LED数码显示控制系统

电电气气 P PL LC C 控控制制系系统统设设计计 说说明明书书 L LE ED D 数数码码显显示示控控制制 系系统统设设计计 专业专业电气工程及其自动化 学生姓名学生姓名孔佳 班级班级自动化 143 学号学号1410060842 指导教师指导教师杨晓冬 完成日期完成日期2017 年 6 月 18 日 LED 数码显示控制系统设计数码显示控制系统设计 摘要 PLC 控制课程设计是该学科的一个重要教学环节 它需要学生统筹运用 所学基本理论 基本方法对现实生活中的实际系统进行设计和调试 本课程设 计是以 LED 数码管和 PLC 控制为基础 通过了解 PLC 的基本编程方法及数码管 的原理 用顺序控制法实现 按下启动按钮后 由八组 LED 发光二极管模拟的 八段数码管开始显示 先是一段段显示 显示次序是 A B C D E F G H 随后显示数字及字符 显示次序是 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F 再返回初始显示 并循 环不止 用西门子 S7 1500 来实现控制要求 关键词 LED 数码显示控制 S7 1500 目录 1 概述 1 2 设计内容 1 2 1 西门子 S7 1500PLC 介绍 1 2 2 I O 分 配 1 2 3 LED 数码管的结构和工作原 理 2 2 4 模块介绍 3 2 4 1 比较模块 CMP 3 2 4 2 定时器模块 TON 接通延时 3 2 4 3 传送模块 MOVE 4 2 4 4 复位模块 R 5 2 5 触摸屏设 计 5 2 6 实验现象 7 3 设计小结 9 4 参考文献 9 5 附录 10 附录一 10 附录二 13 附录三 15 1 1 概述概述 PLC 课程设计是该课程的一个重要教学环节 既有别于毕业设计 又不同 于课堂教学 它需要学生统筹运用所学基本理论 基本方法对现实生活中的实 际系统进行设计和调试 本课程设计是以 LED 数码管和 PLC 控制为基础 通过 了解西门子 S7 1500PLC 的基本编程方法及 LED 数码管的原理 用顺序控制法实 现 按下启动按钮后 由八组 LED 发光二极管模拟的八段数码管开始显示 先 是一段段显示 显示次序是 A B C D E F G H 随后显示数字及字符 显示次序是 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A b C d E F 再返回初始 显示 并循环不止 同时利用西门子触摸屏完成灯的状态监测和启停控制 本 课程设计分为三人一组 我完成了 PLC 的触摸屏设计 2 2 设计内容设计内容 2 1 西门子 S7 1500PLC 介绍 S7 1500 是西门子公司推出的最新系列的 PLC 相对于传统的 PLC 它的外 观设计更加人性化 选用时更加容易被人们所接受 CPU 上配有 LED 显示屏 方便显示 CPU 状态和故障信息等 从硬件方面说 S7 1500 PLC 的处理速度更 快 联网能力更强 安全可靠维护简单 它的组态和编程效率更高 信息采集 和查看更方便 此外 S7 1500 PLC 无需使用其他模块即可实现运动控制功能等 等很多优势之处 2 2 I O 分配 序号序号 PLCPLC 地址地址 PLCPLC 端子 端子 电气符号电气符号 面板端子 面板端子 功能说明功能说明 1I0 0SD启动按钮 2Q0 0A数码管 a 端 3Q0 1B数码管 b 端 4Q0 2C数码管 c 端 5Q0 3D数码管 d 端 6Q0 4E数码管 e 端 7Q0 5F数码管 f 端 8Q0 6G数码管 g 端 9Q0 7H数码管 dp 端 面板上 COM 接 24V 电源负端 面板上 V 接 24V 电源正端 实验柜上黑色口接 24V 电源负端 红色口 24V 电源正端 2 3 LED 数码管的结构和工作原理 LED 数码管 LED Segment Displays 是由多个发光二极管封装在一起组 成 8 字型的器件 引线已在内部连接完成 只需引出它们的各个笔划 公共 电极 led 数码管常用段数一般为 7 段有的另加一个小数点 还有一种是类似 于 3 位 1 型 根据 LED 的接法不同分为共阴和共阳两类 了解 LED 的这些 特性 对编程是很重要的 因为不同类型的数码管 除了它们的硬件电路有差 异外 编程方法也是不同的 LED 数码管要正常显示 就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码 从而 显示出我们要的数位 因此根据 LED 数码管的驱动方式的不同 可以分为静态 式和动态式两类 A 静态显示驱动 静态驱动也称直流驱动 静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个 单片机的 I O 进行驱动 静态驱动的优点是编程简单 显示亮度高 缺点是占 用 I O 多 B 动态显示驱动 数码管动态显示是应用最为广泛的一种显示方式之一 动态驱动是将所有 数码管的 8 个显示笔划 a b c d e f g dp 的同名端连在一起 另外为每个数 码管的公共极 COM 增加位元选通控制电路 位元选通由各自独立的 I O 线控制 当输出字形码时 