LED数码显示控制新版系统.docx

《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

指导老师
杨晓冬
完成日期
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一个关键教学步骤，它需要学生统筹利用所学基础理论、基础方法对现实生活中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，经过了解PLC基础编程方法及数码管原理，用次序控制法实现：按下开启按钮后，由八组LED发光二极管模拟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。随即显示数字及字符，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试验现象 …… …………………………………………………………7
3.设计小结……………………………………………………………………………9
4.参考文件……………………………………………………………………………9
5.附录……………………………………..………………………………………………………………………………………………..10
附录一……………………………………………………………………………………………………………………. 10
附录二……………………………………………………………………………………………………………………..13
附录三……………………………………………………………………………………………………………………..15

1.概述
PLC课程设计是该课程一个关键教学步骤，现有别于毕业设计，又不一样于课堂教学。它需要学生统筹利用所学基础理论、基础方法对现实生活中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，经过了解西门子S7-1500PLC基础编程方法及LED数码管原理，用次序控制法实现：按下开启按钮后，由八组LED发光二极管模拟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。随即显示数字及字符，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是西门子企业推出最新系列PLC，相对于传统PLC，它外观设计愈加人性化，选择时愈加轻易被大家所接收。CPU上配有LED显示器，方便显示CPU状态和故障信息等。从硬件方面说，S7-1500 PLC处理速度愈加快，联网能力更强，安全可靠维护简单。它组态和编程效率更高，信息采集和查看更方便，另外S7-1500 PLC无需使用其它模块即可实现运动控制功效等等很多优势之处。
2.2 I/O分配
序号
PLC地址（PLC端子）
电气符号
（面板端子）
功效说明
1
I0.0
SD
开启按钮
2
Q0.0
A
数码管a端
3
Q0.1
B
数码管b端
4
Q0.2
C
数码管c端
5
Q0.3
D
数码管d端
6
Q0.4
E
数码管e端
7
Q0.5
F
数码管f端
8
Q0.6
G
数码管g端
9
Q0.7
H
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

试验柜上黑色口接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”字型器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们各个笔划，公共电极。led数码管常见段数通常为7段有另加一个小数点，还有一个是类似于3位“+1”型。依据LED接法不一样分为共阴和共阳两类，了解LED这些特征，对编程是很关键，因为不一样类型数码管，除了它们硬件电路有差异外，编程方法也是不一样。
LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管各个段码，从而显示出我们要数位，所以依据LED数码管驱动方法不一样，能够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每一个段码全部由一个单片机I/O进行驱动。静态驱动优点是编程简单，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一个显示方法之一，动态驱动是将全部数码管8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp "同名端连在一起，另外为每个数码管公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立I/O线控制，当输出字形码时，全部数码管全部接收到相同字形码，但到底是那个数码管会显示出字形，取决于对位元选通COM端电路控制，所以我们只要将需要显示数码管选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通数码管就不会亮。透过分时轮番控制各个LED数码管COM端，就使各个数码管轮番受控显示，这就是动态驱动。
2.4 模块介绍
2.4.1 比较模块CMP

能够使用“小于”指令判定第一个比较值（<操作数 1>）是否小于第二个比较值（<操作数 2>）。要比较两个值必需为相同数据类型。 假如满足比较条件，则该指令返回逻辑运算结果 (RLO)“1”。假如不满足比较条件，则该指令返回 RLO“0”。该指令 RLO 经过以下方法和整个程序段中 RLO 进行逻辑运算：
· 串联比较指令时，将进行“和”运算。
· 并联比较指令时，将进行“或”运算。
在指令上方操作数占位符中指定第一个比较值（<操作数 1>）。在指令下方操作数占位符中指定第二个比较值（<操作数 2>）。
比较时间值时，假如 <操作数 1> 中时间点小于（早于）<操作数 2> 中时间点，则该指令 RLO 为“1”
2.4.2 定时器模块TON （接通延时）

