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1、,霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,项目5,电气控制与PLC技术应用,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,【学习目标】本项目以机床的旋转刀盘为载体，通过本项目的学习：（1）掌握循环与移位指令、方便指令、数据处理指令。（2）学会使用FX2N系列PLC功能指令编写程序的方法和技巧。（2）会应用PLC功能指令编写霓虹灯广告屏控制系统程序。（3）会使用PLC编程软件输入、编辑程序和仿真。（4）会安装调试和运行维护霓虹灯广告屏控制系统。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.1 项目任务,1.项目描述,某商厦灯光广告牌共有8只荧光灯管，24只流水灯，每4只为一组，排列如图所示。用PLC对灯
2、光广告牌进行控制，并实现如下要求：,1.项目描述,（1）广告牌中间8个荧光灯管依次从左至右点亮，每只点亮时间间隔为1s，全亮后显示10s；接下来从右至左依次熄灭至全灭，全灭后停亮2s；再从右至左依次点亮至全亮，每只点亮时间间隔为1s，全亮显示10s后，再从左至右依次熄灭至全灭，全灭后停亮2s，再从开始运行，如此循环不止，周而复始。（2）广告牌四周流水灯共24只，每4只为一组，共分6组，每组灯间隔1s向前移动一次，移动24s后，再反过来移动，如此循环往复。（3）系统有单步/连续控制；有启动/停止按钮。,5.1 项目任务,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,2.工作任务,利用PLC实现本项目
3、控制要求，具体工作内容如下：（1）确定控制方案，制订工作计划。（2）分析控制要求，分配I/O地址。（3）设计霓虹灯广告屏控制系统电路原理图。（4）编制霓虹灯广告屏控制系统程序并进行仿真。（5）制作并调试运行霓虹灯广告屏控制系统。（6）完成项目总结报告。,5.1 项目任务,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,分析和研讨项目任务，明确控制要求和工作内容，学习PLC相关功能指令及其编程方法；熟悉旋霓虹灯广告屏PLC控制系统的构成及要求。,拟定工作计划，分解工作任务、明确责任目标；确定PLC控制的霓虹灯广告屏控制系统设计项目实施方案。,设计系统控制电路，编制系统控制程序；选择器件和工具，安装并调
4、试霓虹灯广告屏PLC控制系统。,静态测试控制系统；通电调试和动态测试；按照霓虹灯广告屏的控制要求和相关参数进行检测。,资讯,计划决策,实施,检查,评估,对项目质量进行评估，若存在不足或达不到广告屏控制要求，进行分析处理，完善项目设计。,5.2 项目实施方案,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.3.1 循环与移位指令,5.3 相关知识学习,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,FX2N系列PLC循环及移位指令包括循环右移、循环左移；带进位右移、带进位左移；位右移、位左移；字右移、字左移等指令。,1、循环右移、循环左移指令（ROR、ROL）,（1）指令格式：循环右移、循环左移指令的功
5、能号、助记符、操作数及程序步长如表所示。,（2）功能与动作：循环右移、循环左移指令的用法如图所示。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.3.1 循环与移位指令,1、循环右移、循环左移指令（ROR、ROL）,图5-43 循环右移、循环左移指令的用法,每执行一次ROR指令，目标元件中的各位循环右移n位，最后从最低位被移出的位同时存入到进位标志M8022中。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1、循环右移、循环左移指令（ROR、ROL）,每执行一次ROL指令，目标元件中的各位循环左移n位，最后从最高位被移出的位同时存入到进位标志M8022中。,图5-43第二行程序的运行情况如图5-
6、44(a)所示，当X1闭合时，执行ROR指令1次，D10右移3位，同时进位标志M8022为“1”。图5-43第三行程序的运行情况如图5-44(b)所示，当X2闭合时，执行ROL指令1次，D10左移2位，同时进位标志M8022为“0”。,在指定位组合元件场合，只有K4(16位)或K8(32位)才有效。例如K4Y0、K8M0有效，而K1Y0、K2M0无效。,5.3.1 循环与移位指令,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1、循环右移、循环左移指令（ROR、ROL）,5.3.1 循环与移位指令,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,【例5-1】广告牌边框饰灯控制,（1）控制要求：该广告牌有
