基于LC的霓虹灯控制系统设计.doc

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华北理工大学轻工学院
Qing Gong College North China University of Science and Technology

毕业设计说明书

设计题目： 基于PLC的霓虹灯控制系统

学生姓名：韩凯
学 号：201224470114
专业班级：12自动化1班
学 部：信息科学与技术部
指导教师：张伟 讲师

2016年6月8日

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摘 要
随着改革开放的不断深入，社会市场经济也得到了迅速的发展，在中国的大中小城市都在争先展开亮化工程。为了更好的展现在身形象和提高知名度，大多都会采用性价比比较高的霓虹灯作为宣传手法。霓虹灯的各种用途也渐渐的被众人开发和应用，而这就涉及到了如何快捷、方便的控制这些霓虹灯的亮灭、闪烁，已经成为了不可避免的问题。
本系统通过PLC控制系统来实现对霓虹灯的控制。当按下开关后，“节日快乐”四个字连续不断的闪烁，在“节日快乐”四个字每个字周围都有一组数目为6个的绿色霓虹灯，这些绿色霓虹灯按照一定的顺序进行闪烁。除此之外，在“节日快乐”四个字每字上方和下方都有一组数目为5个的黄色霓虹灯，按照一定的顺序进行闪烁。当按下停止开关后，所有的霓虹灯立即熄灭。如果需要更改霓虹灯的删书欧效果，只需要更改程序即可，操作极为简单。因此，霓虹灯的控制多采用PLC进行控制。
通过这次研究，我们可以直观的感受到PLC对霓虹灯的控制能力特别强，同时PLC的快捷、简单、有效、方便等特点更值得我们深一步认识，在熟练掌握PLC的同时也要深入的开发PLC在其他领域的应用。

关键词 ：西门子S7-200；霓虹灯；发展状况

Abstract
Along with the continuous deepening of reform and opening up, the social market economy has been rapid development in China's medium and small cities are rushed to spread lighting engineering. Some companies in order to better show in the body image and enhance the visibility, most of the use of high cost of neon lights as a means of publicity. The various uses of neon lights are gradually being developed and applied, and this is related to how fast and convenient control of these neon lights out, flicker, has become an inevitable problem.
The system based on PLC controller, through the program to achieve the "happy holidays" four word around six neon also shining 1s and in accordance with the order followed by bright 1s, when all words are lit up after, again at the same time bright 1s, then in reverse order in turn the bright 1s, the time interval is 1s. And the top of each word and the bottom of the five neon lights are in accordance with the order of a certain book light. If you need to change the effect of neon lights, only need to change the program can be simple and easy to operate, so the PLC based control system for the use of neon lights.
Through this research, we can intuitively feel the control ability of PLC for the neon lamp particularly strong, at the same time, PLC fast, simple, effective, convenient and more worthy of our further understanding of the, in the applications of master PLC, at the same time, but also to further the development of PLC in other areas.

Keywords ：fountain control; PLC; urban landscape; monitoring

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目 录

摘 要 I
Abstract II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 霓虹灯设计起源及意义 1
1.2 霓虹灯的发展现状 2
1.3 论文的主要设计任务 2
第2章 霓虹灯控制系统的硬件设计 4
2.1可编程控制器（PLC）的起源 4
2.2 可编程控制器（PLC）的特点及选择 5
2.2.1 PLC的特点 5
2.2.2 PLC的选型 6
2.2.3 PLC的工作过程 7
2.3 霓虹灯的硬件设计 8
2.3.1 霓虹灯特点和按钮的选择 8
2.3.2 霓虹灯电路图设计 9
第3章 霓虹灯控制系统的软件设计 12
3.1 霓虹灯工作过程 12
3.2 霓虹灯系统软件流程图 13
3.3 霓虹灯控制系统PLC梯形图 14
第四章 组态画面的设计 23
4.1 组态王与S7-226通信建立 23
4.2 组态王变量连接 27
4.3 建立画面 31
4.4 运行 32
结论 34
参考文献 35
谢辞 36

