LED數(shù)碼顯示控制系統(tǒng)

1、 電氣PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 LED數(shù)碼顯示控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名孔佳班級(jí)自動(dòng)化143學(xué)號(hào)1410060842指導(dǎo)教師楊曉冬完成日期2017年6月18日LED數(shù)碼顯示控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要： PLC控制課程設(shè)計(jì)是該學(xué)科的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，它需要學(xué)生統(tǒng)籌運(yùn)用所學(xué)基本理論、基本方法對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試。本課程設(shè)計(jì)是以LED數(shù)碼管和PLC控制為基礎(chǔ)，通過(guò)了解PLC的基本編程方法及數(shù)碼管的原理，用順序控制法實(shí)現(xiàn)：按下啟動(dòng)按鈕后，由八組LED發(fā)光二極管模擬的八段數(shù)碼管開始顯示，先是一段段顯示，顯示次序是A、B、C、D、E、F、G、H。隨后顯示數(shù)字及字符，顯示次序是0、1、

2、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F，再返回初始顯示，并循環(huán)不止。用西門子S7-1500來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求。關(guān)鍵詞： LED數(shù)碼顯示控制 S7-1500目錄1.概述12.設(shè)計(jì)內(nèi)容12.1 西門子S7-1500PLC介紹12.2 I/O分配12.3 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和工作原理22.4 模塊介紹3比較模塊CMP32.4.2 定時(shí)器模塊TON（接通延時(shí)）3傳送模塊MOVE.42.4.4 復(fù)位模塊（R）52.5 觸摸屏設(shè)計(jì)·52.6實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 73.設(shè)計(jì)小結(jié)94.參考文獻(xiàn)95.附錄.10 附錄一. 10 附錄二.13 附錄三.15 1.概述PLC課程設(shè)計(jì)是該課程的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)

3、節(jié)，既有別于畢業(yè)設(shè)計(jì)，又不同于課堂教學(xué)。它需要學(xué)生統(tǒng)籌運(yùn)用所學(xué)基本理論、基本方法對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試。本課程設(shè)計(jì)是以LED數(shù)碼管和PLC控制為基礎(chǔ)，通過(guò)了解西門子S7-1500PLC的基本編程方法及LED數(shù)碼管的原理，用順序控制法實(shí)現(xiàn)：按下啟動(dòng)按鈕后，由八組LED發(fā)光二極管模擬的八段數(shù)碼管開始顯示：先是一段段顯示，顯示次序是A、B、C、D、E、F、G、H。隨后顯示數(shù)字及字符，顯示次序是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F，再返回初始顯示，并循環(huán)不止。同時(shí)利用西門子觸摸屏完成燈的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和啟?？刂?。本課程設(shè)計(jì)分為三人一組，我完成了PLC的觸摸屏設(shè)計(jì)。2.

4、 設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 西門子S7-1500PLC介紹S7-1500是西門子公司推出的最新系列的PLC，相對(duì)于傳統(tǒng)的PLC，它的外觀設(shè)計(jì)更加人性化，選用時(shí)更加容易被人們所接受。CPU上配有LED顯示屏，方便顯示CPU狀態(tài)和故障信息等。從硬件方面說(shuō)，S7-1500 PLC的處理速度更快，聯(lián)網(wǎng)能力更強(qiáng)，安全可靠維護(hù)簡(jiǎn)單。它的組態(tài)和編程效率更高，信息采集和查看更方便，此外S7-1500 PLC無(wú)需使用其他模塊即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能等等很多優(yōu)勢(shì)之處。2.2 I/O分配序號(hào)PLC地址（PLC端子）電氣符號(hào)（面板端子）功能說(shuō)明1I0.0SD啟動(dòng)按鈕2Q0.0A數(shù)碼管a端3Q0.1B數(shù)碼管b端4Q0.2C數(shù)碼管c端

5、5Q0.3D數(shù)碼管d端6Q0.4E數(shù)碼管e端7Q0.5F數(shù)碼管f端8Q0.6G數(shù)碼管g端9Q0.7H數(shù)碼管dp端面板上COM接24V電源負(fù)端面板上V+接24V電源正端實(shí)驗(yàn)柜上黑色口接24V電源負(fù)端，紅色口24V電源正端。2.3 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和工作原理LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管