7、16个边框饰灯L1L16，当广告牌开始工作时，饰灯每隔1s从L1到L16依次正序点亮，重复进行；循环两周后，又从L16到L1依次反序每隔1s轮流点亮，重复进行；循环两周后，再按正序轮流点亮，重复上述过程。当按停止按钮时，停止工作。,（2）I/O地址分配：如表5-21所示。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,（3）梯形图程序：如图5-45所示。当X0为ON时，先置正序初值（使Y0为ON），然后执行子程序调用程序，进入子程序1，执行循环左移指令，输出继电器依次每隔1s正序左移一位，左移一周结束，即Y17为ON时，C0计数1次，重新左移；当C0计数2次后，停止左循环，返回主程序。,再置反序初
8、值（Y17为ON），然后进入子程序2，执行循环右移指令，输出继电器依次每隔1s反序右移一位，左移一周结束，即Y0为ON时，C1计数1次，重新右移；当C1计数2次后，停止右循环，返回主程序。同时使M0重新为ON，进入子程序1，重复上述过程。,当X1为ON时，使输出继电器全为OFF，计数器复位，饰灯全部熄灭。,【例5-1】广告牌边框饰灯控制,【例5-1】广告牌边框饰灯控制,【例5-1】广告牌边框饰灯控制,（2）指令格式：带进位的循环右移、循环左移指令的功能号、助记符、操作数及程序步长如表所示。,2、带进位的循环右移、循环左移指令（RCR、RCL）,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.3.
9、1 循环与移位指令,（2）应用说明：带进位的循环右移、循环左移指令的用法如图5-46所示。每执行一次RCR指令，目标元件D中的各位和进位一起循环右移n位，最后被移出的位放入到进位标志M8022中。在运行下一次RCR指令时，M8022中的位首先进入目标元件中。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,图5-46 带进位的循环右移、循环左移指令的用法,2、带进位的循环右移、循环左移指令（RCR、RCL）,5.3.1 循环与移位指令,每执行一次RLR指令，目标元件D中的各位和进位一起循环左移n位，最后被移出的位放入到进位标志M8022中。在运行下一次RCL指令时，M8022中的位首先进入目标元件中
10、。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,图5-46第二行程序的运行情况如图5-47(a)所示，当X1闭合时，执行RCR指令1次，D1中的各位和进位一起右移4位。图5-46第三行程序的运行情况如图5-47(b)所示，当X2闭合时，执行RCL指令1次，D1中的各位和进位一起左移3位。在指定位组合元件场合，只有K4(16位)或K8(32位)才有效。例如K4Y0、K8M0有效，而K1Y0、K2M0无效。,2、带进位的循环右移、循环左移指令（RCR、RCL）,5.3.1 循环与移位指令,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,2、带进位的循环右移、循环左移指令（RCR、RCL）,5.3.1 循环
11、与移位指令,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,【例5-2】霓虹灯顺序控制程序设计,（1）控制要求：有8只霓虹灯（L1L8）接于K2Y0，要求当X0为ON时，霓虹灯L1L8以正序每隔1s轮流点亮，当L8亮灭后，停5s；然后反向逆序每隔1s轮流点亮，当L1再亮灭后，停5s，重复上述过程。当X1为ON时，霓虹灯停止工作。（2）梯形图程序：利用PLC循环指令编制的梯形图及说明如图5-48所示。,【例5-2】霓虹灯顺序控制程序设计,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,3、位右移、位左移指令（SFTR、SFTL）,（1）指令格式：位右移、位左移指令的功能号、助记符、操作数及程序步长如表所示。
12、,（2）功能与动作：位右移指令的用法及运行情况说明分别如图5-49(a)和(b)。位右移指令使位元件中的状态向右移位，n1指定每次移动的位元件长度，n2指定目标元件移位的位数。,5.3.1 循环与移位指令,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,在图5-52中，当X0为ON时，执行一次SFTR指令，4位(n2=k4位)源操作数X3、X2、X1、X0从目标元件的最高位移入，目标元件中的其他各位向右移位，每次4位向右一移，其中，X3X0M11M8，M11M8M7M4，M7M4M3M0，M3M0移出。,3、位右移、位左移指令（SFTR、SFTL）,5.3.1 循环与移位指令,项目5 霓虹灯广告屏的
