霓虹灯广告屏的智能PLC控制系统研究

霓虹灯广告屏的智能PLC控制系统研究

刘峰

370921198801071513

摘要

霓虹灯广告屏是企业宣传自身形象和产品的手段之一，因其具有强运动性、低能耗、经济实用、寿命长、效果好、制作灵活、色彩多样等特点，广泛应用在生产生活中，霓虹灯广告屏控制系统运行的稳定可靠性直接影响着广告屏的正常工作，因此在对控制系统进行设计时应当充分运用各方面技术和设备，保证控制系统设计的合理性和适用性。本文在阐述霓虹灯广告屏结构和工作原理的基础上，利用可编程控制器通用性强、编程控制容易且广泛、广泛的适用范围、较强的抗干扰能力、高可靠性等特点,设计了霓虹灯广告屏控制系统，基于PLC的控制系统较好地解决了霓虹灯开关的调节、闪烁时间和方向，以及如何快速、可靠、操作方便等问题。

关键词：霓虹灯广告屏；PLC；控制系统

1 引言

1.1设计背景及意义

可编程控制器简称为PLC，这种系统的诞生主要是为了能够促进工业生产向数字化方向发展，在这种系统的作用下可以利用其中各个功能，对相应的数据信息进行指令的下达和执行，例如运算、控制等，而且还能够以数字化的输入和输出模式来对工业生产中的机械设备或者装置进行控制。PLC在实际运用的过程当中具有可靠性高、使用简便、规模小、耗电量低、适用性强等特点，广泛应用于工业生产的模拟、过程、运动、通信等控制环节，还能够对数据信息进行处理。

众所周知，在日常生活当中常见的霓虹灯广告相对于其他形式的平面广告来说，具有使用周期长、能耗低、效率高、成本投入低、影响因素少等优势，将PLC应用到霓虹灯广告面板的控制系统当中，能够充分提升广告面板的使用简便性，使其本身的性能更为可靠，并且在充分发挥可编程控制器本身优势的情况下，进一步减小广告屏的实际规模。除此之外，PLC还能够将相应的数据信息快速有效的传输到计算机当中，能够在很大程度上降低能源的消耗，使其使用更为灵活方便。

将PLC应用到霓虹灯广告系统当中，能够有效促进这种技术的普及和应用，而现阶段很多企业为了能够提升宣传力度，独特这种广告形式的依赖性也越来越强，因此需要依靠PLC技术来提升控制效果，从而帮助各企业对自身的产品和形象进行宣传，而且还有利于社会文明建设的推进。

1.2 霓虹灯广告屏的工作原理

通常情况下，霓虹灯是以辉光的形式工作的，因此具有辉光的特性，在灯管阴极受到正离子的作用下，就会发出相应的二次电子，而正离子本身也会发出相应的电流，从而维持了霓虹灯的发电效果。从辉光形式的发电效应来分析，阴极发出的电流在密度上是相对较为稳定的，同时阴极的位下降不会随着电流的限制而发生变化。霓虹灯的工作电流往往与灯本身的直径、灯管内部的气体种类、电极类别、气体的压力等有关系，如果增加霓虹灯灯管的直径，对柱面积不会产生很大的影响，而且柱面积会对光效应产生一定的影响。

2 霓虹灯广告屏的设计方案

2.1设计内容和要求

本次对霓虹灯广告屏进行设计时，其控制系统能够对霓虹灯工作过程中闪烁进行控制，利用PLC来控制灯的亮与不亮及其时间间隔，并能够对流动方向进行调节。在对相应的程序进行输入之后就能够达到灯光闪烁的目的，共24个流水灯，每4个一组。对霓虹灯控制系统进行设计，在系统当中需要具备点动和连续控制的功能，并设置启动和停止的按钮，同时系统的霓虹灯汉字、流水灯的额定电压以及电源输出电压均为220V。最后根据系统功能和工作状态将动作流程图、输出和输入点、PLC外部接线图以及系统的梯形图进行绘制。