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第1章 绪论
1.1 霓虹灯设计起源及意义
霓虹灯三个字来源于英文中的“氖灯”，也就是NEON SIGN。而这三个字逐渐变成了专有名词。
霓虹灯的发展始源于法国，最初时的灯体不理管直径有45毫米，起制作方法是先将玻璃管烧制成所需要的文字或者团，然后再用1万多伏的变压器提供电力，以致使其发出绚丽的光彩。霓虹灯灯管两端采用石墨烯制成，内部则冲入二氧化碳和氮气，冲入二氧化他会产生白色的光，冲入氮气则会产生红色的光。因为这两种气体比较活波，因而很容易和石墨烯点击发成化学反应，阴极溅射出的石墨会在玻璃管内形成黑色的薄膜，与此同时还会吸收打量管内的活泼气体，致使灯管内的压力下降，霓虹灯的寿命也会大大缩短。
当时，为了解决这类问题，科学家们特意在霓虹灯上加上一个特殊的电磁阀们，并再使用一段时间霓虹灯后，在管内补充一定量的气体。虽然这种方法在一定程度上解决了使用问题，但是费时、费时，消耗成本且并不能在根本上解决问题，因此霓虹灯的发展大大的受到限制[1]。
这个问题一直延续道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的方法，通过这种方法往霓虹灯扥骨干内冲入一定量的惰性气体，这样就可以极大程度的延缓活泼气体在灯管内的消耗，同时因为这些惰性气体的加入，霓虹灯的颜色也丰富起来，红、绿、黄、蓝等绚丽的颜色产生。在第二次世界大战前夕，光致发光的材料被研究了出来，这种裁量不仅能产生各种颜色的光，而且发光率也很高，这就是我们俗称的荧光粉。因为荧光粉的法名，霓虹灯的制作更加变化多端且颜色更加绚丽，因此在第二次世界大战之后，霓虹灯得到了迅速发展。
随着改革的不断深入，社会主义市场经济得到空前的发展，城市的亮化工程也在如火如荼的进行。一些企业为了更好的展示自己的形象和商品的名气，大多会采用多彩的霓虹灯作为广告宣传手法。每当夜晚降临，走在街道上便会看到形形色色的霓虹灯环绕我们周围，而这些霓虹灯广告大体分为两类，一种便是把霓虹灯制作各型各状的字体或者画面作为宣传手段，而另一种则是把霓虹灯直接作为灯源，在旁边配以各种宣传画和宣传口语。
在这些形形色色的霓虹灯的背后，则会不可避免的涉及到如何简单有效的控制霓虹灯的闪亮以及熄灭。在这里我认为，可以采用PLC来解决这些问题。因为PLC的特点便是通用性强、使用方便、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单。在工业自动化领域占有极其重要的地位，在社会中人们也是大多采用PLC来对霓虹灯进行控制，所以本次设计便是采用了PLC来控制霓虹灯的闪亮[1]。
1.2 霓虹灯的发展现状
目前，霓虹灯市场鱼龙混杂、参差不齐。有营业执照的承接工程的正规单位仅占全部市场的三分之一。其中有良好设计、制作能力的少之又少，因而有着信誉好、产品质量过关的企业得到大家一致拥护。
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、技术性要求比较严格的行业，正规单位的产品质量良好、寿命较长。但是因为第二类和第三类公司的劣质霓虹灯干扰市场，而造成霓虹灯的口碑比较坏。其实实际上霓虹灯的寿命比日光灯要长，为了您的切身利益，请选择正规的单位购买质量有保证的霓虹灯。
在霓虹灯初期，商家和制造业几乎都用普通玻璃管和普通电机进行制作，但是随着人们生活水平日渐提高，人们对产品的要求也越来越多，高铅玻璃管、陶瓷电极、三基色粉管逐渐被人们研发，渐变彩色霓虹灯逐渐走人人们的生活领域，使人们的生活更加绚丽多彩。霓虹灯以它多姿多彩的形状和颜色逐渐成为城市和购物中心的美容师，为人们的夜生活和文化月了活动增添了情趣。正是因为霓虹灯的广泛使用，它已经不可避免的成为城市的重要角色，而衡量一个城市的繁华程度，霓虹灯也占有举足轻重的地位。
1.3 论文的主要设计任务
本次霓虹灯控制系统设计的意义就在于快捷迅速的实现对霓虹灯的控制。本次设计先制作一个霓虹灯广告牌，通过实现多广告牌上霓虹灯的闪烁及亮灭来深入研究PLC如何更为方便、快捷、有效的实现其控制功能。系统现象图如图1.1
（1）在霓虹灯广告牌上，中间有4个大字“节日快乐”，在每个字的周围都有6个彩色霓虹灯，在这4个字每个字的最上方和下方都有五个霓虹灯。
（2）当按下开关以后，“节日快乐”四个字开始闪烁，时间间隔为0.5S。
（3）与此同时，这四个字周围的6个彩色霓虹灯同时亮1S，然后按照顺时针每个小灯亮1S。然后，这6个彩色霓虹灯同时亮1S，在按照逆时针顺序每个亮1S。
（4）这4个字的上下方有5个彩灯，他们的亮灭顺序是：从③开始亮1秒灭，②④亮1秒灭，①⑤亮1秒灭，接着再从③开始亮1秒灭，按此顺序重复执行，按下停止开关灯灭。
（5）输入程序后，可以通过硬件进行灯的闪烁、
（6）系统霓虹灯和白炽灯以及供电电源均为220V。

