基于PLC的霓虹灯控制系统设计

2023-03-03 07:23:14   文档大全网     [ 字体: ] [ 阅读: ]

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基于PLC的霓虹灯控制系统设计

摘要:随着社会科学技术的进步与发展,我们的生活水平的提高,和人们对生活的质量的提高,我们的生活逐渐从黑暗的夜晚转变成了闪烁的夜晚,无论走在繁华的大都市还是小县城,总能看到把夜晚装扮得色彩缤纷的霓虹灯,霓虹灯装扮了我们彩色的生活。色彩缤纷的的霓虹灯,是在电子技术的提高上发展而生的产物,通过自动控制的进步利用PLC来控制实现工作。可编程控制器是一种编程简单、结构简单、体积小、质量轻、通用性强、适用广泛、性能稳定性好的一种器件。现代社会科技的飞速发展离不开可编程控制器的功劳,控制电动机的速度、运行方向、运行频率等等。工业中小车的运行方式、速度、多辆小车的同时控制及单个控制都离不开可编程控制器,纵观之,可编程控制器的应用广泛,凡是牵涉到自动喷灌的都离不开可编程控制器。那么现代的霓虹灯的多彩多样的发光也是由PLC控制的。霓虹灯把夜晚的城市装扮得五彩缤纷,各大中小城市都在进行亮化工程,各企业和商家为了宣传自己的企业形象和吸引人的眼球,均通过霓虹灯广告屏来实现这一目的,那么如何利用PLC控制系统来实现这一目的的。 关键词:PLC;可编程控制器;霓虹灯 1 引言

在现代科技进步的今天,人们不仅对饮食文化的要求有所提高,对生活的色调也有所要求,也正因为科技的进步,有条件满足人们的需要,正是应了我们刚刚提出社会主义主要矛盾:人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。里面提到美好生活,那么就是人们的生活需要多姿多彩,这就是我们的设计目的及选题的意义。利用可编程控制器对无数个色彩不一的二极管进行控制,使得变成按一定规律闪烁、一定时间闪烁,装扮人们的夜晚,为人民增添夜晚的美丽。

霓虹灯发展大致分为三个阶段,第一阶段:玻璃管充气高压发光,霓虹灯最早出现于1910年的法国展会上,这时的霓虹灯是明亮发光的,充有稀薄氖气或其他的通电玻璃管或灯泡,是一种冷阴极气体放电灯。通过几千伏的电压施加在电极上,电离管中的气体使其发出光,光的颜色取决于管中的气体。第二阶段:LED柔性霓虹灯,由于传统的霓虹灯工艺复杂、生产成本高和运输安装不方便等因素,LED技术的出现,彻底改变霓虹灯的材料和生产工艺。在2003-2006年左右,柔性霓虹灯采用全新的结构和LED技术,由特制的PVC壳包上明亮的LED术,运用特有的光学技术与专门的外壳设计。现阶段及发展趋势:LED柔性霓虹灯(硅胶挤出),2015年左右,市场上出现硅胶挤出工艺的防水灯带,为LED性硅胶霓虹灯的制造提供了全新的生产工艺。由于PVC的致命缺陷:有刺激性气味、抗黄变差、容易折断等,市场出现以硅胶代替PVC生产制造LED柔性硅胶霓虹灯。硅胶有许多PVC所没有的优势:环保无毒、耐高低温、抗酸碱、抗UV黄变、柔软柔韧、寿命长、透光率好。 2 霓虹灯变压器的设计 2.1 霓虹灯的工作原理

霓虹灯是一种低气压冷阳极辉光放电发光的光源。通过气体放电使电能转换为五光十色的光谱线,是霓虹灯工作重要的基本过程。在正常的情况下,空气是比较好的绝缘体,电流不能通过空气传导。如果加上强电场、光辐射、离子轰击


和高温加热等条件下,气体分子可能发生电离,产生了可以自由移动的自由带电荷,并在外电场作用下形成电流,使绝缘的气体成为良导体。这种电流通过气体的现象就被称为气体放电过程。