2.2总体方案设计

2.2.1硬件的配置及其组成原理

根据要求,硬件的配置主要有：电源、三菱系列的PLC(要经过输入输出I/O接口的计算和查三菱PLC编程手册最终确定具体型号为FX2N-48MR-001)、8个霓虹灯字、24个流水灯、足够数量的导线。

2.2.2系统可靠性

系统控制方面主要包含了主机箱、中央处理器、扩展机箱、外部设备以及相关的网络，通过对影响系统工作状态的因素进行分析之后能够了解到，霓虹灯广告屏正常工作时外部的电磁辐射以及自身电源会对系统产生干扰，并且其他设备的工作也会对系统产生电磁干扰，还包括信号线、接地系统混乱信号等，这些都会在一定程度上影响系统的可靠性。干扰因素形成干扰需要具备干扰源、耦合信道以及被干扰对象，因此为了降低干扰因素的影响，可以从抑制干扰源、阻断耦合信道、提升系统抗干扰性能三个方面来提升系统的稳定可靠性。

2.3可靠性高的霓虹灯设计

根据霓虹灯电子变压器线路图能够分析出其工作原理，在电路图中能够明确电阻R1和R2两端电压稳定在155V，A1是额定电流为1A的熔断器，主要的作用是能够在电流较大的情况下对电路进行保护，R1C1的作用是能够对交流高频进行消除，C4、D6、D7、R5和R6共同构成了振荡器，在310V电压的直流电以及R5和R6的作用下为C4充电，当C4的电压稳定在一个数值时就会时D7成为一个通路，最终由T2的基极和发射极实现正向偏置而形成通路。主振荡器是由

T1、T2、L1、L2、L3、R8和R9组成，在电路启动之后会使T2形成通路，这时C3电流经过B点时就会实现放电效应，之后在高频铁氧体磁芯位置形成L1、L2和L3，而感应电压经过三者之后就会使得T2形成断路，这时T1就会从断路变为通路，在相应的往复循环之后就形成了电路振荡。在电路图当中的R8和R9能够为T1和T2提供基极守护的作用，D6可以主动发起振荡效果，C4能够发出用于充电的电压，而R10、C6、T1和T2具有对波形进行改善的作用。

3 霓虹灯广告屏控制系统

3.1I/0分配表设计

根据设计内容和要求，设置了由PLC控制的霓虹灯广告屏显示器的输入/输出地址，其中SA1、SA2、SA3分别为启动开关、停止开关和单步/连续选择开关。8个霓虹灯字由Y000-Y007控制，6组流水灯被Y010-Y015控制。

3.2 PLC型号选择

由于总共有17个I/O点其中14个是输出点，且考虑到I/O点的余量和交流电进行实验，电源电压为220V，所以PLC型号选用FX2N-48MR-001。

FX2N-48MR-001的主要参数:24个I/0点(输入继电器有24点，输出继电器有24点)，供电电压为交流电220V频率50/60Hz。

结论

通过本次对霓虹灯广告屏控制系统的设计，了解了PLC相关的知识，并且在充分运用相关的电子元器件和设备的情况下完成了霓虹灯广告屏的方案设计，后期运用相应的软件仿真技术来对控制程序进行了运行稳定性的提升，保证了设计方案的可行性，虽然在设计的过程中存在着程序等方面的问题，但是经过改善解决了其中存在的问题，总体来说是能够满足实际使用要求的。

参考文献

[1]郭和伟.基于PLC的交通信号灯控制系统设计[J].公路交通技术,2011.

[2]方贵盛,王云凤,陈剑兰.智能交通灯PLC控制实验装置研制[J].实验室研究与探索,2012.     

[3]温志达,梁桂荣,陈碧铭,高素萍.基于车流量的智能交通灯控制系统[J].自动化技术与应用,2009.

[4]孙竹梅,张玥玥,王琦,王政.车流量实时检测的交通灯配时监控系统设计[J].自动化仪表,2018.

[5]井宏璞.智能交通灯控制系统的设计与实现[D].长春工业大学,2015.