13、PLC控制系统设计,位左移指令与位右移指令的用法和运行情况相似，只是向左移位而已。如图5-50(a)、(b)所示。当X1为ON时，执行一次SFTL指令，2位(n2=k2位)源操作数X1、X0从目标元件的最低位移入，目标元件中的其他各位向左移位，每次2位向左一移。,3、位右移、位左移指令（SFTR、SFTL）,5.3.1 循环与移位指令,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,【例5-3】舞台灯光控制系统程序。,（1）控制要求：舞台灯共有8组，每组6只彩灯，彩灯布局如图5-51所示。按下按钮SB，各组彩灯按如下规律显示：1234567812123412345612345678345678567
14、87815263748372615135724681，如此循环。数字表示等号，各组彩灯亮度变化间隔时间为2秒钟。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,【例5-3】舞台灯光控制系统程序。,（2）I/O分配：输入地址：启动按钮X0；停止按钮X1。输出地址：18组彩灯分别接于Y0Y7。（3）PLC梯形图程序：应用位移位指令编写的PLC梯形图如图5-52所示。,【例5-3】舞台灯光控制系统程序。,图5-52 舞台灯光控制梯形图（2）,【例5-3】舞台灯光控制系统程序。,图5-52 舞台灯光控制梯形图（3）,【例5-3】舞台灯光控制系统程序。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,3、位右移、
15、位左移指令（SFTR、SFTL）,5.3.1 循环与移位指令,5.5.2 数据处理指令,FX2N系列PLC的数据处理指令是可以进行复杂的数据处理和实现特殊用途的指令，共有10条，它们是ZRST(区间复位)、DECO(译码)、ENC0（编码）、SUM（求ON位数）、BON（ON位判断）、MEAN（平均值）、ANS（信号报警器置位）、ANR（信号报警器复位）、SOR（NIN数据开方运算）、FLT（BIN整数变2进制浮点数）等，前面已经学过ZRST指令，这里仅介绍DECO、ENCO、MEAN指令,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1、解码和编码指令（DECO、ENCO）,（1）指令格式：解码
16、、编码指令的助记符、操作数等如表5-25所示。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1、解码和编码指令（DECO、ENCO）,（2）应用说明：DECO和 ENCO指令的应用如图5-575-60所示。,解码的意义是将源S二进制操作数解成十进制数送目标D。当目标为位元件时，解码指令根据S指定的起始地址的n位连续的位元件所表示的十进制码值Q，对D指定的2n位目标元件的第Q位（不含目标元件本身）置1，其他位置0。指令应用如图5-57(a)所示。若X0为ON，置Y0=1、Y1=1。当X1为ON时，执行解码指令，在以源Y0为首址的3位（K3）元件Y2、Y1、Y0中，Q=(Y2Y1Y0)=(011)2
17、=3，则对以M0为首址的23（K3）=8位目标元件的第3位（不含目标元件M0）即M3置1，其他位置0，执行情况如图5-57(b)所示。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1、解码和编码指令（DECO、ENCO）,解码的意义是将源S二进制操作数解成十进制数送目标D。当目标为位元件时，解码指令根据S指定的起始地址的n位连续的位元件所表示的十进制码值Q，对D指定的2n位目标元件的第Q位（不含目标元件本身）置1，其他位置0。指令应用如图5-57(a)所示。若X0为ON，置Y0=1、Y1=1。当X1为ON时，执行解码指令，在以源Y0为首址的3位（K3）元件Y2、Y1、Y0中，Q=(Y2Y1Y0)
18、=(011)2=3，则对以M0为首址的23（K3）=8位目标元件的第3位（不含目标元件M0）即M3置1，其他位置0，执行情况如图5-57(b)所示。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1、解码和编码指令（DECO、ENCO）,当目标D为字元件时，DECO指令的源S所指定字元件的低n位所表示的十进制码Q，对D指定的目标字元件的第Q位(不含最低位)置1，其他位置0。指令应用如图5-58所示。当XO闭合时，K7传送至D0，D0的22、21及20位为1。当X1闭合时，将D0的解码在D10中表示出来，即从第21位起的第7位置1，故D10的当前值为128。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计
19、,1、解码和编码指令（DECO、ENCO）,编码ENCO的意义是将以源S为首址、长度为2n的位元件中，最高置1的位数存放到目标D所指定的元件中去，D的位数为n。如图5-59所示。闭合X0，M5置1。接通X1，执行ENCO的指令，将以M0为首址的8位(23=8)元件中的置1的最高位(图5-59中为M5)放到目标D0中，因此D0的当前值为(101)2=(5)10。当源内多个位为1时，低位忽略不计。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1、解码和编码指令（DECO、ENCO）,当源为字元件编码时，则将源中置ON的最高位的位数放到目标元件中。如图5-60所示，接通X0，将K135送到D0中，则D