图1.1 系统原理图

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第2章 霓虹灯控制系统的硬件设计
2.1可编程控制器（PLC）的起源
可编程控制系统（Programmable Logic Controller PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程[2]。
可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的[1]。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程[3]。
在工业自动化控制领域主要分为PLC，工控机和嵌入式控制，而PLC自1968年诞生以后以惊人的速度成为了这一领域的主导者，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业PLC所带来的冲击。PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格[3]。
PLC技术发展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将会一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额[3]。
在1986年，美国的最大汽车制造商通用汽车制造公司，为了适应汽车型号的不断更新，试图寻找一个新兴的工业控制器来解决问题，以减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线，以减少时间和节省成本为目的。因而设想把计算的一些玩呗功能和灵活通用的特点集为一身，创造出一个新的且适合工业环境的控制装置，并把计算机的编程和程序输入进行简化，使对电脑不精通的人也可以很快的进行操作。
1969年，美国数字设备公司首先研制成功了第一部可编程控制器并且应用在通用汽车生产线上，从此开创了工业控制的全新领域。
PLC的发展过程也是与计算机技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展过程密切相关，正是这些高新技术的发展带动了可编程控制器的发展[4]。
从控制功能上来看，可编程控制器的发展大致经历了4个阶段[5]：
（1）初级阶段：从第一台PLC问世到20世纪70年代中期。

