PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)低成本的顯示
1引言
可編程邏輯控制器(Programming Logic Controller, PLC)作為一臺工業(yè)計(jì)算機(jī)绢陌,集數(shù)據(jù)的采集凛剥、處理、顯示于一身霉祸,那么作為數(shù)據(jù)終端筑累,數(shù)據(jù)的顯示是完全必要的。雖然PLC本身有許多指示燈丝蹭,可以觀測到PLC的CPU單元宗揣、輸入/輸出單元及網(wǎng)絡(luò)通信單元的運(yùn)行工作狀態(tài),但無法顯示PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)坠汹。計(jì)算機(jī)通過與PLC通信以及觸摸屏都可以實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)顯示芍摩,但價(jià)格昂貴,對一些小型不需要經(jīng)常改動的系統(tǒng)來說更是浪費(fèi)逻烛。本文采用撥碼開關(guān)和數(shù)碼管來顯示PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)宪隅,操作簡單、成本低廉潭拖,對實(shí)驗(yàn)教學(xué)和工程人員有參考價(jià)值赫丈。
(1)應(yīng)用行業(yè):機(jī)加工、過程控制等厦螟。
(2)使用產(chǎn)品:CJ1M(CPU22)官溜, CS1W-ID211怎开,CS1W-OD261
(3)應(yīng)用的主要工藝點(diǎn)及要解決的主要問題:內(nèi)部數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示
(4)應(yīng)用方案簡介:用高頻率晶體管輸出單元,結(jié)合高速定時器指令TIMH實(shí)現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示牵字。
2動態(tài)數(shù)據(jù)顯示
2.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
LED數(shù)碼管有7段顯示燈铲蒸,可以用來顯示0~9間的10個數(shù)字。CJ1M系列PLC內(nèi)部通道數(shù)據(jù)一般都是四位岸夯,如果用借用每個輸出點(diǎn)來控
制一個顯示燈麻献,那么一個數(shù)碼管就需要7個輸出點(diǎn),這顯然要占用大量的輸出點(diǎn)猜扮,是不經(jīng)濟(jì)的勉吻。這里選用含有內(nèi)置譯碼電路的數(shù)碼管如CD4511,可以把8421碼自動譯成7段碼旅赢。8421碼或BCD碼用4個接口加選通信號齿桃,就可以顯示一個數(shù)據(jù)位。將四個8421輸入線組合與某個輸出通道的最低四位相連煮盼,每個選通信號的輸入信號與通道中剩下的四位相對應(yīng)連接短纵,這樣一個輸出通道就能顯示PLC四位(一個字)內(nèi)部數(shù)據(jù)。具體接線圖如圖1所示孕似。
圖1 PLC硬件接線圖
注意踩娘,這里的PLC輸出模塊應(yīng)選用晶體管或者晶閘管輸出單元,而不宜采用繼電器輸出單元喉祭。因?yàn)槔^電器輸出單元為有觸點(diǎn)開關(guān)养渴,響應(yīng)慢、速度低抛惶,不適用于高頻率的通斷伍茎,也不適用于動態(tài)數(shù)據(jù)顯示[1>。故圖1中采用OMRON公司CJ1W-OD261(64點(diǎn))晶體管作為輸出單元衡蟹,其在本PLC機(jī)架上的IO地址分配為6.00~9.15已清,這里用0006通道作為內(nèi)部數(shù)據(jù)的顯示通道。6.00~6.03為CD4511的數(shù)據(jù)輸入端A镇弄、B卷霜、C、D纽肄,其中A為最低位遗渊,D為最高位, 為高電平時鎖存數(shù)據(jù)夹村,四位數(shù)據(jù)的 端由PLC的6.04~6.07分別控制什异,4個數(shù)碼管共占用8個輸出點(diǎn)。
2.2 選通信號的生成
