LED数码显示控制系统

1、电 气 PLC 控 制 系 统 设 计 说 明 书LED数码显示控制系统设计专 业电气工程及其自动化学生姓名孔佳班 级自动化 143学 号1410060842指导教师杨晓冬完成日期2017年 6月 18日LED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

2、、 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 12. 设计内容 12.1 西门子 S7-1500PLC介绍 12.2 I/O 分配 12.3 LED数码管的结构和工作原理 22.4 模块介绍 32.4.1 比较模块 CMP 32.4.2 定时器模块 TON（接通延时） 32.4.3 传送模块 MOVE .42.4.4 复位模块（ R） 52.5 触摸屏设计 52.6 实验现象 73. 设计小结 9

3、4. 参考文献 95.附录 .10 附录一 . 10 附录二 .13 附录三 .151. 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

4、、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. 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 PL

5、C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PLC地址电气符号序号（ PLC端子）（面板端子）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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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_LTIME、RTON_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，

11、“MyIEC_TIME）”R? 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 block s) 路径中的 “程序资源” (Program resources) 文件夹内。 有

12、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

13、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 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。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

14、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

15、设计时 给出了宝贵的意见。4. 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 例. 北京：机械 工程出版社， 2009.【4】 李辉 . S7-200PLC编程原理与工程实训 . 北京：北京航空航天大学出版社， 2007.【5】TIA Portal V13 系统手册附录一：附录趕序段2 :注移%0.0启动0500益卜T136SMDSOOE猫-|氐卜N38SVMD50OWa卜TX4DS畑 0500IMDSOO-訝T142STI42S30500aw| IWneTW37SUDSOO时闾.| TimoTW39S3D5O0时可MOVtEN201110111 inQfiO=oun 心铀MOVf24t0l111100 in3 0UT11MOVE1oomooi II w:oun| Time-PLCViLf%MD500%MDSOO对冋.时间|flmu TWVSflowTW“SSD50C时间.T44SMD5O0湎z