能够使用“接通延时”指令将 Q 输出设置延时 PT 指定一段时间。 当输入 IN 逻辑运算结果 (RLO) 从“0”变为“1”（信号上升沿）时，开启该指令。 指令开启时，预设时间 PT 即开始计时。 当连续时间 PT 计时结束后，输出 Q 信号状态为“1”。 只要开启输入仍为“1”，输出 Q 就保持置位。 开启输入信号状态从“1”变为“0”时，将复位输出 Q。 在开启输入检测到新信号上升沿时，该定时器功效将再次开启。能够在 ET 输出查询目前时间值。 时间值从 T#0s 开始，达成 PT 时间值时结束。 只要输入 IN 信号状态变为“0”，输出 ET 就复位。
每次调用“接通延时”指令，必需将其分配给存放指令数据 IEC 定时器。
假如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 数据类型结构，能够下申明：
· 申明为一个系统数据类型为 IEC_TIMER 或 IEC_LTIMER 数据块（比如，“MyIEC_TIMER”）
· 申明为块中“Static”部分 TON_TIME、TON_LTIME、IEC_TIMER 或 IEC_LTIMER 类型局部变量（比如，#MyIEC_TIMER）
在程序中插入该指令时，将打开“调用选项”(Call options) 对话框，能够指定 IEC 定时器将存放在本身数据块中（单个背景）或作为局部变量存放在块接口中（多重背景）。 假如创建了一个单独数据块，则该数据块将保留到项目树“程序块 > 系统块”(Program blocks > System blocks) 路径中“程序资源”(Program resources) 文件夹内。 相关本专题更多信息，请参见“另请参见”。
只有在调用指令且每次全部会访问输出 Q 或 ET 时，才更新指令数据。实施“接通延时”指令之前，需要事先预设一个逻辑运算。 该运算能够放置在程序段中间或末尾。
2.4.3传送模块MOVE

能够使用“移动值”指令将 IN 输入操作数中内容传送给 OUT1 输出操作数中。 一直沿地址升序方向进行传送。
假如满足下列条件之一，则使能输出 ENO 信号状态为“0”：
· 使能输入 EN 信号状态为“0”。
· IN 参数数据类型和 OUT1 参数指定数据类型不对应。
2.4.4 复位模块（R）

能够使用“复位输出”指令将指定操作数信号状态复位为“0”。
仅当线圈输入逻辑运算结果 (RLO) 为“1”时，才实施该指令。 假如信号流经过线圈（RLO =“1”），则指定操作数复位为“0”。 假如线圈输入 RLO 为“0”（没有信号流过线圈），则指定操作数信号状态将保持不变。
2.5触摸屏设计

上面小圆分别代表数码管八段段选，经过设置动画能够在触摸屏上显示。

以上是PLC程序中触摸屏部分，当在触摸屏上按下start时，也能开启；按下HMI_STOP则停止，形成了一个人机交互界面。
相关Stop和Start是经过下面事件来对应触发

2.6试验现象
PLC现象

触摸屏现象

整表现象

3.设计小结
此次课程设计使我加深了对PLC知识了解，同时经过这次一周课程设计，我们合作意识得到加强，合作能力得到提升，并再一次明白只有加强组内合作才能提升工作效率和速度。不过在设计时常常碰到多种问题，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。一直到最终我们触摸屏还是只能够开启无法停止，以后在STOP按钮上加了一个复位位才完成了完整开启停止控制。这还是我思索不全方面所造成。经过这次课程设计时候我知道了实践关键性，只有将所学内容利用到实践中才能够真正了解落实了。在查找和整理资料过程中我取得了更广泛PLC相关知识，对PLC产生了浓厚爱好。对此还是要感谢杨老师帮助，并在设计时给出了宝贵意见。

4. 参考文件
【1】 刘美俊. 西门子PLC编程及其应用. 北京：机械工程出版社，.
【2】 廖常初. S7-200PLC编程及应用. 北京：机械工程出版社，.
【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，.
【4】 李辉. S7-200PLC编程原理和工程实训. 北京：北京航空航天大学出版社，.
【5】TIA Portal V13系统手册

附 录
附录一：

附录二：
接线图：

程序框图：

附录三：
设备清单：
序号
名称
型号和规格
数量
备注
1
实训装置
HKPLC-3
1

2
实训挂箱
LED数码显示
1

3
实训挂箱
HKPLC-07-01
1

4
导线
三号
若干

5
PROFINET（以太网） 连接线
四线八芯双绞
1

6
实训指导书

1

7
计算机

1