由于4個數(shù)碼管 的線皆由一個I/O口控制袒兵,因此毙驯,在每一瞬間倒堕,4位LED會顯示相同的字符。要想每位顯示不同的字符爆价,就必須采用掃描方式輪流點(diǎn)亮各位LED垦巴,即在每一瞬間只使某一位顯示字符。使每位分時顯示該位應(yīng)顯示字符允坚,根據(jù)人眼視覺特性魂那,當(dāng)LED所加信號頻率大于50Hz時,人眼不能感覺其變化蛾号,所以每位顯示的間隔不能超過20ms稠项,也就是說要在20ms之內(nèi)分時的點(diǎn)亮所有LED,LED越多所分的時間越短鲜结,亮度就會不足展运;如果增加點(diǎn)亮?xí)r間,又會使掃描頻率下降精刷,有閃爍感容易造成人眼的彼勞拗胜,故常采用動態(tài)掃描方式[2>。這種掃描方式僅適用于LED不超過10個時的場合怒允,本例中只有4只LED數(shù)碼管埂软,故可以選用此方法。
CJ1M系列PLC有豐富的定時指令思袋,其定時器類型有1ms聪供、10ms和100ms,這里選用TIMH指令[3>估骡,定時器的設(shè)定值為#1蜒且,這樣選通信號的周期為10ms。
2.3 同步化處理
PLC采用循環(huán)周期掃描工作方式暮霍,指令的執(zhí)行由上至下尤喂,有左至右,前面的結(jié)果將影響后面串篓;前一個周期的結(jié)果影響下一周期辽奥。PLC邏輯設(shè)計(jì)同步化就是設(shè)法實(shí)現(xiàn):用脈沖信號控制輸出及內(nèi)部狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,有脈沖作用的周期绩寂,執(zhí)行指令才有效果茶括;而且在脈沖信號起作用的這周期中,前面指令的執(zhí)行結(jié)果策冕,不改變后面指令的執(zhí)行條件[4>冲杀。同步化處理的方法很多,在圖2中是通過合理安排指令的先后順序來實(shí)現(xiàn)同步的睹酌。
圖2中权谁,系統(tǒng)上電剩檀,高速定時器開始定時,10ms后旺芽,其常閉觸點(diǎn)斷開沪猴,即T0輸出一個脈沖,寬度為一個掃描周期采章。第一個脈沖到了运嗜, 6.04置位,成為前一行的指令執(zhí)行條件悯舟,但這時它的指令已經(jīng)執(zhí)行完畢担租,故在此脈沖作用期間,也不會有什么變化抵怎。依此類推奋救,第四個脈沖之后,6.07置位反惕,6.06復(fù)位赶马,成為工作寄存器W0.00輸出的條件,第五個脈沖到來马怎,6.07復(fù)位既屋,梯形圖又回到初始狀態(tài),如此反復(fù)惰渐,分時實(shí)現(xiàn)四位數(shù)據(jù)的 端6.04~6.07輪流接通10ms闰幽。
圖2 選通信號的生成
2.4 數(shù)據(jù)顯示
采用MOVD指令,將要顯示的內(nèi)部數(shù)據(jù)如DM區(qū)胜姥、W區(qū)站么、T/C區(qū)等中的一個字通過通道6顯示出來。如圖3所示裤谆,本例中惨译,依不同的選通信號,將D0中的數(shù)據(jù)通過選擇不同的位進(jìn)行顯示兢假。
圖3 數(shù)據(jù)顯示輸出
3 功能擴(kuò)展
3.1 顯示雙字
在圖1中一黄,PLC輸入端0.01接撥碼開關(guān)SA,其作用根據(jù)其所在位置不同結(jié)合跳轉(zhuǎn)指令(JMP/JME)來確定數(shù)據(jù)顯示是哪個通道援雇。如圖4中矛渴,當(dāng)SA為ON時,顯示D0中的數(shù)據(jù)惫搏;當(dāng)SA為OFF時具温,顯示D1中的數(shù)據(jù)。
圖4 雙字?jǐn)?shù)據(jù)顯示輸出
3.2 硬件擴(kuò)展
如果對4個選通輸出點(diǎn)6.00~6.03采用一片4線-16線譯碼器(如SG74HC154)進(jìn)行譯碼筐赔,可以擴(kuò)展成16個循環(huán)的選通信號铣猩,就能顯示4個通道的數(shù)據(jù)揖铜。如果結(jié)合開關(guān)SA,按圖4中的方式达皿,就可以顯示8個通道的數(shù)據(jù)天吓。
4結(jié)束語
本文以CJ1M系列PLC為例,用9個I/O點(diǎn)(1個輸入峦椰,8個輸出)結(jié)合軟件編程和硬件擴(kuò)展來顯示8個內(nèi)部通道的數(shù)據(jù)(128位)龄寞。實(shí)踐證明,該方法簡易可靠汤功、成本不高物邑,適合實(shí)驗(yàn)教學(xué)和工程現(xiàn)場操作。
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