平 。而 PLC 控制系統(tǒng)對(duì)于霓虹燈的影響，也將深遠(yuǎn)長(zhǎng)久。 所以我選擇此課題作為研究對(duì)象。 課題霓虹燈的起源 霓虹燈的起源要追溯到英國(guó)化學(xué)家和物理學(xué)家法拉第對(duì)氣體的實(shí)驗(yàn)與研究，電流通過(guò)含有少量正負(fù)離子的氣體時(shí)，受到宇宙射線，紫外線，微量放射物質(zhì)的作用，在足夠高的外電壓作用下運(yùn)動(dòng) ，與中性氣體分子碰撞，使中性分子發(fā)生電離，從而 使離子的數(shù)目倍增，產(chǎn)生輝光放電。即電流通過(guò)氣體時(shí)伴有的發(fā)光現(xiàn)象。其發(fā)光的顏色也會(huì)隨著填充氣體的不同而不同。 法拉第的理論和在 實(shí)驗(yàn)上所作出的貢獻(xiàn)，為霓虹燈技術(shù)的發(fā)展奠定了可靠 的 理論 基礎(chǔ)。 讓電燈像天上彩虹一樣，發(fā)出七彩的光來(lái)！這個(gè)大膽而新鮮的想法，在英國(guó)著名化學(xué)家拉姆賽的腦子里醞釀了好長(zhǎng)時(shí)日了。拉姆賽為此進(jìn)行了不懈的研究和試驗(yàn)，直到 １８９８ 年 ６ 月的一個(gè)晚上，奇跡終于發(fā)生了！在拉姆賽的試驗(yàn)室里，他和他的助手們?cè)谡婵詹ＡЧ芾镒⑦M(jìn)一種稀有的氣體，然后把封閉在真空玻璃管中的兩個(gè)金屬電極，連接在高壓電源上。這時(shí)，拉姆賽預(yù)想的奇跡出現(xiàn)了，真空玻璃管內(nèi)的稀有氣體不僅可以導(dǎo)電，最重要的是玻璃管呈現(xiàn)出迷人的紅光。這就是全世界第一支霓虹燈。拉 姆賽所注入玻璃管內(nèi)的稀有氣體，就是現(xiàn)在我們所說(shuō)的氖氣。在當(dāng)時(shí)，拉姆賽給它起了個(gè)名稱叫“Ｎｅｏｎ”（即“新”的意思）。以后，拉姆賽繼續(xù)他的這項(xiàng)研究，先后發(fā)現(xiàn)氙氣 2 能發(fā)出白光，氬能發(fā)出藍(lán)光，氦能發(fā)出黃光，氪能發(fā)出深藍(lán)光。由于這些燈光五顏六色，色澤紛呈，好似雨后天上的彩虹。根據(jù)拉姆賽第一次為這種燈的氣體命名的“Ｎｅｏｎ”讀音，人們便把這種燈，統(tǒng)稱為“霓虹燈”了。 霓虹燈自從 1910 年問(wèn)世以來(lái)，就一直在發(fā)展進(jìn)步。它是利用特殊的低氣壓冷陰極輝光放電發(fā)光的點(diǎn)光源，不同于其他的弧光燈。霓虹燈的光色是由充入惰性氣體的光譜特性 決定的。充入氖氣，霓虹燈會(huì)發(fā)紅色光，充入氬氣及汞，霓虹燈會(huì)發(fā)藍(lán)色 等光。 最早的霓虹 燈首先應(yīng)用于軍事，當(dāng)時(shí)主要用來(lái)做信號(hào)燈，第二次世界大戰(zhàn)前夕，新型發(fā)光的材料被研究 了出來(lái)。這種材料 不僅 發(fā)光效率很高，而且能發(fā)出不同顏色的光，也就是我們俗稱的熒光粉。 自從 熒光粉被應(yīng)用在了霓虹燈 中 ，霓虹燈的亮度有了明顯的提高，而且燈的顏色也 變得 更加的絢麗多彩，五光十色，同時(shí)大大提高了燈的制作工藝。在二戰(zhàn)結(jié)束后，霓虹燈得到了迅猛的發(fā)展，被商人廣泛應(yīng)用于廣告和商店的裝飾 中 。 課題的發(fā)展與現(xiàn)狀 目前， 霓虹燈市場(chǎng)比較混亂，各種各樣的制 作單位都有，其中有營(yíng)業(yè)執(zhí)照的單位只占市場(chǎng)的 30%，這類單位有自己獨(dú)特的設(shè)計(jì)風(fēng)格，信譽(yù)過(guò)關(guān)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，后期維護(hù)到位，是廣大用戶的首選單位。剩余的就是沒有營(yíng)業(yè)執(zhí)照甚至沒有任何證件的單位，這類單位的專業(yè)性不強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量和后期維護(hù)不到位，建議用戶不要選擇這類單位。 霓虹燈制作是一個(gè)專業(yè)性很強(qiáng)的行業(yè)，正規(guī)的單位產(chǎn)品質(zhì)量好，使用壽命長(zhǎng)?？墒且恍]有執(zhí)照的霓虹燈公司給用戶感覺霓虹燈很容易損壞。其實(shí)霓虹燈的壽命比日光燈還要長(zhǎng)，為了廣大消費(fèi)者的利益，請(qǐng)大家選擇有執(zhí)照，有能力，有信譽(yù)的單位。 以前的霓虹燈制造企業(yè)幾乎全部都 是用普通的玻璃管，普通的電極，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，高鉛玻璃管、三基色分管等越來(lái)越廣泛的走進(jìn)人們的生活，使人們的生活更加絢麗多彩。霓虹燈 以它獨(dú)特的魅力為夜間城市的購(gòu)物中心招來(lái)顧客，給文化娛樂(lè)中心吸引游客營(yíng)造氛圍。霓虹燈給夜間城市添上了一層魅力的外衣，它已成為現(xiàn)代城市商業(yè)繁榮的標(biāo)志之一。 未來(lái)的世界變化莫測(cè)， 霓虹燈 的發(fā)展越來(lái)越趨向節(jié)能，環(huán)保這一方向 。有創(chuàng)意的設(shè)計(jì) 、 有新意的題材 將會(huì)成為今后霓虹燈的設(shè)計(jì)理念。 