用PLC实现彩灯的控制
电气信息学院
自创实验报告
课程名称：可编程控制器原理及应用指导教师：日期：2013.5.23
学生姓名：专业：测控技术与仪器年级：2010级学号：
组号：实验室：可编程控制实验室课程代码：
实验名称：用PLC实现彩灯的控制
一、实验项目的提出
在现实生活中，随着社会市场经济的不断繁荣和发展，各种装饰彩灯，广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大型的晚会现场，彩灯更是成为不可缺少的一道景观。小型的彩灯多为采用霓虹灯管做成各种各样和多种色彩的灯管，或是以日光灯、白炽灯作为光源，另配大型广告语、宣传画来表达效果。这些灯的控制设备多为数字电路。而在现代的生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率大，数字电路则不能胜任。针对PLC日益得到广泛应用的现状，本为介绍PLC在对彩灯的控制应用，灯的亮灭、闪烁时间及流动方向的控制均通过PLC 来达到控制要求。
二、实验目的
本实验旨在利用在学校所学的PLC知识，应用于彩灯控制系统中。掌握如何应用PLC来设计一套彩灯自动控制系统的方法以及在设计中对PLC机型的选择、PLC输入/输出点数的选择和PLC 程序的编制，为以后打下一个基础。本次设计使用PLC来控制变幻灯和流水灯（其流水方式递增），其实现流动方式是以1s的流动速率，由圆心向外扩张的方向，每个圆弧上的灯依次增加。使学生在对PLC硬件和软件的控制上得到更直接的了解。
三、实验项目的要求
1、按下启动按钮，圆心灯亮1s后灭，接着第一个圆环上的灯亮，1s后灭，再接着第二个圆
环上的灯亮，如此循环下去。
2、按下停止按钮，所有灯都灭。
四、实验仪器设备：
可编程控制器FX2N-48MR、硬件模拟输入板、计算机，通讯转换器JH-04或SC-08，Gppw （基于WINDOWS平台且带模拟运行功能的编程平台），易控组态软件等。
五、实验项目设计
5.1 系统设计
系统构成如图1所示。
图1 系统结构框图
选择三菱FX2N PLC作为控制器，其编程平台选用CX Developer;易控组态软件。
5.2 PLC控制系统设计
1、系统的工作流程分析
如图所示图2为系统工作流程图，图三为彩灯工作示意图。
1）按下启动按钮（即X0导通），L0亮，同时计时器T0、T1、T2开始计时。
2）1s后T0导通，L0灭，L1~L4亮。
3）2s后T1导通，L1~L4灭，L5~L12亮。
4）3s后T2导通，L5~L12灭，L1亮，依次循环。
5）按下停止按钮（即X1导通），全部灯都灭。
图2 工艺流程图
2、输入、输出、中间状态表
表1 输入、输出、中间状态表
3、PLC外部控制电路
图3 I/O图
4、程序设计
根据工作流程图2、I/O分配表和I/O图3，可设计梯形图如图4下所示。相关的中间变量表如表2所示。
表2
图4 梯形图
5.3 上位监控界面设计
易控软件系统包括组态环境和运行环境，如图5所示。用户在易控组态环境中完成动画设计、设备连接编写控制流程，其与易控运行环境一起，构成了用户应用系统，系统称为“工程”。
图5 易控组态软件的整体结构图
易控运行环境是用户应用系统的运行环境，在运行环境中完成对工程控制工作。
1、组态设计
在MCGS界面上我们需要反映整个彩灯系统的工作状态，并通过上位机的监控界面对彩灯进行控制。将所需的组态元素从图库中调出，图库中没有的图像元素采用外部导入的方法。这些图元放在新建的用户窗口进行组态。操作界面组态可参见图6。
图6 彩灯工作示意图
2、在动态数据库中设置相应的变量
数据库中的变量设置如图7所示。通过设置组态窗口中的图像组态元素的属性将其与数据库中的变量联系起来，使组态元素与数据库中的变量有相应的对应关系。
3、进行设备组态
在设备管理中选出所需的串口父设备和三菱PLC FX2编程口子设备，然后对串口通道设备进行通信协议的设置，其协议设置为：波特率9600，停止位1位，偶校验，COM1，数据位8等。再对三菱PLC FX编程口子设备进行通道连接设置，建立数据库变量和PLC通道之间的对应关系，
其通道设置与连接关系如图8所示。
最终窗口图元与PLC的连接关系如图9所示。
图7 变量设置
图8设备变量配置
图9 组态与PLC元件对应关系图
六、实验步骤
1、根据设计要求进行设计
1）画出系统结构图和工作流程图；
2）画出PLC I/O表和中间变量表；
3）画出I/O图；
4）在GX Developer上进行PLC梯形图的设计和编辑。
2、PLC的调试运行
1）并将完成的梯形图下载到PLC；
2）运行PLC，采用PLC的硬件模拟板上的开关进行模拟控制；
3）进行程序的调试和相关修改；
4）将正确的程序运行并观察直至完全符合设计要求。
3、易控上位设计
1）新建工程；
2）设置界面，如图6所示；
3）设置数据变量库，如图7所示；
4）动画连接；
5) 通道连接，如图8所示；
设计中注意的问题：真确的对应GX与易控开发环境输入输出；PLC为八进制而易控为十进制；按钮事件设置应该在变量中设置。
七、实验拓展
本实验主要实现彩灯循环变幻，其变化有很多种方式，我们可以通过改变灯的数量和灯的排布方式：比如图案、文字等从而达到想象中的目的。本实验由于灯的数量少所以在写程序时可以一一列出，若是设计图案或文字遇到庞大的数量时我们就应该用到PLC功能指令。
参考文献
[1] 易控教程，2003
[2] FX可编程控制器编程手册.日本三菱公司，2002
[3] 廖常初．FX系统PLC编程及应用．北京：机械工业出版社2005
[4] 郑萍. 现代电气控制技术. 重庆大学出版社，2001.12
[5] 周美兰等. PLC电气控制与组态软件. 科学出版社，2005.5
[6] 李晓荃单片机原理与应用电子工业出版社