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

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数码管的结构和工作原

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实验现象 (7)

3.设计小结 (9)

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，S7-1500 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

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。