前言

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的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

可编程控制器就是顺应这一需要出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。编程控制器不仅可以按事先编好的程序进行各种逻辑控制，还具有随意编程、自动诊断、通用性好、体积小、可靠性高的特点。因此，可编程控制器正逐步取代着继电器－接触器控制系统

1设计任务与要求

1.1控制要求：

L1、L2、L9→L1、L5、L8→L1、L4、L7→L1、L3、L6→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L6→L1、L3、L7→L1、L4、L8→L1、L5、L9→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7、L8、L9→L1、L2、L9→L1、L5、L8……循环下去

1.2任务要求

1 I/O分配

输入                 输出

起动按钮：          L1：     L6：

停止按钮：          L2：     L7：

L3：     L8：

L4：     L9：    

L5：

2编程并调试

3画出I/O端子接线图

学会用西门子S7-200PLC设计舞台灯光按顺序循环点亮，并学会调试。

舞台灯光的模拟控制示意图

2 工作原理

在单周期工作方式下，当按下启动按钮SB1时，从初始步M0.0开始，舞台灯按顺序功能图的规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。

    在连续工作方式下，在初始状态下按启动按钮SB1,PLC地址为1.0，舞台灯从初始步开始，按控制要求由L1、L2、L9（PLC地址为Ｑ1.0、Ｑ1.1、Ｑ2.0）L1、L5、L8（PLC地址为Ｑ1.0、Ｑ1.4、Ｑ1.7）L1、L4、L7（PLC地址为Ｑ1.0、Ｑ1.3、Ｑ1.6）L1、L3、L6（PLC地址为Ｑ1.0、Ｑ1.2、Q1.5）L1（PLC地址为Ｑ1.0）L2、L3、L4、L5（PLC地址为Ｑ1.0）L2、L3、L4、L5L6、L7、L8、L9（PLC地址为Ｑ1.5、Ｑ1.6、Ｑ1.7、Q2.0）L1、L2、L6（PLC地址为Ｑ1.0、Ｑ1.1、Ｑ1.5）L1、L3、L7（PLC地址为Ｑ1.0、Ｑ1.2、Ｑ1.6）L1、L4、L8（PLC地址为Ｑ1.0、Ｑ1.3、Ｑ1.7）L1、L5、L9（PLC地址为Ｑ1.0、Ｑ1.4、Ｑ2.0）L1（PLC地址为Ｑ1.0）L2、L3、L4、L5（PLC地址为Ｑ1.1、Ｑ1.2、Q1.3、Ｑ1.4）L6、L7、L8、L9（PLC地址为Ｑ1.5、Ｑ1.6、Ｑ1.6、Ｑ2.0）L1、L2、L9（PLC地址为Ｑ1.0、Ｑ1.1、Ｑ2.0）L1、L5、L8（PLC地址为Ｑ1.0、Ｑ1.4、Ｑ1.7）……循环下去

2.1 I/O分配及真值表

1.I/O分配表

2.真值表

2.2 PLC选型

S7-200这款PLC编程方法简单梯形图语言形象直观，功能强与相同功能的PLC控制系统相比，具有很高的性能价格比，可靠性高因为输入和输出有关的少量硬件元件，s7-200硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，它减少了大量的中间继电器和时间继电器。根据输入信号及输出信号的数量，经过初略计算，输入点数为6点；输入，输出信号都是数字量。增加20%备用量，以便随时增加控制功能：

输入点数为：6（1+20%）=7.2

输出点数为：6（1+20%）=7.2

根据I/O点数选择PLC，这些特点注定s7-200是舞台灯光控制系统最好的选择。

2.3 硬件接线图

2.4主电路图

2.5.时序图

      M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 M0.6 M0.7 M1.0 M1.1 M1.2 M1.3 M1.4 M1.5 M0.0

3、程序设计

3.1.顺序功能图

3.2舞台灯光的梯形图

4 心得体会

通过S7－200 PLC来设计舞台灯光控制系统的梯形图控制程序设计与调试。对S7－200 PLC有了进一步的了解，并熟悉其基本操作。

    根据要求设计出时序图、顺序功能图、梯形图程序。在预装有PLC S7－200系统的电脑中，将设计好的梯形图输入到程序中，进行模拟仿真。通过S7－200的仿真操作，实现了舞台灯按设计顺序的显示。

S7－200以其极高的性能价格比，在国内占有很大的市场份额。S7－200适用于各行各业的检测、监测及控制的自动化，无论独立运行或连成网络，都能实现复杂的控制功能。另外，S7－200具有极高的可靠性、丰富的指令集合内置的集成功能、强大的通信能力和丰富的扩展模块。

