PLC模拟量控制闪烁频率和数码管显示综合应用

1、题目类型：A河南机电高等专科学校课程设计报告书课程名称：电气控制与PLC应用技术 课题名称：模拟量控制闪烁频率和数码管显示综合应用 系部名称： 自动控制系 专业班级： 电气自动化技术093 姓 名： 学 号：0914153192011年 06月06日第一章 序论设计目的：熟练掌握并利用实验台上提供的如下模块设计一个模拟量控制的实验系统，完成模拟量控制的各种数据形式之间的转换以及数码管显示器应用等目的。1. 变频器模块处的10V电源及4.7K电位器；2. CPU224模块上面的模拟量输入输出模块；3. 抢答器数码管显示模块；4. 天塔之光模块。设计要求：1. 正确连接PLC的模拟量输入模块，获得

2、010V之间的模拟电压输入；2. 正确连接PLC与抢答器数码管显示模块的连线；3. 调节电位器获得010V间连续变化的电压信号；当输入电压为01V之间时，数码显示“0”；当输入电压为12V之间时，数码显示“1”；依次类推，数码显示09之间数据；并且随着电位器的变化天塔之光闪烁的频率也随之变化，从而实现模拟量向数字量的转变及控制；4. 通过对开关量的控制，实现四位抢答器的设计。设计方案在S7-200的编程软件上，用数据转移及传送指令将模拟量转化成数据量，调节模拟量可以显示数码管0，1,2,3,4,5,6,7,8,9。同时通过模拟量的变化及子程序的调用，用定时器作为媒介实现对天塔之光闪烁频率的控制

3、，每一个数码管显示的数字代表一种闪烁频率即模拟量从大到小变化天塔之光的闪烁频率也随之增加。然后由开关量，关断主程序，调用第二个子程序，有数码管显示器组成的四位抢答器开始工作，并且在开始抢答的过程中，抢答按钮SQ1、SQ2、SQ3、SQ4其中的任意一个抢先按下其它的都不工作，直到按下复位按钮开始新一轮的抢答，并且数码管会显示抢先按下按钮所在位置的数字并保持。第二章 系统总体方案设计该章节主要介绍实验所需各实验模块的组成及工作原理，主要包括变频器、数码管、天塔之光LED等。除此之外，还介绍了PLC在实验过程中其输入和输出端口的分配方式，以及在实验过程中的具体使用。2.1节 硬件的配置及组成原理2.

4、1.1 变频器的工作原理及应用变频器是将工频电源转换成任意频率、任意电压交流电源的一种电气设备，变频器的使用主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行。变频器的组成主要包括控制电路和主电路两个部分，其中主电路还包括整流器和逆变器等部件。变频器的工作原理是通过控制电路来控制主电路，主电路中的整流器将交流电转变为直流电，直流中间电路将直流进行平滑滤波。最后，逆变器将直流电在转换为所需频率和电压的交流电，部分变频器还会在电路内加入CPU等部件，来进行必要的转矩运算。变频器的工频电源一般是50HZ或60HZ，无论是在家用领域或生产领域，工频电源的频率和电压都是恒定不变的。以工频电源工作的电机在调速时可能

5、会造成功率的下降，而通过变频器的调整，电机在调速时就可以减少功率损失。2.1.2数码管及LED 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分类分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）。按发光二极管连接方式分为共阳极和共阴极数码管。 数码管应用十分的广泛。特别是在工业控制中有着广泛的应用，例如用来显示温度、数量、重量、日期和时间等，具有显示醒目、直观的有点。除此之外，家电领域也有广泛的应用，如显示屏、空调、热水器、冰箱等等。LED发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光。LED的心脏是一个半导体晶片，半导

