基于PLC的霓虹灯控制系统设计.docx

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

题目：

基于PLC的霓虹灯控制系统设计

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

基于PLC的霓虹灯控制系统设计

摘要：本文针对传统霓虹灯控制系统存在的能耗高、控制复杂、维护不便等问题，设计了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的霓虹灯控制系统。系统采用PLC作为控制核心，通过编程实现对霓虹灯的智能控制，提高了系统的可靠性和稳定性。本文详细介绍了系统的硬件设计、软件设计、系统调试与测试等内容，并通过实验验证了系统的有效性。

随着科技的不断发展，霓虹灯作为一种常见的照明设备，广泛应用于城市夜景、商业广告等领域。然而，传统霓虹灯控制系统存在能耗高、控制复杂、维护不便等问题，已经无法满足现代城市对节能、环保、智能化的需求。可编程逻辑控制器（PLC）作为一种集成的自动化控制设备，具有可靠性高、抗干扰能力强、编程灵活等优点，逐渐成为工业自动化控制领域的主流技术。本文旨在设计一种基于PLC的霓虹灯控制系统，以提高霓虹灯的智能化水平，降低能耗，提高系统可靠性。

一、1.系统总体设计

1.1系统功能需求分析

(1)霓虹灯控制系统需具备基本的开关控制功能，能够实现对单个霓虹灯或多个霓虹灯的独立控制，满足不同场景下的照明需求。此外，系统应支持定时控制，通过预设的时间表自动开启或关闭霓虹灯，以实现节能目的。

(2)系统需具备远程控制功能，允许用户通过手机APP、网络远程平台等手段对霓虹灯进行实时监控和操作，提高用户的使用便利性和灵活性。同时，系统应具备数据记录功能，能够记录霓虹灯的工作状态、能耗等信息，便于用户进行数据分析和管理。

(3)霓虹灯控制系统应具备故障自检和报警功能，当系统检测到异常情况时，能够自动停止故障灯组的运行，并通过短信、邮件等方式通知管理人员，确保系统的稳定运行和及时维护。此外，系统还应具备一定的扩展性，能够根据实际需求添加新的功能模块，如智能调光、色彩变化等，以适应多样化的应用场景。

1.2系统总体架构设计

(1)系统总体架构设计以PLC为核心控制单元，通过PLC与传感器、执行器等硬件设备进行通信，实现对霓虹灯的智能控制。系统采用模块化设计，将硬件模块和软件模块进行分离，便于系统的扩展和维护。

(2)硬件模块包括PLC、传感器、执行器、人机界面等。传感器用于采集环境参数，如光照强度、温度等，执行器用于控制霓虹灯的开关和亮度调节。人机界面作为用户交互平台，提供操作界面和显示信息。

(3)软件模块包括PLC编程、人机界面编程和通信模块。PLC编程实现霓虹灯的控制逻辑，人机界面编程提供用户操作界面，通信模块负责与传感器、执行器等硬件设备进行数据交换。系统采用分布式架构，实现各模块之间的协同工作，提高系统的可靠性和稳定性。

1.3硬件选型与设计

(1)硬件选型方面，考虑到霓虹灯的功率一般在200W至1000W之间，本系统选用一款具有较高处理能力且支持模拟量输入输出的PLC，如SiemensS7-1200系列，其处理速度可达1kHz，能够满足实时控制需求。此外，PLC的DI/DO点数需根据霓虹灯数量及控制需求进行配置，本设计采用8DI/6DO配置，以适应多种控制场景。

(2)针对驱动电路设计，选用高效能的DC-DC模块，如MeanWellLDD系列，其转换效率高达90%以上，有效降低能耗。驱动电路中，电流限制器采用热敏电阻和过流保护电路，以确保霓虹灯在正常工作范围内运行。以400W霓虹灯为例，驱动电路的输入电压为220V，输出电压为DC700V，输出电流约为0.57A。

(3)传感器部分，本系统选用光电传感器用于检测环境光照强度，如OmronD6F-S11型号，其输出信号为4-20mA，适用于PLC的模拟量输入。温度传感器选用NTC热敏电阻，测量范围-40℃至+150℃，用于监测霓虹灯运行环境的温度。此外，本系统还设计了一套简单的故障检测电路，当检测到电路异常时，能够自动切断电源，保护霓虹灯和系统安全。

1.4软件设计

(1)软件设计部分主要分为PLC编程、人机界面编程和通信模块编程。在PLC编程中，采用梯形图语言进行编写，以实现霓虹灯的控制逻辑。首先，根据霓虹灯的开关控制需求，编写基本的逻辑控制程序，包括启动、停止、定时控制等。其次，为了实现节能效果，加入亮度调节功能，通过调整驱动电路的输出电压，实现对霓虹灯亮度的实时调节。此外，考虑到系统的扩展性，预留了接口，方便后续添加更多功能模块。

(2)人机界面编程采用图形化界面设计，提高用户操作体验。界面包括实时监控区域、历史数据查询、参数设置等模块。实时监控区域展示霓虹灯的工作状态、能耗等信息，用户可以实时了解系统运行情况。