【摘要】彩燈在我們的日常生活中是隨處可見的，彩燈控制能夠達(dá)到的渲染效果是通過控制全部或者部份彩燈的亮和滅、閃爍的頻率、燈的亮度及燈光流的方向來實現(xiàn)的。在本次設(shè)計中采用西門子公司S7-200系列PLC來進(jìn)行控制。本次設(shè)計對彩燈的要求是變換類負(fù)載其控制對象設(shè)定為“國慶快樂”字形，且均勻分布在彩燈的中央部位、由紅、黃、藍(lán)三色燈箱組成，三色燈箱按照一定的控制閃爍；流水類負(fù)載是在燈箱的周圍有32盞顏色不同的流水燈組循環(huán)閃爍。根據(jù)設(shè)計要求，首先進(jìn)行了硬件系統(tǒng)的設(shè)計，選用的是S7-200的cpu226，它的24點輸入/16點輸出可以滿足本次設(shè)計的需求，并畫出了輸入和輸出接線圖。在軟件方面，根據(jù)設(shè)計的思想進(jìn)行了實現(xiàn)系統(tǒng)功能的梯形圖的設(shè)計，指令采用的是減計數(shù)器指令和移位寄存器指令，并利用S7-200的STEP7-Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行編程。它可以方便地在Windows環(huán)境下對PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控，且編程方便，快捷，利用PLC/PPI電纜將計算機與PLC相連接來驗證程序，在PLC上可以清楚的看到控制效果，從來證明了本次設(shè)計的成功。

【關(guān)鍵詞】彩燈控制；S7-200；PLC；STEP7-Micro/WIN32

1、PLC的結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 PLC的結(jié)構(gòu)

PLC實質(zhì)上是一種工業(yè)控制計算機，比一般的計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的結(jié)構(gòu)，以及更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語言。從硬件結(jié)構(gòu)看，它也有中央處理器（CPU）模塊，輸入/輸出（I/O）模塊，電源等組成，可編程序控制器的基本組成。

1.2 PLC的工作原理

PLC有兩種工作方式，即RUN（運行）方式或STOP（停止）方式。在RUN方式，通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。在CPU模塊的面板上用“RUN”LED顯示當(dāng)前的工作方式。

2、基于PLC的彩燈控制系統(tǒng)的具體設(shè)計

2.1 工作原理與要求

利用PLC實現(xiàn)對彩燈的控制，使彩燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，變換形式多樣，可用較低的造價達(dá)到較好的效果。

本次設(shè)計的彩燈變換分為三種：常亮類負(fù)載、變換類負(fù)載及流水類負(fù)載。

常亮類負(fù)載是指彩燈中用來照明或起襯托作用的負(fù)載，其特點是只要彩燈投入工作，則這類負(fù)載長期接通。

變換類負(fù)載是指某些在整個工作過程中定時進(jìn)行花樣變換的負(fù)載，如字形變換，色彩的變換或位置的變換之類。其特點是定時通斷，但頻率不高。

流水類負(fù)載則指變換速度快，其特點雖然也是定時通斷，但頻率較高。

對于常亮類負(fù)載，其控制十分簡單，只需一次接通。而對于變換類及流水類負(fù)載的控制，事跡只有在不同的時間段中通斷對應(yīng)之路，便可實現(xiàn)花樣的變換。

2.2工藝過程

（1）變換類負(fù)載：

點亮順序如下：前六秒按下表所示順序點亮，全亮5秒：

然后按倒序熄滅，全滅2秒，

按下順序點亮，全亮5秒：

按倒序熄滅，全滅2秒

（2）流水類負(fù)載：

在八個燈箱的周圍有8組32只顏色為赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫、白依次排開的流水燈。系統(tǒng)啟動后，按照1-8的順序，間隔1s一次點亮并循環(huán)。24s后，按照從8-1的順序，依次點亮并進(jìn)行循環(huán)。再按照1—8的順序循環(huán)往復(fù)，直至系統(tǒng)停止工作。

（3）系統(tǒng)用啟動按鈕和停止按鈕操作。

（4）各個彩燈的工作電壓均為220v.

2.3硬件設(shè)計

2.3.1 S7-200系列PLC性能簡介

西門子公司的SIMATICS7-200系列屬于小型可編程序控制器，可用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。

S7-200的可靠性高。內(nèi)置有高速計算器，告訴輸出，PID控制器，RS-485通信/編程接口，PPI通信協(xié)議，MPI通信協(xié)議和自由方式通信功能，I/O端子排可以很容易地拆卸。最大可擴展到248點數(shù)字量I/O，最多有26KB程序和數(shù)據(jù)存儲空間。

2.3.2 編程元件地址分配

1.輸入/輸出繼電器地址分配

輸入/輸出繼電器地址分配

2.其他編程元件地址分配

其他編程元件地址分配

2.4 軟件設(shè)計

2.4.1設(shè)計思想

在設(shè)計中，可以采用順序控制繼電器SCR，通過步進(jìn)指令編程，但是需要使用大量的定時器。這里根據(jù)彩燈循環(huán)點亮的特點，采用移位寄存器指令編程，是非常方便的。這樣，彩燈點亮循環(huán)順序的改變，通過移位寄存器的左移或右移就可以實現(xiàn)。

8組流水燈，每組流水燈可能有多盞燈，因為PLC的帶負(fù)載能力有限，考慮通過接觸器的觸點來接通各組流水燈。

2.4.2梯形圖設(shè)計

根據(jù)上述設(shè)計的要求，彩燈控制梯形：

2.4.3 STEP 7-Micro/WIN編程軟件

STEP 7-Micro/WIN是專門為S7-200設(shè)計的在個人計算機Windows操作系統(tǒng)下運行的編程軟件，它的功能強大，使用方便。CPU通過PC/PPI電纜或插在計算機中的CP5511的通信卡與計算機通信。通過PC/PPI電纜，可以在Windows系統(tǒng)實現(xiàn)多主站通信方式。

2.4.4 程序的驗證

在PLC硬件上有輸出指示燈，可以清楚的看出所有輸出是按預(yù)先設(shè)置閃爍。由此可以清楚的驗證所編程序的正確性。

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作者簡介：

于淼，葫蘆島市建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司，遼寧葫蘆島。