LED数码显示控制系统.docx
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LED数码显示控制系统
《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、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
4.参考文献……………………………………………………………………………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.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,S7-1500PLC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S7-1500PLC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。
2.2I/O分配
序号
PLC地址(PLC端子)
电气符号
(面板端子)
功能说明
1
I0.0
SD
启动按钮
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
实验柜上黑色口接24V电源负端,红色口24V电源正端。
2.3LED数码管的结构和工作原理
LED数码管(LEDSegmentDisplays)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(<操作数1>)是否小于第二个比较值(<操作数2>)。
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(<操作数1>)。
在指令下方的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,如果<操作数1>中的时间点小于(早于)<操作数2>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S7-1500CPU,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”(Calloptions)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”(Programblocks>Systemblocks)路径中的“程序资源”(Programresources)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
【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】TIAPortalV13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
型号与规格
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
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