20、0的二进制数字为10000111，最高置1位为二进制7位，故D5的值为7。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1、解码和编码指令（DECO、ENCO）,【例5-4】用解码指令设计单按钮实现五台电动机的顺序启停控制。（1）控制要求：用单按钮控制5台电动机的启停。对5台电动机编号，按下按钮1次，1号电动机启动，第2次按下按钮，1号电动机停止；第3次按下按钮，2号电动机启动，第4次按下按钮，2号电动机停止；以此类推，第9次按下按钮，5号电动机启动，第10次按下按钮，5号电动机停止。,（2）I/O地址分配：如表所示。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,【例5-4】用解码指令设计单按钮实
21、现五台电动机的顺序启停控制。,（3）PLC梯形图：应用解码等功能指令设计的PLC梯形图如图5-61所示。输入电动机编号的按钮接于X0，M101是X0的二分频器，其脉冲数即为电动机号数，被记录在K1M10中，这里使用加1指令。DECO指令则将K1M10中的数据解码并令M7M0中和K1M10中数据（电动机号数）相同的位元件置“1”。,图5-61 单按钮控制5台电动机梯形图,（1）指令格式：,2、求平均值指令（MEAN）,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,（2）应用说明：如图5-62所示。MEAN的功能是求D0开始的4个位元件的代数平均值，送目标元件D10中，即(D0+D1+D2+D3)/4
22、D10。当X0和X1闭合时，(D10)=30。,2、求平均值指令（MEAN）,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.4.1 项目分析,5.4 项目实施,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,（1）广告牌中间8个荧光灯管依次从左至右点亮，每只点亮时间间隔为1s，全亮后显示10s；接下来从右至左依次熄灭至全灭，全灭后停亮2s；再从右至左依次点亮至全亮，每只点亮时间间隔为1s，全亮显示10s后，再从左至右依次熄灭至全灭，全灭后停亮2s，再从开始运行，如此循环不止，周而复始。,（2）广告牌四周流水灯共24只，每4只为一组，共分6组，每组灯间隔1s向前移动一次，移动24s后，再反过来移动，如
23、此循环往复。（3）系统有单步/连续控制；有启动/停止按钮。,1、PLC的I/O地址分配,5.4 项目实施,5.4.2 霓虹灯广告屏PLC控制线路设计,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,2、霓虹灯广告屏控制电路,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.4.3 霓虹灯广告屏PLC控制程序设计,5.4.3 霓虹灯广告屏PLC控制程序设计,5.4.3 霓虹灯广告屏PLC控制程序设计,5.4.3 霓虹灯广告屏PLC控制程序设计,图5-56 霓虹灯广告屏控制梯形图（4）,5.5 能力拓展,5.5.1 高速处理和方便指令,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1.高速处理指令,（1）高速计
24、数器置位指令（HSCS）,1）指令格式,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1.高速处理指令,（1）高速计数器置位指令（HSCS）,2）指令说明如图5-68所示为高速计数器置位指令功能说明。当X0为1时，高速计数器C235的当前值有99变为100，或由101变为100，Y0立即置1。该指令仅有32位指令操作，即DHSCS操作。,图5-68 高速计数器置位指令功能说明,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1.高速处理指令,（2）高速计数器复位指令（HSCR）,1）指令格式,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1.高速处理指令,（2）高速计数器复位指令（HSCR）,2）指令说明
25、如图5-69所示为高速计数器复位指令功能说明。当M8000为ON时，C255的当前值由199变为200，或由201变为200时，Y1变为“0”。,图5-69 高速计数器复位指令功能说明,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1.高速处理指令,（2）高速计数器复位指令（HSCR）,图5-70为高速计数器复位指令的具体应用。当高速计数器C255当前值计数到300时，C255输出触点接通。而当C255的当前值计数到400时，C255又立即复位，断开其输出触点。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1.高速处理指令,（3）速度检测指令（SPD）,1）指令格式,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制
