毕业设计(论文)-基于PLC的霓虹灯控制系统设计(33页).docx
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1、-毕业设计(论文)-基于PLC的霓虹灯控制系统设计-第 1 页盐城纺织职业技术学院毕业设计论文基于 PLC的霓虹灯控制系统设计班专级业电气 912电气自动化机电工程系所 在 系指导老师完成时间 2011 年 4月 25 日至 2011 年 12月 27 日盐城纺织职业技术学院毕业设计论文摘 要随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣和发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为展现自己的形象和产品,一般都会采用通过霓虹灯广告屏来这种广告手法所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题如何去快捷、可靠、简单的
2、去控制成为人们考虑的重点在这我认为PLC最适合去解决这些问题因为 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。并且 PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的方面具有比较突出的优势在现实中人们也是多通过 PLC去控制霓虹灯的。关键词西门子 S7-200霓虹灯; 发展潜力1盐城纺织职业技术学院毕业设计论文AbstractCeaselessness reforming subsequently is thorough , the socialist market economyceaselessness prosperous and develops, big m
3、iddle-sized and small cities spend aproject all in the light being in progress. Enterprise is to display self image and theproduct , the general city is adopt to do this advertisement by neon sign screentherefore gimmick, thinking that we walk in night on the main street, themiscellaneous neon sign
4、of both sides of the street can be seen everywhere. This dealswith a lot of control problems such as go out , evasive bright time and the directionbeing on the move how to go to control a neon right away , how to go and go andcontrolling rapid , reliable , simple , become the priority that people co
5、nsiders, I thinkthat PLC is be fit to go and resolve these problems , strong , use face to go to thelavatory , adapt to because of PLC has General Availability most broad , the high ,anti-interference ability of reliability is strong , the programming waits for acharacteristic simplely in this. And
6、PLC controls aspect in controlling especially inproper order in the industrial automation having comparatively outstanding advantage,in real go-betweens are also to go to control a neon much by PLC.Keywords siemensS7-200; Neon;developing potential2盐城纺织职业技术学院毕业设计论文目 录摘要1目录 3第一章、引言41.1 选题意义41.2 霓虹灯的起源
7、41.3 霓虹灯现状与发展5第二章、霓虹灯变压器的设计62.1 霓虹灯的工作原理62.2 霓虹灯的结构与部件62.3 高可靠性霓虹灯的设计9第三章、可编程序控制器简介133.1 PLC 简介133.2 PLC 的结构133.3 PLC 的工作原理143.4 PLC 应用特点17第四章、霓虹灯控制系统设计194.1 需求分析194.2 PLC 接线图204.3 IO 分配表及 PLC 型号选择214.4 控制流程的设计224.5 梯形图的设计23第五章、系统测试255.1 调试仿真255.2 程序运行原理说明26总结27致谢28参考文献293盐城纺织职业技术学院毕业设计论文第一章 、引言1.1选
