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1、物理与电子工程学院 课程设计任务书专业： 班级: 学生姓名学号课程名称PLC原理与应用设计题目基于PLC的数码显示控制系统设计设计目的、主要内容（参数、方法)及要求设计目的：通过设计有关数码管显示的PLC控制程序熟悉PLC系统设计流程，加深对PLC工作原理的理解，熟练掌握相关指令的编写方法，在实践中加深对工业通信技术理论知识的理解。主要内容：1、课程设计应包含硬件电路原理图，软件设计流程图，软件设计程序，仿真电路图等部分内容.2、基本功能包括：可以发光；可以静态显示；可以用电脑改变数字.3、主要技术参数：PLCS7-200;数码管LG15012AH。4、系统设计：本设计是基于西门子S7-200
2、PLC的数码管静态显示，该设计是以S7200基本系统为核心的一套应用系统，其中包括PLC、复位电路、外围电路、显示电路、系统软件等部分的设计。工作量2周时间，每天3学时，共计42学时进度安排第1天：明确课程设计的目的和意义，根据课程设计要求查找相关资料第23天：学习课程设计中用到的S7-200PLC相关知识第4-5天:根据课程设计的要求完成硬件主要芯片选型及硬件电路设计.第6-7天：学习CAD软件，绘制硬件电路原理图。第810天：学习S7-200编程软件，完成软件系统设计.第11-12天：通过试验箱，进行仿真调试。第1314天：撰写课程设计报告。主要参考资料1 李道霖电气控制与PLC原理及应用
3、 M北京: 电子工业出版社，20042 张凤珊电气控制及可编程序控制器2版 M北京： 中国轻工业出版社，20033 马志溪电气工程设计 M北京： 机械工业出版社，20024 刘增良，刘国亭电气工程CAD M北京: 中国水利水电出版社，20025 王兆义小型可编程控制器实用技术 M北京： 机械工业出版社，2002指导教师签字教研室主任签字物理与电子工程学院2012级本科课程设计摘 要随着科学技术的飞速发展,在现代生活中，PLC在交通灯、电梯、抢答器等系统日益得到广泛应用的现状，文章介绍了PLC在数码管显示控制中的应用，并给出其PLC控制系统的接线图和梯形图程序设计。该设计具有可编程性、线路简单、
4、可靠性高等特点,提高了系统的灵活性及可扩展性,实验结果验证了该设计的实用性。关键词：PLC；数码管；梯形图2目 录1 绪论11。1 概述11。2 设计过程及工艺要求11.3 设计的重点与难点12 模块简介22.1系统总体概述22.2 S7-200 CPU介绍22.3 LED数码管介绍43 系统调试63.1 PLC的外部接线与I/O分配63。2功能的介绍63.3梯形图83.4调试与仿真实物84 心得体会10参 考 文 献11附 录1221 绪论1。1 概述随着社会的进步与发展,人们的生活节奏越来越快,时间观念也越来越强,并逐步开始运用新的科技手段改善自己的生活条件和质量，享受高科技给人们带来的及
5、时、舒适的生活环境。目前众多电子类产品用于显示功能常用到数码管LED。数码管LED的结构简单显示方便。它可以实时显示或循环播放数字、图形和图像信息，具有显示方式丰富、观赏性强、显示内容修改方便、响应速度快、亮度高、显示稳定、功耗低且寿命长等多种优点，被广泛应用于工业控制、商业广告、体育比赛、交通等诸多领域，是信息传播的有力工具之一。数码管是一类显示屏，通过对其不同的管脚输入相对的电流会使其发亮 。从而显示出数字能够显示时间,日期，温度等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜、使用简单。七段数码管在家电及工业控制中有着很广泛的应用。特别是家电领域应用如空调、热水器、冰箱等等。在实际生活中，数码
6、管显示在交通灯、电梯、抢答器等处都可以见到.由此可见,数码管的显示控制在实际生活中的应用十分广泛.本次课程设计通过利用西门子S7-200型PLC，来实现对数码管显示数字的控制。根据所给的数码管显示动画来设计PLC控制程序。动画给我们以下信息量：能够按“+”“按钮来控制数码管的数字加减，也可以按自增、自减按钮控制数码管数字自增与自减。通过S7-200PLC程序来实现输出控制数码管.1.2设计过程及工艺要求（1）基本功能 可以发光 可以显示 可以用电脑改变字符（2）主要技术参数 PLC选择SIMATICS7200 数码管选择LG15012AH CPU选择2261.3设计的重点与难点本设计的主要任务
7、是显示数字，因此在硬件安装方面需要有适当的面积来安装电子显示屏，并且还要通过数据线把电子显示屏和电脑连起来。软件设计的重点是：程序的编写;S7-200与CAD两种软件的学习应用；以及整体电路的设计与调试。2 模块简介2。1 系统总体概述本设计是基于PLC的数码管显示，该设计是以PLC SIMATIC S7-200 CPU226基本系统为核心的一套应用系统，其中包括PLC、外围电路、显示电路、系统软件等部分的设计。见图2-1所示：电源电路外围电路外围电路PLCS7-200LED数码管图21 系统总体框图 2。2 S7-200 CPU介绍西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7300、S7
8、200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。S7200系列可编程控制器有CPU21X系列,CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号。小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元,通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点：（1）集成的24V电源：可直接连接
9、到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA可用作负载电源.（2）高速脉冲输出：具有2路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务.(3）通信口：CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口.CPU 226、CPU 226XM具有2个RS485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。（4)模拟电位器：CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器.模拟电位器用来改变特殊寄存
10、器（SMB28,SMB29)中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。（5)EEPRO：存储器模块（选件）可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。(6）电池模块:用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命)。电池模块插在存储器模块的卡槽中.（8）不同的设备类型：CPU 221226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。（9)数字量输入/输出点：CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点;CPU
11、 224具有14个输入点和10个输出点;CPU226/226XM具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型.（10）高速计数器：CPU 221/222有4个30KHz高速计数器,CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更快的脉冲信号。为很多PLC控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案.外形及引脚排列如图22所示:图22 S7200 CPU226引脚图2.3 LED数码管介绍 数码管的外形及引脚排列如图23所示:图23 数码管实物与引脚图2.3.1 LED数码管的分
12、类数码管按段数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）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管。按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时
13、,相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。2.3.2 LED数码管的驱动方式数码管要正常显示，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字，因此根据数码管的驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。（1)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端口进行驱动，或者使用如BCD码二十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5840根I/O端口来驱动,要知道一个89S51单片机可用的I/O端口才32个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器
14、进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。（2）动态显示驱动 数码管动态显示接口是单片机中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增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时,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，取决于单片机对位选通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，该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端,就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动.在轮流显示过程中
15、,每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。2。3。3 LED数码管的主要参数（1）8字高度8字上沿与下沿的距离。比外型高度小。通常用英寸来表示。范围一般为0。2520英寸。（2)长*宽*高长数码管正放时，水平方向的长度；宽-数码管正放时，垂直方向上的长度；高-数码管的厚度。（3)时钟点 四位数码管中，第二位8与第三位8字中间的二个点。一般用于显示时钟中的秒。数码管使用的电流与电压.（4)电流静态时，推荐使用1015mA；动态时,16/1动态扫描时，平均电流为4-5mA，峰值电流5060mA.