所有数码管都接收到相同的字形码 但究竟是那个数码管会 显示出字形 取决于对位元选通 COM 端电路的控制 所以我们只要将需要显示 的数码管的选通控制打开 该位元就显示出字形 没有选通的数码管就不会亮 透过分时轮流控制各个 LED 数码管的 COM 端 就使各个数码管轮流受控显示 这就是动态驱动 2 4 模块介绍 2 4 1 比较模块 CMP 可以使用 小于 指令判断第一个比较值 是否小于第二个比较 值 要比较的两个值必须为相同的数据类型 如果满足比较条件 则该指令返回逻辑运算结果 RLO 1 如果不满足比较 条件 则该指令返回 RLO 0 该指令的 RLO 通过以下方式与整个程序段中 的 RLO 进行逻辑运算 串联比较指令时 将进行 与 运算 并联比较指令时 将进行 或 运算 在指令上方的操作数占位符中指定第一个比较值 在指令下方 的操作数占位符中指定第二个比较值 比较时间值时 如果 中的时间点小于 早于 中的时 间点 则该指令的 RLO 为 1 2 4 2 定时器模块 TON 接通延时 可以使用 接通延时 指令将 Q 输出的设置延时 PT 指定的一段时间 当输 入 IN 的逻辑运算结果 RLO 从 0 变为 1 信号上升沿 时 启动该指 令 指令启动时 预设的时间 PT 即开始计时 当持续时间 PT 计时结束后 输出 Q 的信号状态为 1 只要启动输入仍为 1 输出 Q 就保持置位 启动输入的信号状态从 1 变为 0 时 将复位输出 Q 在启动输入检测到 新的信号上升沿时 该定时器功能将再次启动 可以在 ET 输出查询当前的时 间值 时间值从 T 0s 开始 达到 PT 时间值时结束 只要输入 IN 的信号 状态变为 0 输出 ET 就复位 每次调用 接通延时 指令 必须将其分配给存储指令数据的 IEC 定时器 如果程序中未调用定时器 这是因为会忽略定时器 则输出 ET 会在定 时器计时结束后立即返回一个常数值 对于 S7 1500 CPU IEC 定时器是一个 IEC TIMER IEC LTIMER TON TIME 或 TON LTIME 数据类型的结构 可如下声明 声明为一个系统数据类型为 IEC TIMER 或 IEC LTIMER 的数据块 例如 MyIEC TIMER 声明为块中 Static 部分的 TON TIME TON LTIME IEC TIMER 或 IEC LTIMER 类型的局部变量 例如 MyIEC TIMER 在程序中插入该指令时 将打开 调用选项 Call options 对话框 可 以指定 IEC 定时器将存储在自身数据块中 单个背景 或者作为局部变量存储 在块接口中 多重背景 如果创建了一个单独的数据块 则该数据块将保存 到项目树 程序块 系统块 Program blocks System blocks 路径中的 程序资源 Program resources 文件夹内 有关本主题的更多信息 请参 见 另请参见 只有在调用指令且每次都会访问输出 Q 或 ET 时 才更新指令数据 执行 接通延时 指令之前 需要事先预设一个逻辑运算 该运算可以放置在程序 段的中间或者末尾 2 4 3 传送模块 MOVE 可以使用 移动值 指令将 IN 输入操作数中的内容传送给 OUT1 输出的操作 数中 始终沿地址升序方向进行传送 如果满足下列条件之一 则使能输出 ENO 的信号状态为 0 使能输入 EN 的信号状态为 0 IN 参数的数据类型与 OUT1 参数的指定数据类型不对应 2 4 4 复位模块 R 可以使用 复位输出 指令将指定操作数的信号状态复位为 0 仅当线圈输入的逻辑运算结果 RLO 为 1 时 才执行该指令 如果信号流 通过线圈 RLO 1 则指定的操作数复位为 0 如果线圈输入的 RLO 为 0 没有信号流过线圈 则指定操作数的信号状态将保持不变 2 5 触摸屏设计 上面的小圆分别代表数码管的八段段选 通过设置动画能够在触摸屏上显示 以上是 PLC 程序中的触摸屏部分 当在触摸屏上按下 start 时 也能启动 按 下 HMI STOP 则停止 形成了一个人机交互界面 关于 Stop 和 Start 是通过下面的事件来对应触发的 2 6 实验现象 PLC 的现象 触摸屏的现象 整体现象 3 设计小结 本次课程设计使我加深了对 PLC 知识的理解 同时通过这次一周的课程 设计 我们的合作意识得到加强 合作能力得到提高 并再一次明白只有加 强组内合作才能提高工作效率和速度 但是在设计时经常遇到各种问题 从 一开始一窍不通到后面能够画出触摸屏中间问了老师同学很多 一直到最后 我们的触摸屏还是只能够启动无法停止 后来在 STOP 按钮上加了一个复位 位才完成了完整的启动停止控制 这还是我思考不全面所导致的 通过这次 课程设计时候我懂得了实践的重要性 只有将所学的内容运用到实践中才能 够真正理解贯彻了 在查找和整理资料的过程中我获得了更广泛的 PLC 相关 知识 对 PLC 产生了浓厚的兴趣 对此还是要感谢杨老师的帮助 并在设计 时给出了宝贵的意见 4 参考文献参考文献 1 刘美俊 西门子 PLC 编程及其应用 北京 机械工程出版社 2011 2 廖常初 S7 200PLC 编程及应用 北京 机械工程出版社 2010 3 杨后川 张瑞 高建设 等 西门子 S7 200PLC 应用 100