6、体晶片是LED具备了放光的功能。LED具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长及发光频率高、无干扰等特点。所以它广泛的应用于显示屏、交通信号光源、汽车用灯及电子产品等领域。2.1.3使用各硬件时应注意的问题变频器在使用时应注意：（1）环境温度。温度过高切温度变化较大时，会降低其绝缘性，甚至造成短路。（2）工作温度。为保证正常，工作温度应控制在40摄氏度以下。（3）腐蚀性气体。环境中的腐蚀性气体，会腐蚀是元器件，造成变频器损坏。数码光和LED在使用时，需要使其具有恒定的工作电流，采用横流驱动电路可防止短时间的电流过载也可能对其造成永久性损坏。所以在使用过程中应特别注意。2.2 系统的变量定义及

7、分配 图(a) 图（b）就本实验而言，下面着重介绍各模块的系统变量和I/O端口的分配。 由于变频器在使用的过程中，能够通过某些指令，直接将模拟量转化为数字量，它只需有模拟量的输入（使变频器正常工作），而不需要输出端口，及不需要占用其它模块的I/O端口。图（a）中，下半部分框中的A、BH为香蕉插座，分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1Q0.7；SD、SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、ST为按钮，分别接主机的输入点I0.0、I0.1I0.5。上半部分框中的A、B、C、D、E、F、G、H用八段数码管模拟输出。图（b）中，下半部分框中的L1、L2L9为香蕉插座，分别接主机的输出点Q0.0、Q0.1Q1.

8、0；SD、ST为按钮，分别接主机的输入点I0.0、I0.1上半部分框中的A、B端口中。各模块的输入和输出端口在具体的试验中的连接方式不同，程序的编写的不同，实验的结果也不同，在实验中要特别注意。2.3 系统的接线图设计在该实验过程中，系统的连线对实验的成败起至关重要的作用。变频器不占用其它模块的I/O端口，它直接通过某些指令，实现对数码管数字显示的控制。将图（a）中的输入端口I0.0、I0.1I0.5分别接到PLC输入端口的相应位置，将Q0.0、Q0.1Q0.7分别接到输入端口的相应位置，将+24V输入端连接到电源上。将图（b）中的I0.0、I0.1分开别接到输入端口的相应位置，将Q0.1、Q

9、0.2、Q0.3、Q0.4串联起来接到输出端口的Q1.0处，将Q0.0、Q0.5、Q0.6、Q0.7、Q1.0串联起来接到Q1.1端口上，将+24V输入端连接到电源上。在实验中想要实现其他功能可改变连线方式和程序的编写。2.4 系统的可靠性设计 本实验的设计，使用的模块较多，所以就造成了PLC输入端口和输出端口不够用的情况，这就使得一些思想很难实现。所以在没有扩展口的情况下，就必须想办法克服这一不足之处。在经过全面的思考之后，我们在本实验中采用了串联端口的方式，这就使得多个输出点从一个输出端口输出，不仅能达到预期的效果，还能克服I/O端口不足的弊端。第三章 系统的程序设计3.1 系统程序流程图

10、设计 3.2 系统程序重要指令介绍3.2.1 传送指令 该指令用来完成各存储单元之间进行一个或者多个数据的传送，可分为单一传送和快传送指令。就本实验而言，我我们使用的是单一传送指令，下面就队之一指令做一个具体的介绍。传送指令格式单一传送指令(MOVE) 单一传送包括字节传送、字传送和双字传送（格式如图a所示）。 功能描述：使能输入有效时，把一个单字节数据（字、双字或实数）有IN传送到OUT所指的存储单元。 该指令除在本实验以外的其他功能不做过多的介绍。3.2.2 定时器指令 定时器主要分为三种形式即：接通延时定时器、有记忆接通延时定时器和断开延时定时器，我们在这里主要介绍接通延时定时器。 接通延时定时器TON（On-Delay Timer）（1）接通延时定时器用于单一时间间隔的定时。（2）上电周期或首次扫描时，定时器位为OFF，当前值为0。（3）输入端接通时，定时器位为OFF，当前值从0开始计时，当前值达到设定值时，定时器位为ON，当前值仍连续计数到32 767。（4）输入端断开，定时器自动复位，即定时器位为OFF，当前值为0。3.3 计数器指令指令及其使用计数器位和继电器一样是一个开关量，表示计数器是否发生动作的状态。当计数器的当前值达到设定值时，该位被置位为