基于PLC的数码显示控制系统设计Word下载.doc

基于PLC的数码显示控制系统设计Word下载.doc

《基于PLC的数码显示控制系统设计Word下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的数码显示控制系统设计Word下载.doc（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

PLCS7-200；

数码管LG15012AH。

4、系统设计：

本设计是基于西门子S7-200PLC的数码管静态显示，该设计是以S7-200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2-3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8-10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13-14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[M]．北京:

电子工业出版社，2004．

[2]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，2003．

[3]马志溪．电气工程设计[M]．北京:

机械工业出版社，2002．

[4]刘增良，刘国亭．电气工程CAD[M]．北京:

中国水利水电出版社，2002．

[5]王兆义．小型可编程控制器实用技术[M]．北京:

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、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

目录

1绪论 1

1.1概述 1

1.2设计过程及工艺要求 1

1.3设计的重点与难点 1

2模块简介 2

2.1系统总体概述 2

2.2S7-200CPU介绍 2

2.3LED数码管介绍 4

3系统调试 6

3.1PLC的外部接线与I/O分配 6

3.2功能的介绍 6

3.3梯形图 8

3.4调试与仿真实物 8

4心得体会 10

参考文献 11

附录 12

I

1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

①可以发光

②可以显示

③可以用电脑改变字符

（2）主要技术参数

①PLC选择SIMATICS7-200

②数码管选择LG15012AH

③CPU选择226

1.3设计的重点与难点

本设计的主要任务是显示数字，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PLCSIMATICS7-200CPU226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

PLC

S7-200

LED数码管

图2-1系统总体框图

2.2S7-200CPU介绍

西门子S7系列可编程控制器分为S7-400、S7-300、S7-200三个系列，分别为S7系列的大、中、小型可编程控制器系统。

S7-200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。

CPU222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。

CPU224具有更多的输入输出点及更大的存储器。

CPU226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：

可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU221和CPU222具有180mA 

输出。

CPU224输出280mA，CPU226、CPU226XM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：

CPU221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。

CPU226、CPU226XM具有2个RS-485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：

CPU221~226 

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：

CPU221具有6个输入点和4个输出点；

CPU222具有8个输入点和6个输出点；

CPU224 

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：

CPU221/222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2-2所示:

图2-2S7-200CPU226引脚图

2.3LED数码管介绍

数码管的外形及引脚排列如图2-3所示:

图2-3数码管实物与引脚图

2.3.1LED数码管的分类 

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，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。

2.3.2LED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5×

8＝40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，每位数码管的点亮时间为1～2ms，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。

2.3.3LED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0.25-20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）