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（2）扩展阶段：从20世纪70年代中期到70年代末期。
（3）通信阶段：20世纪70年代末期到80年代中期。
（4）开放阶段：从20世纪80年代中期开始。
2.2 可编程控制器（PLC）的特点及选择
2.2.1 PLC的特点
（1）可靠性高，抗干扰能力强。
传统的继电器控制系统中采用了打量时间继电器和中间继电器，但是由于触头经常会接触不良、容易产生故障，所以PLC用软件替代了其中时间继电器和中间继电器，仅仅保留了与I/O有关的少量硬件，将失误降低到最少。因此，PLC具有很强的抗干扰能力，比较可靠。
（2）编程简单，操作方便。
PLC使用最多的编程语言就是梯形图，同时它的图形符号和表达方式和继电器有着很大的相似之处。梯形图语言易学易懂、简单直观，即便是熟悉继电器的技术人员也可以在极少时间内熟悉和掌握梯形图语言，并且运用梯形图进行编程，因此PLC变成有着编程简单、操作方便的优点。
（3）体积小，能耗低。
相对于比较复杂的控制系统，使用PLC可以减少大量的时间继电器和中间继电器，有些小型的PLC甚至只有几个继电器的大笑，因此可以将体积缩小到原来的十分之一到二分之一。因为PLC的配线比继电器控制系统配线少了很多，所以可以在剩下大量的附件和配线的同时，也减少了大量的安装接线攻势，再加上其开关柜体的缩小，因此减免了不少的费用。
（4）系统的设计、安装、调试的工作量小，维护方便。
因为PLC控制器减免了大量的中间继电器、时间继电器和计数器等等期间，因此在控制柜的设计、安装和接线上减免了大量的工作，这也就意味着其发生故障的概率大大降低，再加上PLC具有完善的自诊断和显示功能，当PLC外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC的发光二极管或者编程器提供的信息迅速查明故障原因并加以解决。
（5）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强。
随着PLC的迅速发展，PLC产品已经基本实现标准化、系列化、模块化，并且可以配备不同型号齐全的硬件装置以供用户选择，用户根据自己切身需要而进行选择不同的组装和装备，以形成各种功能不同、规模也不同的的PLC进行操控。因此其适应性很强，用户用着也很方便[6]。
20世纪20年代起，人们开始普遍采用继电-接触器控制进行控制，但是继电接触器控制系统有明显的缺点：设备体积比较大，可靠性非常差，动作速度也很慢，功能比较少，难以实现较为复杂的控制，接线较为复杂，当生产工艺或者对象发生改变时，原有的接线和控制盘就要进行更换，所以通用性和灵活性比较差；随着商业领域的竞争的日益激烈，必然要求生产线的控制系统亦随之改变提升，PLC的出现良好的解决了这一问题[7]。
其优势可归纳为：
（1）编程方便，可现场修改程序；
（2）维修方便，采用插件式结构；
（3）可靠性高于继电器控制装置；
（4）体积小于继电器控制盘；
（5）数据可直接送入管理计算机；
（6）成本可与继电器控制盘竞争；
（7）输入可以是交流150V以上；
（8）功能完善、灵活方便。[8]

2.2.2 PLC的选型
S7-200是一种小型的可编程控制器，它适用于各种领域，在各种场合进行检测、检测以及实行控制的自动化。S7-200系列的强大功能使它在独立运行和相连成网络中都能实现复杂的控制功能。因此，S7-200系列是具有很高的性价比[9]。
S7-200系列在集散自动化控制系中发挥着极其强大的功能，使用范围也是从极其简单的继电器到极其复杂的自动化控制。它的应用领域更是广发，覆盖所有的自动检测、自动控制等有关的工业、民用领域[10]。
目前S7-200系列PLC主要有CPU221、CPU222、CPU224和CPU226四种CPU。档次最低的是CPU221，其数字量输入点有6点，数字量输出点有4点，是控制规模最小的。PLC档次最高的应属CPU226，CPU226集成了24点输入16点输出，共有40点数字量I/O，可连接7个扩展模块，最大扩展数字量I/O 24点或模拟量I/O 35路[11]。
⑴CPU221
本机集成有6输入/4输出共10个数字量I/O点，没有I/O扩展能力。拥有6K字节程序和数据存储空间，1个RS485通讯/编程口，2路独立的20kHz高速脉冲输出，4个独立的30kHz高速计数器，同时还具有MPI通讯协议、PPT通讯协议和自由方式通讯能力，是一款非常适用于小数点控制的微型控制器。
⑵CPU222
本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点，可连接2个扩展模块。6K字节程序和数据存储空间。1个RS485通讯/编程口，2路独立的20kHz高速脉冲输出，4个独立的30kHz高速计数器，同时还具有MPI通讯协议、PPT通讯协议和自由方式通讯能力，是一款非常适用于小数点控制的微型控制器，与CPU221差别不大。
⑶CPU224
本机集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。1个RS485通讯/编程口，2路独立的20kHz高速脉冲输出，6个独立的30kHz高速计数器，同时还具有MPI通讯协议、PPT通讯协议和自由方式通讯能力， I/O端子排可很容易地整体拆卸，是一款具有较强控制能力的控制器，也是我们本次霓虹灯控制系统设计最为合适的。
⑷CPU226
本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O点，可以连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点。13K字节程序和数据存储空间。2个RS485通讯/编程口，2路独立的20kHz高速脉冲输出，6个独立的30kHz高速计数器，同时还具有MPI通讯协议、PPT通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸，适用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统[12]。
经过上述可知，西门子S7-200PLC是高性能小型PLC，其中CPU226是直流输入输出，含有24点输入和16点输出，而我们的设计系统共使用了3个输入和15个输出，最为契合我们的要求，所以选择这款CPU226。
2.2.3 PLC的工作过程
PLC的工作过程：PLC的工作过程和其他的微控制器有着巨大的区别，微控制器的工作过程一般都为循环扫描和实时输出，也就是说微控制器在尾部信号或者内部程序进行逐一指令运算处理的过程中，当运算某一步是便会直接将运算结果执行出来。但是PLC因为工作的场合比较特殊，在循环扫描过程中会集中输出，即扫描过程和微控制器相同都是采用顺序扫描，但是在处理结果时有了区别[13]。PLC的扫描过程如图2.1
2.3 霓虹灯的硬件设计
2.3.1 霓虹灯特点和按钮的选择
1、 霓虹灯的特点：
①高效率
霓虹灯是依靠灯光两端电极头在高压电场下将灯管内的惰性气体击燃，它不同于普通光源必须把钨丝烧到高温才能发光，造成大量的电能以热能的形式被消耗掉，因此，用同样多的电能，霓虹灯具有更高的亮度。
②温度低，使用不受气候限制

