PLC彩灯控制
- - .
摘要
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。在大型晚会的现场，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、宣传画来达到效果。这些灯的控制设备多为数字电路。而在现代生活中，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。
嵌入式系统是以应用为中心，软硬件可裁减的工业控制系统。适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统广泛应用于高科技产品中，具有巨大的市场需求前景。嵌入式系统不仅在传统的工业控制和商业管理领域有极其广泛的应用空间，如智能工控设备、POS/ATM机、IC卡等，而且在信息家电领域的应用也具有极为广泛的潜力，例如机顶盒、WebTV、网络冰箱、网络空调等众多的消费类和医疗保健类电子设备，在车载盒、智能交通等领域的应用也呈现出前所未有的生机。
MCGS（Monitor and Control Generated System,通用监控系统）是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。MCGS 为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、和报表输出以及企业监控网络等功能。该设计的内容就是基于MCGS的节日彩灯控制，当然要做好这个课程设计必须先熟悉MCGS组态软件及PLC节日彩灯的控制工作原理，了解西门子PLC及MCGS组态软件，会用CAD绘制电气控制原理图以及用MCGS组态软件组态监控画面及调试实验。
关键词：MCGS；PLC；循环；控制
目录
1 PLC的定义及发展 (2)
1.1 PLC的定义 (2)
1.2 PLC的的发展历程 (2)
1.3 PLC的特点 (2)
2 控制系统设计 (4)
2.1 控制要求 (4)
2.2 硬件分配图 (4)
2.3 PLC输入/出分配表 (4)
2.4 PLC梯形图 (5)
3 MCGS组态 (8)
3.1 什么是MCGS组态软件 (8)
3.2 组态过程8
3.2.1 建立工程8
3.2.2 建立监控画面8
3.3.3 建立数据库变量9
3.3.4 设备窗口属性设置9
总结 (11)
参考文献 (12)
1 PLC的定义及发展
1.1 PLC的定义
Programmable Logic Controller 简称为PLC，即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
1.2 PLC的的发展历程
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。
个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。
PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.
1.3 PLC的特点
1 ) 高可靠性、抗干扰能力强
（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。
（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.
（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。
（4）采用性能优良的开关电源。
（5）对采用的器件进行严格的筛选。
（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。
（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高
2) 丰富的I/O接口模块
PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。
另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。
3)配套齐全、功能完善、适用性强
PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
4)系统的设计、工作量小、维护方便、容易改造
PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。
5)体积小、重量轻、能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm ，重量小于150g，能耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想设备。
2 控制系统设计
2.1 控制要求
按下启动按钮，9个霓虹灯依次循环闪烁；
按下停止按钮，霓虹灯停止闪烁，熄灭。
2.2 硬件分配图
图2-1 硬件分配图
2.3 PLC输入/出分配表
表2-1 输入/出分配表
种类名称地址
输入信号启动按钮SB1 I0.0
停止按钮SB2 I0.1
输出信号
霓虹灯1 Q0.0
霓虹灯2 Q0.1
霓虹灯3 Q0.2
霓虹灯4 Q0.3
霓虹灯5 Q0.4
霓虹灯6 Q0.5
霓虹灯7 Q0.6
霓虹灯8 Q0.7
霓虹灯9 Q1.0
2.4 PLC梯形图
图2-2 梯形图1
图2-3 梯形图2
图2-4 梯形图3
图2-5 梯形图4
图2-6 梯形图5
3 MCGS组态
3.1 什么是MCGS组态软件
MCGS（Monitor and Control Generated System,通用监控系统）是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。
MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、和报表输出以及企业监控网络等功能。
MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化和航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠。
3.2 组态过程
3.2.1 建立工程
双击桌面“MCGS组态环境”图标，进入MCGS组态环境，新建工程。
图3-1 新建工程
3.2.2 建立监控画面
在MCGS组态平台上单击“用户窗口”，“新建窗口”，在“用户窗口”中新建一个“窗口0”，双击开始编辑。
图3-2 编辑用户窗口
3.3.3 建立数据库变量
单击“实时数据库”，增加对象并修改其属性。
图3-3 实时数据库
3.3.4 设备窗口属性设置
在组态工作台界面中，用鼠标单击“设备窗口”选项，出现设备窗口图标并双击进入设备组态窗口；在此窗口中通过设备工具箱，完成设备组态。
图3-4 设备组态
总结
选定题目后，感觉困难较大。查看了一些资料后，头脑里开始有了设计思路和方向。
回顾此次实训，时间虽然不长，但是在此实训中学到了很多有用的东西。我的题目是基于MCGS的节日彩灯PLC控制系统的设计，经过老师的讲解和自己在书上查找资料，逐步了解了自己要设计的是什么、该设计的工作原理及该出现的运行结果，并且掌握了怎样使MCGS与PLC进行通讯及设置MCGS的组态过程。
现在，整个设计基本完成，虽然结果并不是很令人满意，过程中也出现了问题。但我想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。
参考文献
[1].黄永红，电气控制欲PLC应用技术[M]..机械工业出版社. [1].MCGSE参考手册.
[1].MCGS嵌入版快速入门.
[1].MCGS嵌入版用户指南.
[1].西门子（中国）.S7-200可编程器系统手册.2005.
[1].廖常初.S7-200 PLC基础教程[M].：机械工业出版社，2006.