6、，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。A、靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O多。B、動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示是應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp "的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元

7、選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位元就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。透過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。2.4 模塊介紹2.4.1 比較模塊CMP可以使用“小于”指令判斷第一個(gè)比較值（<操作數(shù) 1>）是否小于第二個(gè)比較值（<操作數(shù) 2>）。要比較的兩個(gè)值必須為相同的數(shù)據(jù)類型。 如果滿足比較條件，則該指令返回邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO)“1”。如果不滿足比較

8、條件，則該指令返回 RLO“0”。該指令的 RLO 通過(guò)以下方式與整個(gè)程序段中的 RLO 進(jìn)行邏輯運(yùn)算：· 串聯(lián)比較指令時(shí)，將進(jìn)行“與”運(yùn)算。· 并聯(lián)比較指令時(shí)，將進(jìn)行“或”運(yùn)算。在指令上方的操作數(shù)占位符中指定第一個(gè)比較值（<操作數(shù) 1>）。在指令下方的操作數(shù)占位符中指定第二個(gè)比較值（<操作數(shù) 2>）。比較時(shí)間值時(shí)，如果 <操作數(shù) 1> 中的時(shí)間點(diǎn)小于（早于）<操作數(shù) 2> 中的時(shí)間點(diǎn)，則該指令的 RLO 為“1”2.4.2 定時(shí)器模塊TON （接通延時(shí)） 可以使用“接通延時(shí)”指令將 Q 輸出的設(shè)置延時(shí) PT 指定的一段時(shí)間。

9、 當(dāng)輸入 IN 的邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO) 從“0”變?yōu)椤?”（信號(hào)上升沿）時(shí)，啟動(dòng)該指令。 指令啟動(dòng)時(shí)，預(yù)設(shè)的時(shí)間 PT 即開始計(jì)時(shí)。 當(dāng)持續(xù)時(shí)間 PT 計(jì)時(shí)結(jié)束后，輸出 Q 的信號(hào)狀態(tài)為“1”。 只要啟動(dòng)輸入仍為“1”，輸出 Q 就保持置位。 啟動(dòng)輸入的信號(hào)狀態(tài)從“1”變?yōu)椤?”時(shí)，將復(fù)位輸出 Q。 在啟動(dòng)輸入檢測(cè)到新的信號(hào)上升沿時(shí)，該定時(shí)器功能將再次啟動(dòng)?？梢栽?ET 輸出查詢當(dāng)前的時(shí)間值。 時(shí)間值從 T#0s 開始，達(dá)到 PT 時(shí)間值時(shí)結(jié)束。 只要輸入 IN 的信號(hào)狀態(tài)變?yōu)椤?”，輸出 ET 就復(fù)位。每次調(diào)用“接通延時(shí)”指令，必須將其分配給存儲(chǔ)指令數(shù)據(jù)的 IEC 定時(shí)器。如果程序中未調(diào)

10、用定時(shí)器（這是因?yàn)闀?huì)忽略定時(shí)器），則輸出 ET 會(huì)在定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束后立即返回一個(gè)常數(shù)值。對(duì)于 S7-1500 CPU，IEC 定時(shí)器是一個(gè) IEC_TIMER、IEC_LTIMER、TON_TIME 或 TON_LTIME 數(shù)據(jù)類型的結(jié)構(gòu)，可如下聲明：· 聲明為一個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型為 IEC_TIMER 或 IEC_LTIMER 的數(shù)據(jù)塊（例如，“MyIEC_TIMER”）· 聲明為塊中“Static”部分的 TON_TIME、TON_LTIME、IEC_TIMER 或 IEC_LTIMER 類型的局部變量（例如，#MyIEC_TIMER）在程序中插入該指令時(shí)，將打開“調(diào)用選項(xiàng)

