七段数码管课程设计报告书
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0
随着科学技术的发展，工业控制系统有了飞速的发展。由于PLC具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制系统中。数码管作为最基本的工业控制和显示对象，在PLC的控制工程中也经常出现，并且控制技术也日趋完善。PLC应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。本次课设采用的是SIMATIC S7-200系列PLC。本次课程设计能够较好的表达SIMATIC S7-200系列PLC对数码管的自动控制过程。
1.
1.1
由PLC控制的七段数码管进行循环显示，数码管亮一秒，灭一秒。显示顺序如下：“1、2、3、4、5、6、7、8、9、P、L、C、B、E、F、9、8、7、6、5、4、3、2、1、P、L、C、B、E、F”。
硬件部分采用SIMATIC S7-200系列PLC，通过接线将PLC与数码管挂箱连接起来。
软件部分采用PLC专用的编程软件STEP7，监控系统采用组态王设计虚拟的监控界面，通过通信实时监测PLC的运行状态。
网络61至67为数码管显示程序。如“网络61”，对应译码管A，译码表如表3所示：
表3 译码表
段位
显示数字部分
数码管A段
P、C、B、E、F、2、3、5、7、8、9
数码管B段
P、B、1、2、3、4、7、8、9
数码管C段
B、1、3、4、5、6、7、8、9
数码管D段
L、C、B、E、F、2、3、5、6、8
数码管E段
表2 输出模块分配表
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
A
B
C
D
E
F
G
2.2
根据具体的输入模块和输出模块连接硬件线路图如图
3.软件设计
软件设计分为两部分，一部分是
3.
根据本次实验要求，程序流程图如图2所示：
。
图2 程序流程图
3.2
网络1为启动程序。
网络2至网络60为定时器定时程序，定时时间1秒。如“网络3”，数码管显示2。计时器由38至63、101至134。
1.2
S7-200系列具有极高的性能价格比。适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。其强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。另外有极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性，强劲的通讯能力，丰富的扩展模块。
1.3
组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬平台构建的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。
P、L、C、B、E、F、2、6、8
数码管F段
P、L、C、B、E、F、4、5、6、8、9
数码管G段
P、B、E、F、2、3、4、5、6、8、9
网络68为停止程序。
网络69为复位程序。将M.0至M7.7全部复位。
寄存器如表4所示：
表4 对应寄存器表
P
M2.3、M6.1
L
M2.5、M6.3
C
M2.7、M6.5
2.硬件电路的设计
2.1
根据课设要求，由于只是利用PLC控制数码管显示，所以在输入模块设计中只需要设计三个输入量，及启动、停止、复位，分别用I0.0、I0.1、I0.2表示，具体的输入模块分配表1所示。
表1 输入模块分配表
输入点
作用
I0.0
启动
I0.1
停止
I0.2
复位
根据课设要求，是在数码管上显示“1、2、3、4、5、6、7、8、9、P、L、C、B、E、F、9、8、7、6、5、4、3、2、1、P、L、C、B、E、F”，由于数码管是由七段LED灯控制，所以输出模块采用七个输出控制，具体分配如表2所示。
B
M3.1、M6.7
E
M3.3、M7.1
F
M3.5、M7.3
1
M0.1、M5.7
2
M0.3、M5.5
3
M0.5、M5.3
4