在本次设计中，对S7－200PLC有了进一步的了解，对该系统有了更深入的认识，并熟悉了其操作方法及过程。得到了很大的收获。

5 参考文献

1、SIEMENS AG. SIMATIC S7－200 Programmable Controller System Manual. 2004

2、西门子（中国）有限公司. S7－200可编程序控制器产品目录.2004

3、廖常初主编.大中型PLC应用教程.北京:机械工业出版社，2005

4、廖常初主编. PLC基础应用. 北京:机械工业出版社，2005

5、廖常初主编. PLC编程及应用.北京:机械工业出版社，2005

附录.元件清单

第二篇：PLC课程设计模板

《PLC原理及应用》课程设计报告

学 院： 沈阳工业大学工程学院

专 业： 电气工程及其自动化

班 级： 0803

姓 名： 孙楠

学 号： 220080612

指导教师： 卢芳飞

起止日期：20xx年12月 22 日～20xx年12月29日

目 录

1.课程设计目的......................................................2

2.课程设计题目和要求................................................ 2

3.设计内容.......................................................... 2

3.1 PLC的介绍......................................................2

3.2 PLC的特点及应用................................................3

3.3 PLC的工作原理..................................................4

3.4 PLC的I/O地址分配..............................................5

3.5 外部PLC接线图.................................................6

3.6 PLC主程序的设计................................................6

3.7花样1子程序....................................................9

3.8花样2子程序....................................................9

3.9花样3子程序....................................................9 3.10控制系统测试与分析............................................12

4.设计总结......................................................... 12

参考书目........................................................... 13

附录............................................................... 14

1

1课程设计目的

在现代生活中，彩灯作为一种装饰，既可以增强人们的感观，起到广告宣传的作用，又可以增添节日气氛，为人们的生活增添亮丽，用在舞台上增强晚会灯光效果。随着科学技术的发展以及人民生活水平的提高，人们对于彩灯的要求越来越高，另一方面，随着电子技术的发展，应用系统向着小型化、快速化、大容量、重量轻的方向发展，PLC技术的应用引起电子产品及系统开发的巨大变革。梯形图语言作为可编程逻辑器件的标准语言描述能力强，覆盖面广，抽象能力强，在实际应用中越来越广泛。于是，人们开始追求贯彻整个系统设计的自动化，可以从繁重的设计工作中彻底解脱出来，把精力集中在创造性的方案与概念构思上，从而可以提高设计效率，缩短产品的研制周期。整个过程通过PLC自动完成，大大减轻了设计人员的工作强度，减少了出错的机会，并且提高了设计质量。为了便于学生掌握PLC变成设计，因此需要设计一个霓虹灯闪烁控制系统。 2课程设计题目和要求

课程设计题目，基于PLC的霓虹灯闪烁控制系统

课程设计要求，彩灯L1~L10按如下

花样（1）：先使所有灯都复位（熄灭），然后从L1等开始，每隔0.5秒按顺序增加一个彩灯，直至都亮为一个周期，重复循环3

花样（2）：L1~L5、L6~L10两组彩灯亮灭交替三次，间隔0.5秒

花样（3）：先L1灯亮0.5秒后，L2灯亮L1灭，延迟0.5秒后 L3灯亮L2灭，以此类推，形成单灯跑马效果，循环3次

三种花样连续执行，形成周期循环，直至停止。

3设计内容

3.1 PLC的介绍

世界上公认的第一台PLC是19xx年美国数字设备公司(DEC)研制的。20世纪70年代初出现了微处理器，人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加 2

了运算、数据传送及处理等功能，成为真正具有计算机特征的工业控制装置。20世纪70年代中期，可编程控制器进入了实用化发展阶段，计算机技术己全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型的体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中己获得了广泛的应用。20世纪末期，可编程控制器的特点是更加适应于现代工业控制的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机及超小型机;从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合;从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元，通讯单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。

近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。

在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。

3.2 PLC的特点及应用

PLC是一种专门为了在工业环境下应用而设计的数字运算操作装置。它采用一可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各类型的机械或生产过程。PLC及有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。

PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制造 3

和发展的，这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。

（1） 可靠性高，抗干扰能力强。

（2） 通用性强，使用方便。

（3） 采用模块化结构，使系统组合灵活方便。

（4） 编程语言简单、易学，便于掌握。

（5） 系统设计周期短。

（6） 对生产工艺改变适应性强。

（7） 安装简单、调试方便、维护工作量小

目前，PLC在国内己广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、 汽车、轻纺、交通、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类:

1、开关量的逻辑控制

这是PLC最基本最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控及自动化流水线.