11、”(Call options) 對(duì)話框，可以指定 IEC 定時(shí)器將存儲(chǔ)在自身數(shù)據(jù)塊中（單個(gè)背景）或者作為局部變量存儲(chǔ)在塊接口中（多重背景）。 如果創(chuàng)建了一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)塊，則該數(shù)據(jù)塊將保存到項(xiàng)目樹“程序塊 > 系統(tǒng)塊”(Program blocks > System blocks) 路徑中的“程序資源”(Program resources) 文件夾內(nèi)。 有關(guān)本主題的更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)“另請(qǐng)參見(jiàn)”。只有在調(diào)用指令且每次都會(huì)訪問(wèn)輸出 Q 或 ET 時(shí)，才更新指令數(shù)據(jù)。執(zhí)行“接通延時(shí)”指令之前，需要事先預(yù)設(shè)一個(gè)邏輯運(yùn)算。 該運(yùn)算可以放置在程序段的中間或者末尾。傳送模塊MOVE可以使用“移動(dòng)值

12、”指令將 IN 輸入操作數(shù)中的內(nèi)容傳送給 OUT1 輸出的操作數(shù)中。 始終沿地址升序方向進(jìn)行傳送。如果滿足下列條件之一，則使能輸出 ENO 的信號(hào)狀態(tài)為“0”：· 使能輸入 EN 的信號(hào)狀態(tài)為“0”。· IN 參數(shù)的數(shù)據(jù)類型與 OUT1 參數(shù)的指定數(shù)據(jù)類型不對(duì)應(yīng)。2.4.4 復(fù)位模塊（R）可以使用“復(fù)位輸出”指令將指定操作數(shù)的信號(hào)狀態(tài)復(fù)位為“0”。僅當(dāng)線圈輸入的邏輯運(yùn)算結(jié)果 (RLO) 為“1”時(shí)，才執(zhí)行該指令。 如果信號(hào)流通過(guò)線圈（RLO =“1”），則指定的操作數(shù)復(fù)位為“0”。 如果線圈輸入的 RLO 為“0”（沒(méi)有信號(hào)流過(guò)線圈），則指定操作數(shù)的信號(hào)狀態(tài)將保持不變。2.

13、5觸摸屏設(shè)計(jì)上面的小圓分別代表數(shù)碼管的八段段選，通過(guò)設(shè)置動(dòng)畫能夠在觸摸屏上顯示。以上是PLC程序中的觸摸屏部分，當(dāng)在觸摸屏上按下start時(shí)，也能啟動(dòng)；按下HMI_STOP則停止，形成了一個(gè)人機(jī)交互界面。關(guān)于Stop和Start是通過(guò)下面的事件來(lái)對(duì)應(yīng)觸發(fā)的2.6實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象PLC的現(xiàn)象觸摸屏的現(xiàn)象整體現(xiàn)象3.設(shè)計(jì)小結(jié)本次課程設(shè)計(jì)使我加深了對(duì)PLC知識(shí)的理解，同時(shí)通過(guò)這次一周的課程設(shè)計(jì)，我們的合作意識(shí)得到加強(qiáng)，合作能力得到提高，并再一次明白只有加強(qiáng)組內(nèi)合作才能提高工作效率和速度。但是在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常遇到各種問(wèn)題，從一開始一竅不通到后面能夠畫出觸摸屏中間問(wèn)了老師同學(xué)很多。一直到最后我們的觸摸屏還是只能夠啟動(dòng)無(wú)法停止，后來(lái)在STOP按鈕上加了一個(gè)復(fù)位位才完成了完整的啟動(dòng)停止控制。這還是我思考不全面所導(dǎo)致的。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)時(shí)候我懂得了實(shí)踐的重要性，只有將所學(xué)的內(nèi)容運(yùn)用到實(shí)踐中才能夠真正理解貫徹了。在查找和整理資料的過(guò)程中我獲得了更廣泛的PLC相關(guān)知識(shí)，對(duì)PLC產(chǎn)生了濃厚的興趣。對(duì)此還是要感謝楊老師的幫助，并在設(shè)計(jì)時(shí)給出了寶貴的意見(jiàn)。4. 參考文獻(xiàn)【1】 劉美俊. 西門子PLC編程及其應(yīng)用. 北京：機(jī)械工程出版社，2011.【2】 廖常初. S7-200PLC編程及應(yīng)用. 北京：機(jī)械工程出版社，2010.【3】 楊后川，張瑞，高建設(shè)，等. 西門子S7-200PLC應(yīng)用1