26、系统设计,1.高速处理指令,（3）速度检测指令（SPD）,2）指令说明如图5-71所示为速度检测指令功能说明。速度检测是用来检测在给定时间内编码器的脉冲个数，从而可计算速度。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1.高速处理指令,（3）速度检测指令（SPD）,当X10为ON时，执行速度检测指令，S1指定输入点，S2指定计数时间，单位为ms。D共有三个单元指定存放计数结果。其中D0存放计数结果，D1存放计数当前值，D2存放剩余时间值。通过上述测定，转速N即可求出：,（r/min），n为脉冲/r。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1.高速处理指令,（4）脉冲输出指令（PLSY）,1
27、）指令格式,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,1.高速处理指令,（4）脉冲输出指令（PLSY）,2）指令说明 如图5-72所示为脉冲输出指令功能说明。当X10为ON时，以S1指定的频率，按S2指定的脉冲个数输出，输出端为D指定的输出端。S1指定脉冲频率，其中FX2N为220000Hz；FX1SFX1NPLC为132767Hz（16位指令），11000000Hz（32位指令）。S2指定脉冲个数，16位指令为132767，32位指令为12147483647。D指定输出口，仅为Y0和Y1，PLC机型要选用晶体管输出型的。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,2.方便指令,（1）交替输出
28、指令（ALT）,1）指令格式,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,2.方便指令,（1）交替输出指令（ALT）,2）指令说明,如图5-77所示为交替输出指令功能说明。交替输出指令就是X0的二分频电路。其波形如图5-77(b)所示。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,2.方便指令,（2）斜坡信号输出指令（RAMP）,1）指令格式,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,2.方便指令,（2）斜坡信号输出指令（RAMP）,2）指令说明斜坡指令用来产生斜坡输出信号，如图5-79所示为斜坡指令的功能说明。当X0为ON时，连续执行该指令。其中斜坡初始值存放在D1中，斜坡的终点值存放在D2中。
29、D3存放的数据为D1D2变化的中间状态。整个变化的过程经过n个扫描周期，本例中n=K1000,这个值存在D4中。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.5.2 自主项目 知识竞赛抢答器设计,1.控制要求,（1）系统初始上电后，主持人在总控制台上按“开始”按键后，允许各队人员开始抢答，即各队抢答按键有效。（2）抢答过程中，14队中的任何一队抢先按下各自的抢答按键（S1、S2、S3、S4）后，该队指示灯（L1、L2、L3、L4）点亮，LED数码显示系统显示当前队的队号，同时蜂鸣器发出响声（持续时间5s后停止），并锁住抢答器，使其他对按键无效，直至本次答题完毕。（3）主持人对抢答状态确认后，
30、单击“复位”按键，系统又继续允许各队人员开始抢答；直至又有一队抢先按下各自的抢答器按键。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.5.2 自主项目 知识竞赛抢答器设计,2.设计要点提示,（1）I/O地址分配提示,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.5.2 自主项目 知识竞赛抢答器设计,2.设计要点提示,（2）PLC外部接线图如图所示。,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.5.2 自主项目 知识竞赛抢答器设计,2.设计要点提示,（3）PLC控制梯形图设计提示。1）主持人起动和复位程序：用主控指令实现较为简单，如图5-65所示。,图5-65 抢答器总控制信号梯形图,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.5.2 自主项目 知识竞赛抢答器设计,2.设计要点提示,（3）PLC控制梯形图设计提示。2）抢答程序：以第一组为例，其抢答程序如图5-66所示，M10为抢答成功标志。,图5-66 抢答器总控制信号梯形图,项目5 霓虹灯广告屏的PLC控制系统设计,5.5.2 自主项目 知识竞赛抢答器设计,2.设计要点提示,（3）PLC控制梯形图设计提示。3）抢答组显示程序：用条件判断和七段码显示指令实现，如图5-67所示为第一组的显示梯形图。,谢谢!,