M0.7、M5.1
5
M1.1、M4.7
6
M1.3、M4.5
7
M1.5、M4.3
8
M1.7、M4.1
9
M2.1、M3.7
3.3
首先启动浏览器，新建工程，新建名为“数码管”的工程，进入工程。然后定义外部设备，在工程浏览器的左侧选中“COM1”，在右侧双击“新建”，弹出“设备配置向导”对。在I/O设备列表显示区中，选中PLC设备，单击符号“+”将该节点展开，再选中“西门子”，依次选中“S7-200系列”设备，选中“PPI”。建立数据字典。
根据课设要求及数据字典，绘制组态王监控界面，将数据字典与组态王界面上的相应模块关联在一起，然后进行对PLC运行程序的虚拟监控。界面开关量设计了三个，一个启动，一个停止，一个复位，可以在上位机界面运行的时候对PLC进行控制。如图3所示：
图3 控制界面
图中共有三个按钮，点击启动，数码管开始显示；点击停止，停止显示；点击复位，数码管清零变为初始状态；画面可显示时间日期。
5.课设小结及进一步设想
通过这次PLC课程设计，我收获颇多，每天对着电脑，和同学探讨并查阅资料，感到有趣。短暂的单片机学习，有种意犹未尽之感，在这次课设中，加深了单片机相关知识的理解。
沈阳航空航天大学
课 程 设 计
（论文）
题目七段数码管显示控制程序设计（三）
班 级24070202
学 号2011040702064
学 生 姓 名姜经纬
指 导 教 师张海军
七段数码管显示控制程序设计（三）
姜经纬 沈阳航空航天大学自动化学院
摘要：本文主要设计一个西门子S7-200系列的PLC数码管显示与上位机监控。按照设计要求利用PLC做出相应的梯形程序图，然后通过合理的硬件线路连接将PLC运行的结果在数码管上正确的显示出来。通过上位机设计组态王监控界面，对PLC控制数码管的显示进行模拟，实现对PLC的监控功能。并对PLC和组态王的应用和特点做了相关介绍。关键字：西门子s7-200；数码管显示；组态王；监控ห้องสมุดไป่ตู้统。
根据课设要求建立数据字典，具体所建数据如图4所示：
图4 数据字典
（3）通信关联
关联方式如图5所示：
图5 通信关联
4.联合调试
当PLC运行的时候，打开组态王监控界面。通过虚拟界面实现对PLC的控制，图5和图6、7分别表示当PLC 启动、停止和复位，PLC与虚拟界面状态显示图。
图5 启动画面
图6停止
图7复位清零
随着科学技术的发展，工业控制系统有了飞速的发展。由于PLC具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制系统中。数码管作为最基本的工业控制和显示对象，在PLC的控制工程中也经常出现，并且控制技术也日趋完善。PLC应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。本次课设采用的是SIMATIC S7-200系列PLC。本次课程设计能够较好的表达SIMATIC S7-200系列PLC对数码管的自动控制过程。
1.
1.1
由PLC控制的七段数码管进行循环显示，数码管亮一秒，灭一秒。显示顺序如下：“1、2、3、4、5、6、7、8、9、P、L、C、B、E、F、9、8、7、6、5、4、3、2、1、P、L、C、B、E、F”。
硬件部分采用SIMATIC S7-200系列PLC，通过接线将PLC与数码管挂箱连接起来。
软件部分采用PLC专用的编程软件STEP7，监控系统采用组态王设计虚拟的监控界面，通过通信实时监测PLC的运行状态。
网络61至67为数码管显示程序。如“网络61”，对应译码管A，译码表如表3所示：
表3 译码表
段位
显示数字部分
数码管A段
P、C、B、E、F、2、3、5、7、8、9
数码管B段
P、B、1、2、3、4、7、8、9
数码管C段
B、1、3、4、5、6、7、8、9
数码管D段
L、C、B、E、F、2、3、5、6、8
数码管E段
表2 输出模块分配表
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
A
B
C
D
E
F
G
2.2
根据具体的输入模块和输出模块连接硬件线路图如图
3.软件设计
软件设计分为两部分，一部分是
3.
