第1章 绪论 第1章 绪论
1.1 霓虹灯设计起源及意义
霓虹灯三个字来源于英文中的“氖灯”，也就是NEON SIGN。而这三个字逐渐变成了专有名词。
霓虹灯的发展始源于法国，最初时的灯体不理管直径有45毫米，起制作方法是先将玻璃管烧制成所需要的文字或者团，然后再用1万多伏的变压器提供电力，以致使其发出绚丽的光彩。霓虹灯灯管两端采用石墨烯制成，内部则冲入二氧化碳和氮气，冲入二氧化他会产生白色的光，冲入氮气则会产生红色的光。因为这两种气体比较活波，因而很容易和石墨烯点击发成化学反应，阴极溅射出的石墨会在玻璃管内形成黑色的薄膜，与此同时还会吸收打量管内的活泼气体，致使灯管内的压力下降，霓虹灯的寿命也会大大缩短。
当时，为了解决这类问题，科学家们特意在霓虹灯上加上一个特殊的电磁阀们，并再使用一段时间霓虹灯后，在管内补充一定量的气体。虽然这种方法在一定程度上解决了使用问题，但是费时、费时，消耗成本且并不能在根本上解决问题，因此霓虹灯的发展大大的受到限制[1]。
这个问题一直延续道1907年至1910年期间，科学家克洛德和林德发明了液态空气分馏的方法，通过这种方法往霓虹灯扥骨干内冲入一定量的惰性气体，这样就可以极大程度的延缓活泼气体在灯管内的消耗，同时因为这些惰性气体的加入，霓虹灯的颜色也丰富起来，红、绿、黄、蓝等绚丽的颜色产生。在第二次世界大战前夕，光致发光的材料被研究了出来，这种裁量不仅能产生各种颜色的光，而且发光率也很高，这就是我们俗称的荧光粉。因为荧光粉的法名，霓虹灯的制作更加变化多端且颜色更加绚丽，因此在第二次世界大战之后，霓虹灯得到了迅速发展。
随着改革的不断深入，社会主义市场经济得到空前的发展，城市的亮化工程也在如火如荼的进行。一些企业为了更好的展示自己的形象和商品的名气，大多会采用多彩的霓虹灯作为广告宣传手法。每当夜晚降临，走在街道上便会看到形形色色的霓虹灯环绕我们周围，而这些霓虹灯广告大体分为两类，一种便是把霓虹灯制作各型各状的字体或者画面作为宣传手段，而另一种则是把霓虹灯直接作为灯源，在旁边配以各种宣传画和宣传口语。 在这些形形色色的霓虹灯的背后，则会不可避免的涉及到如何简单有效的控制霓虹灯的闪亮以及熄灭。在这里我认为，可以采用PLC来解决这些问题。因为PLC的特点便是通用性强、使用方便、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单。在工业自动化领域占有极其重要的地位，在社会中人们也是大多采用PLC来对霓虹灯进行控制，所以本次设计便是采用了PLC来控制霓虹灯的闪亮[1]。
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华北理工大学轻工学院 1.2 霓虹灯的发展现状
目前，霓虹灯市场鱼龙混杂、参差不齐。有营业执照的承接工程的正规单位仅占全部市场的三分之一。其中有良好设计、制作能力的少之又少，因而有着信誉好、产品质量过关的企业得到大家一致拥护。
第二类，没有营业执照挂靠其它单位，这类“单位”专业性不强，产品质量无保证，后期维护不到位。
第三类，皮包公司，无任何证件、信誉和能力，打一枪换一地，产品质量和后期维护根本谈不上。
霓虹灯是一个专业性、技术性要求比较严格的行业，正规单位的产品质量良好、寿命较长。但是因为第二类和第三类公司的劣质霓虹灯干扰市场，而造成霓虹灯的口碑比较坏。其实实际上霓虹灯的寿命比日光灯要长，为了您的切身利益，请选择正规的单位购买质量有保证的霓虹灯。
在霓虹灯初期，商家和制造业几乎都用普通玻璃管和普通电机进行制作，但是随着人们生活水平日渐提高，人们对产品的要求也越来越多，高铅玻璃管、陶瓷电极、三基色粉管逐渐被人们研发，渐变彩色霓虹灯逐渐走人人们的生活领域，使人们的生活更加绚丽多彩。霓虹灯以它多姿多彩的形状和颜色逐渐成为城市和购物中心的美容师，为人们的夜生活和文化月了活动增添了情趣。正是因为霓虹灯的广泛使用，它已经不可避免的成为城市的重要角色，而衡量一个城市的繁华程度，霓虹灯也占有举足轻重的地位。
1.3 论文的主要设计任务
本次霓虹灯控制系统设计的意义就在于快捷迅速的实现对霓虹灯的控制。本次设计先制作一个霓虹灯广告牌，通过实现多广告牌上霓虹灯的闪烁及亮灭来深入研究PLC如何更为方便、快捷、有效的实现其控制功能。系统现象图如图1.1
（1）在霓虹灯广告牌上，中间有4个大字“节日快乐”，在每个字的周围都有6个彩色霓虹灯，在这4个字每个字的最上方和下方都有五个霓虹灯。
（2）当按下开关以后，“节日快乐”四个字开始闪烁，时间间隔为0.5S。
（3）与此同时，这四个字周围的6个彩色霓虹灯同时亮1S，然后按照顺时针每个小灯亮1S。然后，这6个彩色霓虹灯同时亮1S，在按照逆时针顺序每个亮1S。
（4）这4个字的上下方有5个彩灯，他们的亮灭顺序是：从③开始亮1秒灭，②④亮1秒灭，①⑤亮1秒灭，接着再从③开始亮1秒灭，按此顺序重复执行，按下停止开关灯灭。
（5）输入程序后，可以通过硬件进行灯的闪烁、
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第1章 绪论 （6）系统霓虹灯和白炽灯以及供电电源均为220V。
图1.1 系统原理图
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华北理工大学轻工学院 第2章 霓虹灯控制系统的硬件设计
2.1可编程控制器（PLC）的起源
可编程控制系统（Programmable Logic Controller PLC）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程[2]。
可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程[3]。
在工业自动化控制领域主要分为PLC，工控机和嵌入式控制，而PLC自1968年诞生以后以惊人的速度成为了这一领域的主导者，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，PLC还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业PLC所带来的冲击。PLC需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格[3]。
PLC技术发展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，PLC将会继续失去市场份额；更有甚者认为，在工业PC面前，PLC将会一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工业应用领域仍将为PLC提供一定的市场份额[3]。
在1986年，美国的最大汽车制造商通用汽车制造公司，为了适应汽车型号的不断更新，试图寻找一个新兴的工业控制器来解决问题，以减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线，以减少时间和节省成本为目的。因而设想把计算的一些玩呗功能和灵活通用的特点集为一身，创造出一个新的且适合工业环境的控制装置，并把计算机的编程和程序输入进行简化，使对电脑不精通的人也可以很快的进行操作。
1969年，美国数字设备公司首先研制成功了第一部可编程控制器并且应用在通用汽车生产线上，从此开创了工业控制的全新领域。
PLC的发展过程也是与计算机技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展过程密切相关，正是这些高新技术的发展带动了可编程控制器的发展[4]。
从控制功能上来看，可编程控制器的发展大致经历了4个阶段[5]： （1）初级阶段：从第一台PLC问世到20世纪70年代中期。
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