【正文】 繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 基于 PLC 的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 院、系 (站 )： 機(jī)電工程系 學(xué)科專業(yè)： 機(jī)電一體化 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2021 年 09 月 Ⅰ 基于 PLC 的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 摘 要 隨著改革的不斷深入 ,社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷繁榮和發(fā)展 ,大中小城市都在進(jìn)行亮化工程。企業(yè)為展現(xiàn) 自己的形象和產(chǎn)品 ,一般都會(huì)采用通過霓虹燈廣告屏來這種廣告手法，所以當(dāng)我們夜晚走在大街上 ,馬路兩旁各色各樣的霓虹燈廣告隨處可見。這就涉及到如何去控制霓虹燈的亮滅、閃爍時(shí)間及流動(dòng)方向等諸多控制問題，如何去快捷、可靠、簡(jiǎn)單的去控制，成為人們考慮的重點(diǎn)，在這我認(rèn)為PLC 最適合去解決這些問題，因?yàn)?PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。并且 PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的方面具有比較突出的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)實(shí)中人們也是多通過 PLC 去控制霓虹燈的。 關(guān)鍵詞： 西門子 S7200； 霓虹燈； 發(fā)展?jié)摿? Ⅱ 目 錄 目 錄 ..................................................................................... 0 第一章 、緒論 ....................................................................... 1 選題意義 ..................................................................................... 1 霓虹燈的起源 ............................................................................. 1 霓虹燈的現(xiàn)狀與發(fā)展 ................................................................. 2 第二章、 霓虹燈變壓器的設(shè)計(jì) .............................................. 3 霓虹燈的工作原理 ...................................................................... 3 霓虹燈的結(jié)構(gòu)與部件 .................................................................. 3 高可靠性霓虹燈的設(shè)計(jì) .............................................................. 6 第三章、可編程序控制器簡(jiǎn)介 （ PLC） ............................. 10 PLC 簡(jiǎn)介 .................................................................................. 10 PLC 的結(jié)構(gòu) .............................................................................. 10 PLC 的工作原理 ....................................................................... 11 PLC 的應(yīng)用特點(diǎn) ....................................................................... 14 第四章、 霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................ 16 需求分析 ................................................................................... 16 PLC 接線圖 .............................................................................. 17 I/O 分配表及 PLC 型號(hào)選擇 ................................................... 