根据本次实验要求，程序流程图如图2所示：
。
图2 程序流程图
3.2
网络1为启动程序。
网络2至网络60为定时器定时程序，定时时间1秒。如“网络3”，数码管显示2。计时器由38至63、101至134。
1.2
S7-200系列具有极高的性能价格比。适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。其强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。另外有极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性，强劲的通讯能力，丰富的扩展模块。
1.3
组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬平台构建的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。
P、L、C、B、E、F、2、6、8
数码管F段
P、L、C、B、E、F、4、5、6、8、9
数码管G段
P、B、E、F、2、3、4、5、6、8、9
网络68为停止程序。
网络69为复位程序。将M.0至M7.7全部复位。
寄存器如表4所示：
表4 对应寄存器表
P
M2.3、M6.1
L
M2.5、M6.3
C
M2.7、M6.5
2.硬件电路的设计
2.1
根据课设要求，由于只是利用PLC控制数码管显示，所以在输入模块设计中只需要设计三个输入量，及启动、停止、复位，分别用I0.0、I0.1、I0.2表示，具体的输入模块分配表1所示。
表1 输入模块分配表
输入点
作用
I0.0
启动
I0.1
停止
I0.2
复位
根据课设要求，是在数码管上显示“1、2、3、4、5、6、7、8、9、P、L、C、B、E、F、9、8、7、6、5、4、3、2、1、P、L、C、B、E、F”，由于数码管是由七段LED灯控制，所以输出模块采用七个输出控制，具体分配如表2所示。
B
M3.1、M6.7
E
M3.3、M7.1
F
M3.5、M7.3
1
M0.1、M5.7
2
M0.3、M5.5
3
M0.5、M5.3
4
M0.7、M5.1
5
M1.1、M4.7
6
M1.3、M4.5
7
M1.5、M4.3
8
M1.7、M4.1
9
M2.1、M3.7
3.3
首先启动浏览器，新建工程，新建名为“数码管”的工程，进入工程。然后定义外部设备，在工程浏览器的左侧选中“COM1”，在右侧双击“新建”，弹出“设备配置向导”对。在I/O设备列表显示区中，选中PLC设备，单击符号“+”将该节点展开，再选中“西门子”，依次选中“S7-200系列”设备，选中“PPI”。建立数据字典。
根据课设要求及数据字典，绘制组态王监控界面，将数据字典与组态王界面上的相应模块关联在一起，然后进行对PLC运行程序的虚拟监控。界面开关量设计了三个，一个启动，一个停止，一个复位，可以在上位机界面运行的时候对PLC进行控制。如图3所示：
图3 控制界面
图中共有三个按钮，点击启动，数码管开始显示；点击停止，停止显示；点击复位，数码管清零变为初始状态；画面可显示时间日期。
5.课设小结及进一步设想
通过这次PLC课程设计，我收获颇多，每天对着电脑，和同学探讨并查阅资料，感到有趣。短暂的单片机学习，有种意犹未尽之感，在这次课设中，加深了单片机相关知识的理解。
沈阳航空航天大学
课 程 设 计
（论文）
题目七段数码管显示控制程序设计（三）
班 级24070202
学 号2011040702064
学 生 姓 名姜经纬
指 导 教 师张海军
七段数码管显示控制程序设计（三）
姜经纬 沈阳航空航天大学自动化学院
摘要：本文主要设计一个西门子S7-200系列的PLC数码管显示与上位机监控。按照设计要求利用PLC做出相应的梯形程序图，然后通过合理的硬件线路连接将PLC运行的结果在数码管上正确的显示出来。通过上位机设计组态王监控界面，对PLC控制数码管的显示进行模拟，实现对PLC的监控功能。并对PLC和组态王的应用和特点做了相关介绍。关键字：西门子s7-200；数码管显示；组态王；监控ห้องสมุดไป่ตู้统。
根据课设要求建立数据字典，具体所建数据如图4所示：
图4 数据字典
（3）通信关联
关联方式如图5所示：
图5 通信关联
4.联合调试
当PLC运行的时候，打开组态王监控界面。通过虚拟界面实现对PLC的控制，图5和图6、7分别表示当PLC 启动、停止和复位，PLC与虚拟界面状态显示图。
图5 启动画面
图6停止
图7复位清零