图2.1 PLC的扫描工作过程
霓虹灯因其冷阴极特性，工作时灯管温度在60°C以下，所以能置于露天日晒雨淋或在水中工作。同样因其工作特性，霓虹灯光谱具有很强的穿透力，在雨天或雾天仍能保持较好的视觉效果。
③低能耗
在技术不断创新的时代，霓虹灯的制造技术及相关零部件的技术水平也在不断进步。新型电极、新型电子变压器的应用，使霓虹灯的耗电量大大降低，由过去的每米灯管耗电56瓦降到现在的每米灯管耗电12瓦。
④寿命长
霓虹灯在连续工作不断电的情况下，寿命达一万小时以上，这一优势是其他任何电光源都难以达到的。
⑤制作灵活，色彩多样
霓虹灯是由玻璃管制成，经过烧制，玻璃管能弯曲成任意形状，具有极大的灵活性，通过选择不同类型的管子并充入不同的惰性气体，霓虹灯能得到五彩缤纷、多种颜色的光。
⑥动感强，效果佳，经济实用
霓虹灯画面由常亮的灯管及动态发光的扫描管组成，可设置为跳动式扫描，渐变式扫描、混色变色七种颜色扫描。扫描管由装有微电脑芯片编程的扫描机控制，扫描管按编好的程序亮或灭，组成一副副流动的画面，似天上彩虹、象人间银河、更酷似一个梦幻世界，引人入胜，使人难以忘怀。因此、霓虹灯是一种投入较少、效果强烈、经济实用的广告形式。
霓虹灯内部结构图如图2.2所示
图2.2 霓虹灯机构图

2、按钮的选择：
按钮开关是用来切断和接通控制电路的低压开关电器。按钮开关的触头的额定电流为10A。所以，操作按钮开关所控制的电路属于小电流电路[14]。
按钮有单极双位开关或双极双位开关，它按动能与用途又分为起动按钮、复位按钮、检查按钮、控制按钮、限位按钮等多种。
按钮有动合（常开）和动断（常闭）之分。
系统中选择H25-21R 红色按钮开关一个，H25-21G绿色按钮开关2个。
H25-21系列产品特点：
（1）缓动型强制分断触点以及特有的触点自洁功能具备，确保通断可靠。
（2）采用超高亮纯色LED灯珠。
（3）选择开关、钥匙开关止松动安装垫片标准配备。
（4）1a+1b触点配备可方便的增加为2a+2b。
（5）H25/30-275具有10A（1a+1b）瞬动双断开触点的带灯按钮。
（6）全部的规格具备防护等级IP65