18 控制流程的設(shè)計(jì) ........................................................................ 19 Ⅲ 梯形圖的設(shè)計(jì) ........................................................................... 20 第五章、系統(tǒng)測(cè)試 ................................................................ 24 調(diào)試仿真 ................................................................................... 24 程序運(yùn)行原理說明 .................................................................... 25 總 結(jié) ..................................................................................... 27 致 謝 ..................................................................................... 28 參考文獻(xiàn) ............................................................................... 29 西安工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 1 第一章 、緒論 選題意義隨著改革的不斷深入 ,社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷 繁榮和發(fā)展 ,大中小城市都在進(jìn)行亮化工程。企業(yè)為展現(xiàn)自己的形象和產(chǎn)品 ,一般都會(huì)采用通過霓虹燈廣告屏來這種廣告手法，所以當(dāng)我們夜晚走在大街上 ,馬路兩旁各色各樣的霓虹燈廣告隨處可見 ,一種是采用霓虹燈管做成的各種形狀和多種彩色的燈管 ,另一種為日光等管或白熾燈管作為光源 ,另配大型廣告語或宣傳畫來達(dá)到宣傳的效果，大部分是采用霓虹燈。這就涉及到如何去控制霓虹燈的亮滅、閃爍時(shí)間及流動(dòng)方向等諸多控制問題，如何去快捷、可靠、簡(jiǎn)單的去控制，成為人們考慮的重點(diǎn)，在這我認(rèn)為 PLC 最適合去解決這些問題，因?yàn)?PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便 、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。并且 PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的方面具有比較突出的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)實(shí)中人們也是多通過 PLC 去控制霓虹燈的。 以上就是我選擇此題目作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要意義。 霓虹燈的起源 霓虹燈是由英文 “氖燈 ”，即 “NEON SIGN”得來的， “霓虹 ”兩字實(shí)際上是“NEON”的譯音，而現(xiàn)在人們已經(jīng)把 “霓虹燈 ”當(dāng)作專用詞運(yùn)用了。 霓 虹燈 始源于 法國(guó) 。當(dāng)時(shí)所用的燈體玻管的直徑為 45毫米，先將玻璃管彎制成所需的文字或圖案，然后再用 1只電壓為 1萬多伏的變壓器供電，使之發(fā)光。當(dāng)時(shí)，燈管兩端電極采用石墨制成，內(nèi)部充入氮?dú)饣蚨趸細(xì)怏w，前者會(huì)發(fā)紅光，后者發(fā)白光。由于這兩種氣體較活潑，很容易和石墨電極起化學(xué)反應(yīng)，陰極濺散出的 石墨 很快在玻璃管內(nèi)壁形成黑色薄膜層，并大量吸收充入燈管內(nèi)的氣體，使燈管的充氣壓力很快下降，致使霓虹燈的壽命很短。當(dāng)時(shí)為了解決這個(gè)問題，特在霓虹燈管上加 1個(gè)特殊的電磁閥門，并在霓虹燈使用一段時(shí)間以后再往燈內(nèi)重新補(bǔ)充一定量的氣體，但這樣做并未能在根本上克服上述缺陷。因此，這種燈不 西安工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 2 僅壽命短、制作工藝復(fù)雜，而且造價(jià)昂貴，很難普及。 在 1907年至 1910年期間，科學(xué)家 克洛德 和林德發(fā)明了液態(tài)空氣分餾。利用這一發(fā)明，在霓虹燈內(nèi)充入一定的惰性氣體，這樣就明顯減緩了氣體在燈管內(nèi)部的消耗速度，顏色也豐富了，可產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)、黃等顏色。 第二次世界大戰(zhàn) 前夕，光致發(fā)光的材料被研制出來了。這種材料不僅能發(fā)出各種顏色的光，而且發(fā)光效率也高，我們稱之為熒光粉。熒光粉被應(yīng)用在霓虹燈制作中后，霓虹燈的亮度不僅有了明顯提高，而且燈管的顏色也更加鮮艷奪 目，變化多端，同時(shí)也簡(jiǎn)化了制燈的工藝。