2、数据处理

PLC可以用于对直线运动或圆周运动的位置速度和加速度的控制。

3、运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用开关量I/0模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。

4、过程控制

过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算 PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制，PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。

5、控制网络（通信）

随着计算机控制系统的发展，近年来工厂自动化通信联网发展得很快，各个著名的PLC生产厂商推出了自己网络系统。

3.3 PLC的工作原理

LC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。它是一种存储程序的控制 4

器，用

（1） 输入采样 PLC在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序将所有输入信号，读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入采样。PLC在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。

（2） 程序执行 PLC完成了采样工作后，按顺序从0000号地址开始的程序进行扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映户根据某一对象的具体控制要求，编制好控制程序后，用编程器将程序键入到PLC的用户程序存储器中寄存。

PLC扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上。

（3） 输出刷新 在执行到END的命令时，即执行完用户所有的程序后，PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。

3.4 PLC的I/O地址分配

为了使本程序简单，本次设计不使用输入信号，一通电，彩灯即开始进行花样循环；使用10个输出点接L1~L10十个彩灯。分别是L1对应Q0.0,L2对应Q0.1，L3对应Q0.2,L4对应Q0.3,L5对应Q0.4,L6对应Q0.5,L7对应Q0. 6,L8对应Q0.7, L9对应Q1.0, L10对应Q1.1。

表I/O地址分配表

5

3.5 外部PLC接线图

下图3.1为外部PLC接线图，是实物与PLC机个部分的连接。

图3.1 3.6 PLC主程序的设计 第一步为使3个计数器清零。

第二不程序为调用花样1子程序3次。 第三步程序为调用花样2子程序3次。 第四步程序为调用花样3子程序3次。 第五步为彩灯全部熄灭。

6

图3.2为主程序梯形图

7

图3.7.1 8

3.7花样1子程序

如上图3.7.1

第一个网络是第一次循环前辅助继电器触点复位。

第二个网络是第二次循环前辅助继电器触点复位。

第三个网络是第三次循环前辅助继电器触点复位。

网络四到网络九是移位脉冲生成电路。

网络十是继电器移位。

网络十一到网络二十是L1到L10小灯依次点亮。

网络21是10等全灭。

网络22是循环次数计数器。

。

3.8花样2子程序

如图3.8.1

网络一让小灯全部熄灭。

网络二到网络三为脉冲震荡电路。

网络4到网络5为五星彩灯内圈外圈闪烁电路。

网络六为闪烁次数计数器。

网络七为子程序返回。

3.9 花样3子程序

如图3.9.1

网络一为第一次循环前辅助继电器复位。

网络二为第二次循环前辅助继电器复位。

网络三为第三次循环前辅助继电器复位。

网络四到网络九为脉冲生成电路，网络十为寄存器移位。

从网络11到网络20，小灯依次一亮一灭，网络22为循环次数计数器 网络23子程序返回。

9

图3.8.1

10

图3.9.1 11

至此五星霓虹灯闪烁控制系统完成，先使所有灯都复位（熄灭），然后从L1等开始，每隔0.5秒按顺序增加一个彩灯，直至都亮为一个周期，重复循环3次。然后L1~L5、L6~L10两组彩灯亮灭交替三次，间隔0.5秒，再先L1灯亮0.5秒后，L2灯亮L1灭，延迟0.5秒后 L3灯亮L2灭，以此类推，形成单灯跑马效果，循环3次。三种花样连续执行，形成周期循环，直至停止。

3.10控制系统测试与分析

控制系统必须进行调试后才投入实际生产之中，在这之前，以便发现问题及时解决。本系统的调试主要是利用电气工程系的实验设备进行模拟。根据前面的分析，限位开关采用点动开关模拟，输出都采用指示灯表示不同的状态，以模拟系统的工作的正确性。接线图与前面的图3-4外部接线类似，可以采用那种接法进行调试。从分析结果来看，系统基本是按设计要求进行工作，误差在课程设计容许的范围之内

4设计总结

回顾此次PLC课程设计，时间虽比较短暂，但是在此次实习中学到很多有用的东西。我的课题是基于PLC彩灯控制系统设计，当拿到课题时，有点茫然，不知道从何下手，切入点在哪?经过网上搜索相关的资料，逐步了解自己要设计个什么东西，该东西的工作原理，工作设计是什么，各环节的线索是什么？理清线索后，就确定整体设计方案，按方案的步骤着手设计各单元电路，庆幸的是各单元电路的设计比较简单，但是实际按图连线就有些困难，及运行当中出现的问题有点让我们止步，不过最后我们团结互助，不断向老师请教，把一个个难关予以解决。

现在，整个设计虽基本完成，也许结果并不是很令人满意，过程中出现的一些问题，例如延迟时间不是很精确，电路设计得不怎么完善等等。我想我们只有在实践中多去操作，不言弃、不急躁，迎难而上，多总结经验，多尝试，才能将专业知识学得更好，才能学以致用，才能达到学习的真正目的。

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参考书目

[1]魏志精. 可编程控制器应用基础，电子工业出版社.，2006

[2]潘月琴. 全自动洗衣机的维修.北京科学技术出版社.2005

[3]田瑞庭主编.可编程控制器应用技术.北京机械工业出版社，2001

[4]王兆义编著.小型可编程控制实用技术.北京机械工业出版社，2000

[5]徐志军.大规模可编程逻辑器件及其应用.成都：电子科技大学出版社，2004

[6]黄正瑾.在系统编程技术及其应用.南京：东南大学出版社，2005

[7]阎石.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，2002

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附录 第一次花样如图： 第二次花样如图： 第三次花样如图：

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《计算机控制技术》课程设计指导教师评语

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