2.3.2 霓虹灯电路图设计
利用梯形图编程，首先必须确定所使用的编程元件编号，PLC是按编号来区别操作元件的。我们选用的S7-226型号的PLC，其内部元件的地址编号如下表所示，使用时一定要明确，每个元件在同一时刻决不能担任几个角色。一般讲，配置好的PLC，其输入点数与控制对象的输入信号数总是相应的，输出点数与输出的控制回路数也是相应的（如果有模拟量，则模拟量的路数与实际的也要相当）[7]。
程序需实现的功能：主要是控制“节”，“日”，“快”，“乐”，4个字灯的闪亮过程，具体实现的控制功能为：当按下启动开关时，4个霓虹灯开始闪烁，每次亮0.5秒，灭0.5秒，按下停止开关灯灭；字灯周围6彩灯："节日快乐"4个字，每个字周围有6个彩灯，ABCDEF，将启动开关合上，6个彩灯同时亮1秒，接着按顺时针方向各亮1秒；接下来再同时亮1秒，接着按逆时针方向各亮1秒，然后按此顺序重复执行，按下停止开关，所有灯灭；字上下5彩灯：4个字上下各有5个彩灯，上下对应彩灯亮灭一致，①②③④⑤，启动开关合上，从③开始亮1秒灭，②④亮1秒灭，①⑤亮1秒灭，接着再从③开始亮1秒灭，按此顺序重复执行，按下停止开关灯灭。系统有单步/连续控制。启动与停止按钮。
整个PLC系统的I/O代码和地址编码如表1，2,3所示
表2-1数字量输入点代码及地址编号
描述
内部地址
内部地址
启动
I0.0
SB1
停止
I0.1
SB2
单步/连续选择
I0.2
SB3

表2-2数字量输出点代码及地址编号
描述
内部地址
节
Q0.0
日
Q0.1
快
Q0.2
乐
Q0.3
A
Q0.4
B
Q0.5
C
Q0.6
D
Q0.7
E
Q1.0
F
Q1.1
1
Q1.2
2
Q1.3
3
Q1.4
4
Q1.5
5
Q1.6

利用梯形图编程，首先必须确定所使用的编程元件编号，PLC是按编号来区别操作元件的。我们选用的S7-226型号的PLC，其内部元件的地址编号如下表所示，使用时一定要明确，每个元件在同一时刻决不能担任几个角色。一般讲，配置好的PLC，其输入点数与控制对象的输入信号数总是相应的，输出点数与输出的控制回路数也是相应的（如果有模拟量，则模拟量的路数与实际的也要相当）。

表2-3 内部使用地址
描述
内部地址
启动标志
M1.0
ABCDEF同时亮1
M2.0
A亮第1次
M2.1
B亮第1次
M2.2
C亮第1次
M2.3
D亮第1次
M2.4
E亮第1次
M2.5
F亮第1次
M2.6
ABCDEF同时亮2
M2.7
F亮第2次
M3.0
E亮第2次
M3.1
D亮第2次
M3.2
C亮第2次
M3.3
B亮第2次
M3.4
A亮第2次
M3.5
上下彩灯3亮
M4.0
上下彩灯2和4亮
M4.1
上下彩灯1和5亮
M4.2
周围有6个彩灯计时
VW0
上下5彩灯计时
VW2