故在第二世界大戰(zhàn)結(jié)束后，霓虹燈得到了迅猛的發(fā)展。 霓虹燈的現(xiàn)狀與發(fā)展 目前，霓虹燈市場(chǎng)上魚龍混雜，有營(yíng)業(yè)執(zhí)照承接工程的單位只占市場(chǎng)的 30%，這類單位有獨(dú)自的設(shè)計(jì)、制作、安裝能力，信譽(yù)好、產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)，后期維護(hù)到位，是用戶的首選單位。 第二類，沒有營(yíng)業(yè)執(zhí)照掛靠其它單位，這類 “單位 ”專業(yè)性不強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量無保證，后期維護(hù)不到位。 第三類，皮包公司，無任何證件、信譽(yù)和能力，打一槍換一地，產(chǎn)品質(zhì)量和后期維護(hù)根本談不上。 霓虹燈是一個(gè)專業(yè)性比較強(qiáng)的行業(yè)，正規(guī)單位 的產(chǎn)品質(zhì)量好，壽命長(zhǎng)?？烧堑诙惡偷谌惞緮_亂霓虹燈市場(chǎng)，給用戶的感覺霓虹燈容易壞。其實(shí)霓虹燈的壽命比日光燈還長(zhǎng)，為了您的利益，請(qǐng)選擇有執(zhí)照，有能力，有信譽(yù)的單位。 以前霓虹燈制造企業(yè)幾乎全部用普通玻璃管、普通電極，隨著人們對(duì)產(chǎn)品要求的提高，高鉛玻璃管、陶瓷環(huán) 電極、三基色粉管，漸變彩虹霓虹燈正越來越廣泛的走向人們的生活，使人們的生活更加精彩、 亮麗。 霓虹燈以它斑斕奪目的色彩、生動(dòng)逼真的形態(tài)、耀眼奪目的照明為夜間城市的購(gòu)物中心招徠顧客、文化娛樂中心吸引游客營(yíng)造氣氛，給夜間城市的購(gòu)物活動(dòng)帶來方便，給文化娛樂活 動(dòng)增添情趣。霓虹燈營(yíng)造了夜間城市的絢麗多姿和繁華，它已成為現(xiàn)代城市商業(yè)繁榮的標(biāo)志之一。 西安工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 3 第二章、 霓虹燈變壓器的設(shè)計(jì) 霓虹燈的工作原理 霓虹燈采用正常輝光放電形式工作，具有輝光放電的基本特征，正離子轟擊陰極使陰極發(fā)射二次電子來維持放電，陰極電流主要由正離子所貢獻(xiàn)。由于是正常輝光放電，所以在一定的電流范圍內(nèi)， 陰極的電流密度不變，陰極位降不變。陰極位降大約為 100一 20伏，為正離子加速提供能量。 當(dāng)外電源電路接通后，變壓器輸出端就會(huì)產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的高壓。能激發(fā)產(chǎn)生大量的電子。這些激發(fā)出來的電子， 在高電壓電場(chǎng)中被加速，并與燈管內(nèi)的氣體 原子 發(fā)生碰撞。當(dāng)這些電子碰撞游離氣體原子的能量足夠大時(shí)，就能使氣體原子發(fā)生電離而成為正離子和電子，這就是氣體的電離現(xiàn)象。帶電粒子與氣體原子之間的碰撞，多余的能量就以光子的形式發(fā)射出來，這就完成了霓虹燈的發(fā)光點(diǎn)亮的整個(gè)過程。 霓虹燈的開關(guān)次數(shù)不影響使用壽命，適合制作廣告背景掃描。 霓虹燈的結(jié)構(gòu)與部件 一般的商品用霓虹燈多采用冷陰極輝光放 電形式工作。典型的冷陰極霓虹燈結(jié)構(gòu)如圖 22所示。由玻璃燈管、霓虹燈變壓器、霓虹燈專用高壓線等部分組成。 圖 22 霓虹燈的結(jié)構(gòu) 西安工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 4 玻璃燈管根據(jù)要求彎制加工成直線狀或異形曲線狀的文字或圖案。玻璃管主要用來填充工作氣體，限制放電區(qū)域，保持真空和透射光線。玻璃燈管以直徑規(guī)格分為 :Ф Ф Ф Ф Ф Ф1 Ф1 Ф1 Ф20mm等 。以玻璃材質(zhì)分 :鈉玻璃管 (俗稱石灰料玻璃管 )及鉛玻璃管 又稱紅丹料玻璃管 )。鈉玻璃管穩(wěn)定性差，受潮后極易變質(zhì)、泛堿 (風(fēng)化 )，牢度差易爆裂。目前國(guó)內(nèi)大部分采用的是石灰料即鈉 鈣玻璃，與國(guó)外采用的紅丹料玻璃即鉛錯(cuò)玻璃質(zhì)量相差較大，存在問題為 :采用的鈉鈣玻璃內(nèi)氧化錳雜質(zhì)含量過大 。鈉鈣玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性差，玻璃表面長(zhǎng)期使用后的透明度降低，使燈的光衰加劇 :玻璃中的納原子向玻管的內(nèi)表擴(kuò)散，溶入熒光粉晶體中，使熒光粉劣化 。如果在彎制過程中加溫過甚， 玻璃中的納原子析出與汞化合形成黑色的吸光納汞齊膜，使熒光粉的光效率大為下降。鉛玻璃管其熱性能、機(jī)械性能、電性能、化學(xué)穩(wěn)定性能、真空性能和光學(xué)性能優(yōu)于鈉玻璃，其耐候性、使用壽命大大超過鈉玻璃。 玻璃管可以是透明的 (俗稱明管 )，也可以是涂有熒光粉的 (俗稱粉管 )，依據(jù)所需獲得光色而定。明管所充的工作氣體通常為惰性氣體，不同的惰性氣體有其不一樣的發(fā)光光譜特性。以氖氣最為常見，發(fā)紅色光，此時(shí)氖氣不僅參與放電，而且也參與發(fā)光。粉管內(nèi)涂各種規(guī)格熒光粉，內(nèi)充氫氣及少量金屬汞，汞蒸激發(fā)輻射