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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与其自动化学生孔佳班级自动化143学号1410060842指导教师晓冬完成日期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的基本编程方法与数码管的原理，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。随后显示数字与字符，显示次序是0、1
2、、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CMP32.4.2 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94.参考文献95.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
3、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的基本编程方法与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。随后显示数字与字符，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
4、. 设计容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承受。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 PLC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分配序号PLC地址（PLC端子）电气符号（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
5、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）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在部连接完成，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，
6、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
7、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（）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
8、 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 计时完毕后，输出 Q 的信号状态为“1”。 只要启动输入
9、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 时间值时完毕。 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 会在定时器计时完毕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_
10、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”(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 blo
11、cks System blocks) 路径中的“程序资源”(Program resources) 文件夹。 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。如果满足以下条件之一，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
12、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PL
13、C的现象触摸屏的现象整表达象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。对此还是要感老师的帮助，并在设计时给出了宝贵的意见。4. 参考文献1 美俊. 西门子PLC