所以，根据上述的I/O分配，可得到图2.2PLC的接线图：

图2.3 PLC的接线图
第3章 霓虹灯控制系统的软件设计
3.1 霓虹灯工作过程
(1) 用4个霓虹灯分别做成"节日快乐"4个字，当按下启动开关时，4个霓虹灯开始闪烁，每次亮0.5秒，灭0.5秒，按下停止开关灯灭。
(2) "节日快乐"4个字，每个字周围有6个彩灯，ABCDEF，将启动开关合上，6个彩灯同时亮1秒，接着按顺时针方向各亮1秒；接下来再同时亮1秒，接着按逆时针方向各亮1秒，然后按此顺序重复执行，按下停止开关，所有灯灭。
(3) 4个字上下各有5个彩灯，上下对应彩灯亮灭一致，①②③④⑤，启动开关合上，从③开始亮1秒灭，②④亮1秒灭，①⑤亮1秒灭，接着再从③开始亮1秒灭，按此顺序重复执行，按下停止开关灯灭。
(4)输入程序后可以通过硬件进行灯的闪烁
(5) 单步和连续是控制霓虹灯闪烁周期，如果选择单周期的话，结束，等待下次按启动。
(6) 启动、停止和切换按钮
(7) 系统霓虹灯，白炽灯及其供电电源均为220V
霓虹灯工作现象如图3.1：

图3.1 霓虹灯工作图

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3.2 霓虹灯系统软件流程图

图3.2 系统软件流程图
注释：
1.按下开始键，广告牌中间的四个大字开始闪烁。
2.如果闪烁，则开始下一个动作，也就是每个字周围的绿色霓虹灯开始闪烁。如果四个大字不闪烁，则返回上一目录，让四个大字进行闪烁。
3.四个大字每个字周围的绿色霓虹灯有序递进闪烁，时间间隔为1S。如果此过程实现，则进行下一个动作，若是没有完成，则返回上一个动作再次进行。
4.如果绿色霓虹灯有序递进闪烁，则每个字上下的黄色灯泡按照顺序进行闪烁。如果绿色霓虹灯没有闪烁，则返回上绿色霓虹重新进行动作。
5.如果黄色霓虹灯按照一定顺序进行闪烁，则上述一切过程周期进行，活着按下停止键后，动作停止。如果黄色霓虹灯没有完成上述动作，则重复到上一动作。
3.3 霓虹灯控制系统PLC梯形图
程序需实现的功能：主要是控制“节”，“日”，“快”，“乐”，4个字灯的闪亮过程，具体实现的控制功能为：当按下启动开关时，4个霓虹灯开始闪烁，每次亮0.5秒，灭0.5秒，按下停止开关灯灭；字灯周围6彩灯："节日快乐"4个字，每个字周围有6个彩灯，ABCDEF，将启动开关合上，6个彩灯同时亮1秒，接着按顺时针方向各亮1秒；接下来再同时亮1秒，接着按逆时针方向各亮1秒，然后按此顺序重复执行，按下停止开关，所有灯灭；字上下5彩灯：4个字上下各有5个彩灯，上下对应彩灯亮灭一致，①②③④⑤，启动开关合上，从③开始亮1秒灭，②④亮1秒灭，①⑤亮1秒灭，接着再从③开始亮1秒灭，按此顺序重复执行，按下停止开关灯灭。系统有单步/连续控制。启动与停止按钮。

启动标志

(1)用4个霓虹灯分别做成"节日快乐"4个字，当按下启动开关时，4个霓虹灯开始闪烁，每次亮0.5秒，灭0.5秒，按下停止开关灯灭。

(2)"节日快乐"4个字，每个字周围有6个彩灯，ABCDEF，将启动开关合上，6个彩灯同时亮1秒，接着按顺时针方向各亮1秒；接下来再同时亮1秒，接着按逆时针方向各亮1秒，然后按此顺序重复执行，按下停止开关，所有灯灭。

(3) "节日快乐"4个字，每个字周围有6个彩灯，ABCDEF，将启动开关合上，6个彩灯同时亮1秒，接着按顺时针方向各亮1秒；接下来再同时亮1秒，接着按逆时针方向各亮1秒，然后按此顺序重复执行，按下停止开关，所有灯灭。

周围彩灯 A灯

周围彩灯B灯

周围彩灯C灯

周围彩灯D灯

周围彩灯E灯

周围彩灯F灯

(4) 4个字上下各有5个彩灯，上下对应彩灯亮灭一致，①②③④⑤，启动开关合上，从③开始亮1秒灭，②④亮1秒灭，①⑤亮1秒灭，接着再从③开始亮1秒灭，按此顺序重复执行，按下停止开关灯灭。