3 第 2 章 霓虹燈 的 PLC 控制系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì)方案 霓虹燈的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概況 本設(shè)計(jì)之所以采用 PLC控制系統(tǒng)是因?yàn)?PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 早期的可編程控制器稱作 可編程邏輯控制器 （ Programmable Logic Controller） ，它主要用來(lái)代替 繼電器 實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用 微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 的工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種 裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（ Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱 PLC。 PLC 從誕生至今，僅有 30 年的歷史，但是得到了異常迅猛的發(fā)展，并與 CAD/CAM、機(jī)器人技術(shù)一起被 譽(yù)為當(dāng)代工業(yè) 自動(dòng)化的三大支柱。 PLC 具有以下特點(diǎn)： （ 1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高 PLC 專門為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)，具有很高的可靠性。 PLC 具有較高的抗干擾抗干擾能力，因此運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強(qiáng)。與繼電器接觸裝置和通用計(jì)算機(jī)相比， PLC更能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。 （ 2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng) PLC 及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。當(dāng)控制要求改變時(shí)，可用編程器離線或者在線來(lái)更改程序，一個(gè) PLC 用于不同的控制對(duì)象，只是輸入、輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。 在 PLC 構(gòu)成的控制系 統(tǒng)中，只需在 PLC 的端子上接入相應(yīng)的輸入 /輸出信號(hào)線即可，不需要諸如繼電器之類的物理電子器件和大量且繁雜的硬接線線路。 PLC 的輸入 /輸出可直接和強(qiáng)電相連接。 （ 3）編程方便，易于使用 PLC 是廣大 用戶 使用 的設(shè)備， PLC 的設(shè)計(jì)者要全面的 考慮到現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，因此 PLC 程序的編制采用梯形圖或 簡(jiǎn)單 的 指令 控制 形式。梯形圖與繼電器原理圖 相類似，這種編程語(yǔ)言 非常形象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí) ，只 需要具有相關(guān)的電工知識(shí)就可在短時(shí)間內(nèi)掌握 。 （ 4）功能完善 4 現(xiàn)在 PLC 不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、步 進(jìn)控制功能，還能完成 A/D 轉(zhuǎn)換、 D/A轉(zhuǎn)換、模擬量處理、高速計(jì)數(shù)、聯(lián)網(wǎng)通信等功能， 可以通過(guò)上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示、報(bào)警、記錄，使控制水平大為提高。所以 ， PLC 具有很 強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠很好地滿足各種類型控制的需要，是目前工廠中應(yīng)用最廣的自動(dòng)化設(shè)備。 （ 5）體積小、維護(hù)操作方便 PLC 的 體積 相對(duì)來(lái)說(shuō)較 小，質(zhì)量 也比較 輕， 非常 便于安裝 和調(diào)試 。 PLC 的輸入 /輸出系統(tǒng)能夠 很直接 地 反映現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化情況，還能通過(guò)不同 方式直觀地反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、 I/O 點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，對(duì)此均有明確 的 指示，非常有利于運(yùn)行和維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控 和維修 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求與主要內(nèi)容 本課題以霓虹燈控制系統(tǒng)為研究對(duì)象，采用 PLC做為霓虹燈控制系統(tǒng)的控制器，對(duì)霓虹燈控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和功能、系統(tǒng)硬件組成、監(jiān)測(cè)和控制軟件進(jìn)行分析，提出霓虹燈控制系統(tǒng)的各組成模塊及詳細(xì)的硬件模塊設(shè)計(jì)方案，并對(duì)控制方式進(jìn)行設(shè)計(jì)和程序的編寫，監(jiān)測(cè)方面通過(guò)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)，能夠?qū)?PLC對(duì)霓虹燈控制系統(tǒng)的控制實(shí)時(shí)監(jiān)控。 （ 1）設(shè)計(jì)要求畫出本系統(tǒng)的控制系統(tǒng)框圖，硬件接線圖； （ 2）對(duì)硬件部分進(jìn)行選型（包括 PLC、各種傳感器及其 外圍設(shè)備、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器件等）； （ 3）編寫控制程序； （ 4）在機(jī)房對(duì)所編寫的程序進(jìn)行調(diào)試； （ 5）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，論文要符合學(xué)校關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)的規(guī)范要求。 霓虹燈的外觀圖 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，繪制出霓虹燈的外觀圖 ， 其中， 1 到 18 號(hào)為 18 個(gè)流水燈，中間為 4 個(gè)字形燈，其寓意不言而喻。為雅安祈福，為在地震中熱情伸出雙手的人們致敬。其具體圖形 如下圖 所示。 5 圖 霓虹燈的外觀圖 霓虹燈的閃爍變化過(guò)程 其中， 1 到 18 圍成一個(gè)心形燈，其能按照一定的順序逐漸點(diǎn)亮或者熄滅 ，并且中間的四字也能同時(shí)閃爍。用 PLC 對(duì)該霓虹燈實(shí)現(xiàn)控制，其具體方式 如下： （ 1）首先，心形中間四字“祈”、“福”、“雅”、“安”逐漸點(diǎn)亮，間隔為 1s，之后常亮。 （ 2）周圍的心形燈從 1 到 18 號(hào)逐漸點(diǎn)亮，間隔 1s，隨后從 18 到 1 號(hào)逐漸熄滅，間隔為 1s。 （ 3）周圍的心形燈以 1 號(hào)和 10 號(hào) 為對(duì)稱軸， 左側(cè) 從 1 到 10 號(hào)逐漸點(diǎn)亮，右側(cè)從18 到 10 號(hào)逐漸點(diǎn)亮，間隔為 1s。 （ 4）周圍的心形燈以 1 號(hào)和 10 號(hào)為對(duì)稱軸，左側(cè)從 1 到 10 號(hào)逐漸熄滅，右側(cè)從18 到 10 號(hào)逐漸熄滅，間隔為 1s。 （ 5） 從（ 2）步驟開始一直循環(huán)。 （ 6）系統(tǒng)霓虹燈字，白熾燈的電壓及供電電源均為 220V。 PLC 控制系統(tǒng)功能圖概念及構(gòu)成規(guī)則 功能圖又稱 為 狀態(tài)圖，它是一種 能夠準(zhǔn)確描述順序控制系統(tǒng)的圖形方式， 專用于工3 1 2 18 17 16 4 5 6 7 8 12 10 9 15 11 13 14 祈 福 雅 安 6 業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的一種功能性語(yǔ)言，能 夠 直觀地顯示出工業(yè)控制中基本順序步驟。 功能圖的主要元素主要包括以下幾個(gè)方面： （ 1） 狀態(tài) 初始狀態(tài)：它是功能圖的起點(diǎn)，任何一個(gè) 控制系統(tǒng) 都 至少要有一個(gè)初始狀態(tài)。初始狀態(tài)的圖形符號(hào)為雙線的矩形圖。但有 的時(shí)候?yàn)榱朔?便 也 會(huì) 用單線矩形框或一條橫線表示開始。 工作狀態(tài)：它是控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)是否運(yùn)行，狀態(tài)可分為動(dòng) 狀態(tài)和靜 狀 態(tài)兩種。 動(dòng)狀態(tài)是指當(dāng)前正在運(yùn)行的狀態(tài)，靜狀態(tài)是 指 沒有運(yùn)行的狀態(tài)。 在每個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)下，可能會(huì)出現(xiàn) 與狀態(tài) 相 對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。 （ 2） 轉(zhuǎn)移 用有向線段表示轉(zhuǎn)移的方向。兩個(gè)狀態(tài)之間的有向線段上 用一段橫線表示轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移是一種條件，當(dāng)此條件成立時(shí)， 就 成為轉(zhuǎn)移使能。該轉(zhuǎn)移如果能夠使?fàn)顟B(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，則稱 之 為觸發(fā)。一個(gè)轉(zhuǎn)移能夠 稱之為 觸發(fā)必須滿足：狀態(tài)為動(dòng)狀態(tài)及轉(zhuǎn)移使能。轉(zhuǎn)移條件是指使系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)向另一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移 的必要條件，通常用文字、邏輯方程及符號(hào)來(lái)表示。 繪制功能圖必須滿足 下面 4 條規(guī)則： （ 1） 狀態(tài)與狀態(tài)不能相連，必須用轉(zhuǎn)移分開。 （ 2） 轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能相連，必須用狀態(tài)分開。 （ 3） 狀態(tài)與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與狀態(tài)之間的連接 應(yīng)采用有向線段，從上向下畫時(shí)，可