在高电压作用下,少量自由电子向阳极运动,气体分子的急剧游离激发电子加速运动,使管内气体导电,发出色彩的辉光(又称虹光)。霓虹灯原理的发光颜色与管内所用气体及灯管的颜色有关;霓虹灯原理如果在淡黄色管内装氖气就会发出金黄色的光,如果在无色透明管内装氖气就会发出黄白色的光。霓虹灯原理要产生不同颜色的光,就要用许多不同颜色的灯管或向霓虹灯管内装入不同的气体。

2.2 霓虹灯变压器

常用的霓虹灯变压器有两种:一种是漏磁式霓虹灯变压器,或称为铁芯电感霓虹灯变压器;另一种是电子式霓虹灯变压器。

1)铁心电感变压器,具有稳定性高、负载能力强、负载灯管亮度高、光色一致、寿命长等优点,但单只变压器功耗达到450VA,功率因数仅为0.6,重量重、体积大、价格高,常用于可靠性及亮度高要求高的场合。随着节能时代的到来,传统的铁芯电感变压器已逐渐被体积小,功耗低、重量轻,成本低的霓虹灯变压器替代。铁芯电感变压器的规格有:3KV5KV10KV12KV15KV等。

2)霓虹灯电子变压器,也称高频冷启动管壁形放电灯,电子变压器的规格有:15W20W30W40W60W80W90W

3)霓虹灯变压器的工作原理:电感式霓虹灯变压器的原理较简单,是用硅钢片做铁芯,按照所需要的电压来确定线圈原边和副边的匝数。霓虹灯电子变压器的原理大多是依据惰性气体的击穿条件,不仅与电压高低有关,还和击穿它的电压频率有很大关系。 3 霓虹灯控制系统设计 3.1 总体方案的确定

设计方案最终实现:中间有十二根灯管,周围有24个流水灯,中间十二根灯管的工作过程是,按照1357911奇数灯管依次点亮,时间间隔为1s3s后熄灭,然后24681012偶数灯管依次点亮,时间间隔为1s,亮3秒后熄灭,在从112 依次点亮,间隔为0.5s,全亮后亮3秒,然后全灭,全灭后停亮3S,然后在按照从两边开始112亮,间隔1秒相邻的灯点亮,最后全亮,亮2s后熄灭,在从内67开始亮,时间间隔1秒,相邻的灯管亮,直到全亮后,灯管亮3s,然后熄灭,熄灭2s后重复前面的动作。同时周围的流水灯按照矩形排列,24个流水灯按照顺时针和逆时针两种工作方式进行,先按照顺时针,第一个流水灯开始工作,间隔0.5s循环点亮,亮到第24个灯后,开始按照逆时工作,然后重复前面动作。

工作模式按照手动启动和自动启动两种模式设计,手动模式时,按下启动按钮系统工作,按下停止按钮,系统停止工作,自动模式是当检测到光线暗时开始工作,光线亮时系统停止工作 3.2 控制要求分析

当按下连续启动按钮时,系统能够实现灯管和流水灯同时按要求运行,只要不输入停止信号,灯管和流水灯就会按要求连续运行下去;在系统运行的过程中,当有灯管和流水灯同时停止信号输入时,灯管和流水灯同时停止工作,如果输入的信号只是灯管停止信号,则灯管停止工作,流水灯继续运行,如果输入信号是流水灯停止信号,那么只有流水灯停止工作,灯管继续运行。当按下单步启动按


钮时,灯管和流水灯同时按要求运行,运转一个周期后,停止工作 3.3 PLC的输入输出端口分配和PLC的选型

设计中所应用到的PLC主要应该从机型、容量、I/O模块、电源模块方面考虑。PLC机型的选择的基本原则是在满足要求及保证可靠、维护方便的前提下,力争最佳的性能价格比。品牌的选择主流的plc有西门子、三菱、欧姆龙等,考虑本系统只是开关量的简单控制,且考虑成本因素,选用国产小型plc加数字量扩展模块。

参考文献

[1]于庆广.可编程控制器原理及系统设计.北京:清华大学出版社,2004. [2]廖常初.可编程序控制器应用技术(第四版).重庆大学出版社.2002. [3]徐国林.PLC应用技术.机械工业出版社.2007.

[4]陈在平.可编程序控制器技术及应用系统设计.北京:机械工业出版社,2002.

滕俊杰(1980.1-)男,汉,河南鄢陵,本科,讲师,研究方向:电气自动控


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