3灯

2,4灯

1,5灯

上下彩灯3

上下彩灯2和4

上下彩灯1和5

统有单步/连续控制
最长时间是周围彩灯循环，循环一周期时间到，选择单周期的话，结束，等待下次按启动。

精选资料
第四章 组态画面的设计
组态王监控系统软件，是一种新型的工业自动控制系统，传统的封闭式系统被它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统所取代[15]。
组态王软件是亚控科技根据自动化技术当前的发展趋势，实现企业一体化为目标开发的一套产品。此产品得到亚控科技自主研发的工业实时数据库的支持，可以为企业提供一个完整生产流程中数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取相关信息，并及时地做出反应，以获得最优化的结果。
组态王具有功能强大、运行稳定且使用方便的特点，并根据国内众多用户的反馈及意见，不断对一些功能进行了完善和扩充。组态王提供了丰富的、简捷易用的配置界面，并且提供了大量的图形元素和图库精灵，同时也为用户自主创建图库精灵提供了简单易用的接口；通过对该款产品的历史曲线、报表及web发布功能进行大幅的提升与改进，软件的功能性和可用性得到了很大的提高[16]。
组态王新增了报表向导功能，通过以组态王的历史库或工业实时数据库为数据源，快速建立用户所需的班报表、日报表、周报表、月报表、季报表和年报表。此外，还可实现值的行列统计功能。
组态王在Web发布方面取得新的突破，在全新版的Web发布中可以实现画面发布，数据发布和OCX控件发布，同时保留了组态王Web中的所有功能：IE浏览客户端可以获取与组态王运行系统相同的监控画面，IE客户端可与Web服务器保持高效的数据同步，通过网络您可以在任何地方获取与Web服务器上相同的画面和数据显示、报表显示、报警显示等数据，同时可以方便快捷的向工业现场发布控制命令，实现实时监控的功能[17]。
组态王集成对工业实时数据库的支持，且支持数据同时存储到组态王历史库和工业库中，极大地提高了组态王数据存储的能力，能更好地满足大点数用户对存储容量和存储速度的要求。工业实时数据库是亚控新推出的独立开发的工业数据库。单个服务器具有支持高达100万点、256个并发客户同时存储和检索数据、每秒检索单个变量超过20,000 条记录的强大功能。能更好地满足高端客户对存储速度和存储容量的要求，可完全满足客户实时查看和检索历史运行数据的要求[18]。
4.1 组态王与S7-226通信建立

在组态王里面，设备里面找到选择COM2，通讯波特率等使用预设的。

图4.1 PLC 与组态王的通信设定

建立设备连接，选择PLC，西门子，S7-200系列，PPI

图4.2 组态王中PLC选择
设定设备名称

图4.3 组态王通信设备名称
选择COM2，

图4.4 选择COM口
设定与组态王通信的PLC地址，设定为2，需要与PLC系统设置里面的一致。

图4.5 PLC地址设定
尝试恢复间隔和最长恢复时间设定，预设可以

图4.6 设定恢复策略
设定完信息总结如下：

图4.7 设备设定信息总结

4.2 组态王变量连接
组态王与PLC通信，需要建立变量连接，如启动按钮I0.0，变量名称I00，变量类型：I/O离散，连接设备选择，S7200，寄存器：I0.0,数据类型:bit，读写属性：只读[19]。

图4.8 数字量输入设定

其他的离散输入停止按钮I0.1，单步/连续开关I0.2设定类似。
对应数字量输出，如霓虹灯“节”灯Q0.0，变量名称Q00，变量类型：I/O离散，连接设备选择，S7200，寄存器：Q0.0,数据类型:bit，读写属性：读写[20]。

图4.9 数字量输出设定

其他的数字量输出Q0.1到Q1.6类似设定。
为了仿真测试，建立内存变量，例如霓虹灯节灯，变量类型：选择内存离散。初始值，选择预设的关。

图4.10 内存离散变量设定

其他需要设定仿真时间统计，例如周围彩灯计时，选择变量