基于PLC的倒计时显示控制器设计.doc

基于PLC的倒计时显示控制器设计 绪言 倒计时系统的任务就是对某一设定日期进行倒数，在显示屏显示距设定日期的时间，广泛应用于重大的节目或活动，以增强人们的关切程度和紧迫感，如2008年北京奥运会，2010年上海世博会等。一般情况下，倒计时系统具有倒计时和时钟功能，用途单一，使用周期短，一旦倒计时任务完成，系统也完成了历史任务。但是因为程序设计简易，可操作性强，因而倒计时系统以及硬件可以被反复使用。 到目前为止，用PLC进行倒计时系统的设计比较少，多为使用单片机或是EDA行进设计，因此PLC在倒计时系统的设计上较为欠缺。本次课题使用PLC对百天倒计时系统进行系统的研究与设计，将在某些领域弥补PLC的研究缺陷。 以2008年北京奥运会百天倒计时为例。该倒计时器可以动态显示天、小时、分、秒，开机后显示初始状态（全零态），然后按当天距开幕的实际天数进行设置。设置好后按下启动按钮，百天倒计时就开始；若按下停止按钮将停止计时，显示当前状态。天、小时、分、秒各状态可随时调整和设置，各状态显示采用动态循环扫描方式。 第一章 硬件系统介绍 1.1 可编程序控制器的概述 可编程序控制器（Programmable Logic Controller,，简称PLC），它是以微处理器为核心的通用工业控制装置，是在继电器-接触器控制基础上发展起来的。随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的迅猛发展，当今的PLC已将3C（Computer、Control、Communication）技术，即微型计算机技术、控制技术及通信技术融为一体，在控制系统中又能起到“3电”控制作用，即电控、电仪、电信这三个不同作用的一种高可靠性控制器，是当代工业生产自动化的重要支柱。 一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种，但它们的组成是相同的。箱体式PLC中有CPU板、I\O板、显示面板、内存块、电源等，所有的电路都装入一个模块内，构成一个整体。可以按CPU性能分成若干型号，并按I\O点数又有若干规格。模块式PLC有CPU模块、I\O模块、内存、电源模块、底板或机架，模块拼装起来后就成了一个整齐的长方体结构。无论哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I\O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如图1所示。 图1 PLC的基本结构框图 1.1.1 PLC的特点 现代工业生产过程是多种多样的，它们对控制的要求也各不相同，为了能够在各种工业环境中使用PLC，所以生产厂家的PLC都有许多共同点。 1）编程方法简单易学 2）功能强、性能价格比高 3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 4）可靠性高，抗干扰能力强 5）系统的设计、安装、调试工作量少 6）维修工作量小，维修方便 7）体积小，能耗低 1.1.2 PLC的主要功能 PLC是采用微电子技术来完成各种控制功能的自动化设备，可以在现场的输入信号作用下，按照预先输入的程序，控制现场的执行机构按照一定规律进行动作。其主要功能如下： 1）顺序逻辑控制 2）运动控制 3）定时控制 4）计数控制 5）步进控制 6）数据处理 7）模/数和数/模转换 8）通信及联网 1.1.3 PLC的性能指标 性能指标是用户评价和选购机型的依据。当用户在进行PLC的选型时，可以从以下几个方面考虑。 1）CPU技术指标 2）I/O模板技术指标 3）编程器及编程软件 4）通信功能 1.2 S7-200 PLC的概述 S7-200 PLC是德国西门子公司生产的一种小型PLC，但其许多功能已经达到大、中型PLC的水平，而价格却与小型机一样，因此，它一经推广，即受到了广泛关注。特别是S7-200 CPU22X系列PLC，由于它具有多种功能模块和人机界面（HIMI）可供选择，所以系统的集成非常方便，还可以很容易地组成PLC网络，同时它具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。 S7-200 CPU将微处理器、集成电源、输入电路和输出电路集成在一个紧凑的外壳中，从而形成了一个功能强大的Micro PLC。参见图2。 图2 S7-200 CPU外型 本次设计是实现较为简单倒计时控制，对所需硬件的要求并不高，为了尽量满足倒计时的精确性，故选用扫描时间短，即执行一条布尔指令时间较短的西门子小型PLC S7-200，根据端口的需要选择226型号的CPU。 对于设计的仿真调试也做了相应的简化，使用面包板和7段数码管组成一个仿真电路，结合程序的需要，选择8个共阴极的7段数码管分别作为时间状态位的显示。 第二章 S7-200编程软件 介绍 2.1 STEP7-Micro/WIN编程软件 STEP7-M