1、 PLC天塔之光课程设计 指 导 老 师： 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 一、设计题目的要求及目的设计要求：完成“天塔之光”中十五个彩灯的各种变换，至少编写 6 种变换方式，并能实现这 6 种方式的正序、反序、重复、随机等至少 5 种变显示方式。设计目的：通过课程设计，进一步对所学习的知识加深理解，了解 PLC 的功能及原理，为今后就业积累一些经验。二、设计内容、途径和技术路线1）设计内容：（1）研究 PLC 的结构和原理。（2）根据控制要求确定相应的设计方案，绘出流程图，选择相应的硬件设备，编写程序（优化程序）。（3）建立以 PLC 硬件电路，并进行模拟和调试。2）途径：收集相关资
2、料和文献，系统学习 GE 系列 PLC 程序控制技术，按照自动化控制理论所建立的模型制定控制策略，建立完善仿真模型并仿真。通过上位机触摸屏进行仿真。3）技术路线：根据 GE 控制天塔之光要点和时性要求，以各种外围设备为执行器，对输入元件的时序差进行运算，当为关闭时可控件的输出为 0 . 当开启时，可控件的输出为 1 .由于受到外部干涉较小，基本由 PLC 指令表对其进行时序控制，用编写好的程序，经检查在线进行调试，在实验室，用计算机代替继电器控制；用程序代替硬件连接；输入输出电平可与外部装置直接相连，并可实现扩展，用以实现最佳循环时序效果。三、天塔之光的背景、发展及现状（1）天塔之光的背景随着
3、科学技术的不断提高，社会经济的不断发展，人们对城市的装饰发生 了很大的变化。在城市的夜晚，大街小巷都布满了五颜六色的彩灯，给原来萧条的城市带来了气息与活力，给人们的视觉带来很大的冲击，有的地方将彩灯很好的配置安装在主要的建筑物上，使之绚丽多彩，更能吸引人们的眼球，有的则用彩灯装饰城市，给当地城市带来了很好的旅游资源。(2)天塔之光彩灯闪烁在生活中可以随处可见，它是一系列彩灯按一定的顺序连接起来的，通过控制器使各个彩灯在不同的彩灯在不同的时刻亮灭，以达到闪烁的目的。如上图所示，开始时中心灯 L1 亮，1s 后 L1 灯灭，随后中间的一圈灯（L2-L5）亮，1s 后灯灭，然后最外层的灯（L6-L9
4、）亮，1s 后灯灭，中心灯 L1 再亮 .如此循环下去，便可实现彩灯的闪烁效果（当然还可以实现很多的闪烁方式，种类较多，在此处不便一 一列举） 。（3）彩灯的发展1897 年，美国著名科学家爱迪生发明了白炽灯，结束了人类黑暗的历史，然而白炽灯只是给人类为以后各种各样彩灯的发展埋下伏笔。1902 年，黑维特发明了水银灯。这种水银灯是在真空中灯管中充入少量水银和氟气，充电后，水银蒸发，受电子激发而发光，水银灯会辐射出大量的紫外线，而紫外线是对人体有害的，且水银灯太亮、太刺眼，因此它没有得到广泛的使用，又经过很长一段时间的发展，最值得一提的就是美国通用电子公司的研究员伊曼，与其他科学家一样，从霓虹灯
5、的亮光中，看到了光明的前途，他加快了科研步伐。终于在 1938 年，突破了启动装置的设计和制作大关，制作了与水银等截然不同的荧光屏。这种荧光屏在一根玻璃管内充进一定量的水银，管的内壁涂有银光粉，管的两端各有一个灯丝做电极。由于荧光屏没有水银灯的弊端，且比白炽灯更亮，电能利用率高。因此，它一诞生，便很快进入一般家庭和公司。（4）天塔之光的技术现状由于现在大多数天塔之光都是用单片机来控制的，操作性、和使用性都相对较低，而该项目的天塔之光是用 PLC 来控制的，将 GE 的 PLC 软件与硬件结合起来，具有更好的可靠性、程序可逆性、可操作性和柔性，且编程方法简单、功能强、性能价格比高，其本身体积、小
6、重量轻能耗低，还具有很强的抗干扰性，可以控制和设定不同的彩灯变换方式，易学易懂。四、天塔之光的硬件配置(1)天塔之光的硬件配置PLC 的基本结构一般由电源模块、CPU 模块、基本输入/输出模块、通信模块、运动控制模块等组成。在该项目中，各种模块型号选择如下表：硬件模块 型号电源 IC695PSD040CPU 处理器 IC695CPU310以太网接口模块 IC695ETM001开关量输入模块 IC695ACC300开关量输出模块 IC694MDL754模拟量输入模块 IC694ALG600模拟量输出模块 IC694ALG704五、 I/O 分配表a、在该项目中，需要实现十五个彩灯的各种变换，至少
7、编写 6 种变换方式，并能实现这 6 种方式的正序、反序、重复、随机等至少 5 种变显示方式。因此，按照该项目的要求，有如下 I/O 分配：在开关量的输入中得有一个启动按钮和停止按钮来控制天塔之光的启动与停止，还需要 6 个按钮来控制该彩灯的的变换的方式选择，5 个按钮来控制各种变换方式的显示方式，故一共需要 13 个开关量的输入点数。在开关量的输出中得有一个灯来指示该项目的状态，还有 15 盏彩灯的显示，故一共需要 16 个彩灯，也就是 16 个开关量的输出输出点数。b、由于开关量输入模块的 IC695ACC300 的首地址为%I00081 ，长度为16，而开关量输出模块的 IC694MDL
8、754 的首地址为 %Q00001，且其长度为32，因此该输入输出模块的 I/O 点数均满足控制所需要的 I/O 点数。I/O 点数及其继电器地址地址分配如下：编程元件 I/O 端子 作用%I00081 启动%I00082 停止%I00083%I00084%I00085%I00086%I00087%I00088选择变换的方式%I00089%I00090%I00091%I00092输入继电器%I00093选择显示的方式%Q00001 观察天塔之光的状态（工作或停止）%Q00002%Q00003%Q00004%Q00005%Q00006%Q00007%Q00008%Q00009%Q00010%Q00011%Q00012%Q00013%Q00014%Q00015输出继电器%Q00016对各个彩灯的亮灭状态的控制六、 控制流程图控制流程图七、 上位机模拟控制界面八、程序