8、题意义随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣和发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为展现自己的形象和产品,一般都会采用通过霓虹灯广告屏来这种广告手法所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见,一种是采用霓虹灯管做成的各种形状和多种彩色的灯管,另一种为日光等管或白炽灯管作为光源,另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果大部分是采用霓虹灯。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题如何去快捷、可靠、简单的去控制成为人们考虑的重点在这我认为 PLC最适合去解决这些问题因为 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特
9、点。并且 PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的方面具有比较突出的优势在现实中人们也是多通过 PLC去控制霓虹灯的。以上就是我选择此题目作为毕业设计的重要意义。1.2霓虹灯的起源霓虹灯是由英文“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。霓虹灯始源于法国。当时所用的灯体玻管的直径为45毫米先将玻璃管弯制成所需的文字或图案然后再用1只电压为1万多伏的变压器供电使之发光。当时灯管两端电极采用石墨制成内部充入氮气或二氧化碳气体前者会发红光后者发白光。由于这两种气体较活泼很容易和石墨电极起化学反应阴极溅散出的石墨很快在玻璃管内
10、壁形成黑色薄膜层并大量吸收充入灯管内的气体使灯管的充气压力很快下降致使霓虹灯的寿命很短。当时为了解决这个问题特在霓虹灯管上加1个特殊的电磁阀门并在霓虹灯使用一段时间以后再往灯内重新补充一定量的气体但这样做并未能在根本上克服上述缺陷。因此这种灯不仅寿命短、制作工艺复杂而且造价昂贵很难普及。4盐城纺织职业技术学院毕业设计论文在1907年至1910年期间科学家克洛德和林德发明了液态空气分馏。利用这一发明在霓虹灯内充入一定的惰性气体这样就明显减缓了气体在灯管内部的消耗速度颜色也丰富了可产生红、绿、蓝、黄等颜色。第二次世界大战前夕光致发光的材料被研制出来了。这种材料不仅能发出各种颜色的光而且发光效率也高
11、我们称之为荧光粉。荧光粉被应用在霓虹灯制作中后霓虹灯的亮度不仅有了明显提高而且灯管的颜色也更加鲜艳夺目变化多端同时也简化了制灯的工艺。故在第二世界大战结束后霓虹灯得到了迅猛的发展。1.3 霓虹灯的现状与发展目前霓虹灯市场上鱼龙混杂有营业执照承接工程的单位只占市场的30%这类单位有独自的设计、制作、安装能力信誉好、产品质量过关后期维护到位是用户的首选单位。第二类没有营业执照挂靠其它单位这类“单位”专业性不强产品质量无保证后期维护不到位。第三类皮包公司无任何证件、信誉和能力打一枪换一地产品质量和后期维护根本谈不上。霓虹灯是一个专业性比较强的行业正规单位的产品质量好寿命长。可正是第二类和第三类公司扰
12、乱霓虹灯市场给用户的感觉霓虹灯容易坏。其实霓虹灯的寿命比日光灯还长为了您的利益请选择有执照有能力有信誉的单位。以前霓虹灯制造企业几乎全部用普通玻璃管、普通电极随着人们对产品要求的提高高铅玻璃管、陶瓷环电极、三基色粉管渐变彩虹霓虹灯正越来越广泛的走向人们的生活使人们的生活更加精彩、亮丽。霓虹灯以它斑斓夺目的色彩、生动逼真的形态、耀眼夺目的照明为夜间城市的购物中心招徕顾客、文化娱乐中心吸引游客营造气氛给夜间城市的购物活动带来方便给文化娱乐活动增添情趣。霓虹灯营造了夜间城市的绚丽多姿和繁华它已成为现代城市商业繁荣的标志之一。5盐城纺织职业技术学院毕业设计论文第二章、霓虹灯变压器的设计2.1霓虹灯的工
13、作原理霓虹灯采用正常辉光放电形式工作具有辉光放电的基本特征正离子轰击阴极使阴极发射二次电子来维持放电阴极电流主要由正离子所贡献。由于是正常辉光放电所以在一定的电流范围内 阴极的电流密度不变阴极位降不变。阴极位降大约为100一20伏为正离子加速提供能量。当外电源电路接通后变压器输出端就会产生几千伏甚至上万伏的高压。能激发产生大量的电子。这些激发出来的电子在高电压电场中被加速并与灯管内的气体原子发生碰撞。当这些电子碰撞游离气体原子的能量足够大时就能使气体原子发生电离而成为正离子和电子这就是气体的电离现象。带电粒子与气体原子之间的碰撞多余的能量就以光子的形式发射出来这就完成了霓虹灯的发光点亮的整个过
14、程。霓虹灯的开关次数不影响使用寿命适合制作广告背景扫描。2.2霓虹灯的结构与部件一般的商品用霓虹灯多采用冷阴极辉光放电形式工作。典型的冷阴极霓虹灯结构如图2-2所示。由玻璃灯管、霓虹灯变压器、霓虹灯专用高压线等部分组成。图2-2 霓虹灯的结构6盐城纺织职业技术学院毕业设计论文玻璃灯管根据要求弯制加工成直线状或异形曲线状的文字或图案。玻璃管主要用来填充工作气体限制放电区域保持真空和透射光线。玻璃灯管以直径规格分为:6、7、8、9、10、12、15、18、20mm等;以玻璃材质分:钠玻璃管(俗称石灰料玻璃管)及铅玻璃管又称红丹料玻璃管)。钠玻璃管稳定性差受潮后极易变质、泛碱(风化)牢度差易爆裂。目
15、前国内大部分采用的是石灰料即钠钙玻璃与国外采用的红丹料玻璃即铅错玻璃质量相差较大存在问题为:采用的钠钙玻璃内氧化锰杂质含量过大;钠钙玻璃的化学稳定性差玻璃表面长期使用后的透明度降低使灯的光衰加剧:玻璃中的纳原子向玻管的内表扩散溶入荧光粉晶体中使荧光粉劣化;如果在弯制过程中加温过甚 玻璃中的纳原子析出与汞化合形成黑色的吸光纳汞齐膜使荧光粉的光效率大为下降。铅玻璃管其热性能、机械性能、电性能、化学稳定性能、真空性能和光学性能优于钠玻璃其耐候性、使用寿命大大超过钠玻璃。玻璃管可以是透明的(俗称明管)也可以是涂有荧光粉的(俗称粉管)依据所需获得光色而定。明管所充的工作气体通常为惰性气体不同的惰性气体有
16、其不一样的发光光谱特性。以氖气最为常见发红色光此时氖气不仅参与放电而且也参与发光。粉管内涂各种规格荧光粉内充氢气及少量金属汞汞蒸激发辐射2537埃紫外线被荧光粉吸收而产生荧光氛气作用提高光效降低着火电压。在玻璃管两端各置一个金属电极作为发射电子和收集电荷之用。常用电解铜或镀镍铁制成圆锥形有足够的发射面积保证散热和降低阴极电位。电极要能经受质量相当大的正离子轰击而不致升温过高不熔化和减少阴极溅射。金属电极外有云母片其作用一是支撑电极二是隔热防止在真空除气过程中电极升温过高导致外玻璃管炸裂。电极作为霓虹灯管的核心部件其质量与性能的优劣将直接影响灯管的寿命。质量好的灯管除了对真空度有较高的技术要求外
17、更重要的是必须有一对发射性能良好的电极因为电极壳的表层通过轰击加热的过程中能形成一层非常有利于电子发射激活层。若在轰击中完全丧失了这一激活层那么真空度再高其寿命也不会超过1000小时的。实验也证明了灯管寿命不是跟真空度成正比关系。霓虹灯的电极发射电子是由正子轰击阴极表面而产生二次电子发射的。它取决于阴极的材质及阴极的表面状态。实验证明当阴极表面被其它单层低逸出功金属原子覆盖时其二次电子发射系数变大逸出功降低7盐城纺织职业技术学院毕业设计论文发射性能好溅射少。霓虹灯电极材料大都使用铜、铁、镀镍铁等金属制作的这些金属的逸出功较高电子发射性能相对较差。如果灯管使用这些纯金属发射电子势必造成其阴极压降
18、大阴极溅射得快从而使灯管很快因溅射失效特别是铜电极溅射得更快。实验证明纯金属容易溅散但在金属表面氧化一层有益的氧化膜或涂一层其它逸出功较低的金属或其氧化物这样做可以大大降低其逸出功的提高了电子发射性能从而减缓了阴极溅散起到了延长灯管寿命的作用。于是人们在制造电极时大都把电极进行预处理。常见的霓虹灯变压器有两种漏磁变压器和电子变压器。漏磁变压器既是变压器与普通变压器有同样的结构在铁芯上绕上初级和次级线圈同样在铁芯窗口的中间部位增加了一个普通变压器所没有的磁分路这个磁分路用小的硅钢片叠合而成且与铁芯之间有空气隙有意让铁芯中的磁通能通过这一分路漏出铁芯。其作用相当于在变压器上安装了一个安全阀当次级电
19、流增加时铁芯中的磁通就会被这磁分路所旁路只有少数磁通与次级线圈相联系使次级的感应电动势减小从而使漏磁变压器获得了霓虹灯变压器所需的保持灯管电流不变的特性。实际上灯管的寿命与电极的性能和结构有着紧密的联系着的。漏磁变压器通过长期的使用和改进设计及制作工艺都已达到完善和成熟。它的性能可靠工作稳定被广泛使用。漏磁式霓虹灯变压器功率高450vA 重量大于10公斤虽然具有工作稳定可靠负载能力强(可带1米到12米霓虹管)但是漏磁变压器需耗费大量的铜和钢笨重且价高安装困难而且功率因数仅为0.5左右。在电力资源日益紧张的今大传统的漏磁式霓虹灯变压器正被能低、体积小、重量轻的电子式霓虹灯变压器所取代。电子式霓虹
20、灯变压器一般6米的功耗不大于80W12米的功耗不大于105W大型霓虹灯工程中能大幅度节约电力资源且方便安装维护但也有缺点主要是可靠性差、亮度低、恒流性能弱其中以可靠性问题最为突出。电子变压器原理并不复杂所用之电经过整流滤波后得到 3OOV左右的直流电压然后通过逆变电路将直流电转变为高频交流电再经升压变压器升压到很高的电压供霓虹灯启辉工作电路通常设置有保护电路以保证霓虹灯管开路或短路等异常情况时电路的安全。用电子技术制成的霓虹灯电子变压器在霓虹灯工程中得到广泛应用8盐城纺织职业技术学院毕业设计论文相当大范围内取代了传统的漏磁变压器。变压器通过霓虹灯专用高压绝缘线、杜美丝与玻璃管内电极相连。常见的
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