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摘要：生sheng產chan目mu標biao管guan理li板ban在zai當dang今jin的de工gong廠chang應ying用yong的de越yue來lai越yue廣guang泛fan，當dang前qian很hen多duo管guan理li板ban都dou采cai用yong單dan片pian機ji控kong製zhi多duo。但dan單dan片pian在zai複fu雜za的de工gong廠chang環huan境jing中zhong往wang往wang容rong易yi受shou幹gan擾rao，本ben文wen章zhang就jiu針zhen對dui產chan品pin的de穩wen定ding性xing，采cai用yong永yong宏hongPLC以及專用LED顯示模塊，對管理板進行改造。
1 . 前言：
現(xian)在(zai)很(hen)多(duo)車(che)間(jian)都(dou)采(cai)用(yong)生(sheng)產(chan)目(mu)標(biao)管(guan)理(li)板(ban)在(zai)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)進(jin)行(xing)產(chan)品(pin)生(sheng)產(chan)的(de)管(guan)理(li)，可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)進(jin)行(xing)生(sheng)產(chan)目(mu)標(biao)的(de)設(she)定(ding)，動(dong)態(tai)顯(xian)示(shi)實(shi)際(ji)生(sheng)產(chan)實(shi)績(ji)數(shu)。很(hen)直(zhi)觀(guan)的(de)進(jin)行(xing)目(mu)標(biao)與(yu)當(dang)前(qian)產(chan)量(liang)的(de)對(dui)照(zhao)；更geng能neng促cu進jin生sheng產chan的de進jin程cheng。由you於yu管guan理li板ban控kong製zhi較jiao為wei簡jian單dan，所suo以yi基ji本ben上shang都dou采cai用yong單dan片pian機ji來lai實shi現xian。但dan在zai工gong廠chang的de環huan境jing下xia，往wang往wang存cun在zai很hen多duo幹gan擾rao信xin號hao，導dao致zhi管guan理li板ban不bu能neng正zheng常chang地di、穩定的工作。這樣對生產會造成直接的影響。所以為了提高產品的可靠性，采用PLC來進行控製改造，將很有效的提高管理板的穩定性。
2. 傳統生產管理板簡介
傳統的生產目標管理板都采用一塊大麵板來顯示，集成單片機控製電路，LED顯示；以及操作手柄。通常采用懸掛方式。
圖1 傳統生產目標管理圖示
而er操cao作zuo手shou柄bing主zhu要yao用yong來lai設she定ding相xiang關guan的de參can數shu，如ru生sheng產chan目mu標biao數shu，定ding時shi器qi時shi間jian以yi及ji管guan理li板ban的de啟qi動dong等deng。而er計ji數shu信xin號hao一yi般ban由you生sheng產chan線xian的de相xiang關guan傳chuan感gan器qi提ti供gong。常chang見jian的de操cao作zuo方fang式shi有you純chun按an鍵jian式shi，或huo者zhe按an鍵jian結jie合he撥bo碼ma開kai關guan方fang式shi。在zai撥bo碼ma開kai關guan設she定ding值zhi方fang便bian，更geng能neng方fang便bian、直觀的操作。
目前有如下一個生產管理板：
使用按鈕進行參數的設定，【設定】、【選位】、【+1】和【－1】
目標值按鈕：【目標複位】、【目標暫停】
實績數按鈕：【實績複位】，另外還有連接生產線的【實績＋1】輸入開關。生產管理設定過程如下“：
根據流程圖,係統的參數設定主要通過按鍵來操作.步驟顯得繁瑣.設定速度較為緩慢.在一定程度上製約著生產效率的提高.而且單片機控製的管理板若在生產係統化的集中管理,就很難發生數據,以便ERP等管理中心進行數據的采集.所以,為提供係統的穩定性,以及適應當前工廠管理模式,對其改造勢在必行.現就以台灣永宏電機公司生產的FBs係列PLC對其進行改造。永宏PLC提供LED顯示控製的專用模塊FBs-7SG1/2.duishengchanguanlibandegaizaotigongxiangdangbianlidetiaojian，wuluncongpeixianhaishikongzhifangshishang，doudadadejianhua，congergengnengtigaoxitongdewendingxingyukekaoxingyijikongzhidebianlixing。
3. 永宏PLC硬件配置
根據上述係統配置，控製係統都集中在開關量輸入和LED顯示兩個單元。若考慮到後期的係統升級，如做生產數據的采集等與尚未機通訊，隻需再增加一塊通訊板即可實現。所以在選擇PLC時，選擇永宏經濟型主機FBs-MA係列就可以，永宏PLC主機最小點數為10點，最大為60點；但由於LED先必須采用擴展模塊才能實現控製輸出，能帶擴展模塊的主機至少為20點，所以這裏要選擇FBs-20MA主機。(詳細主機介紹請參考永宏公司相關產品手冊)。主機為12點輸入和8點輸出；可以擴展到3個通訊口，自帶一個編程口。下麵重點介紹一下永宏PLC提供的LED顯示輸出模塊FBs-7SG1/2.
FBs-7SG 有7SG1 與7SG2 兩種機型，它們內部分別具有1個或2個可顯示8個數字7段數碼管或者4個16段數碼管，下圖是以FBs-7SG2 為例的示意圖。
FBs-7SG 內部具有專用的七段LED 顯示IC，用來作為1～ 8個七段或1～ 4個16 段LED顯示器的多任務掃描顯示。用戶隻需要用一條16 芯的扁平排線連接就可以得到8 位數的數字顯示或64 點獨立的燈號顯示（ 一個數字顯示可分為8個獨立點顯示或可以選擇數字與獨立點混合顯示） 或4 位數的文數字顯示。每一片7SG 模塊會在I/O 尋址上占用3～ 8個數字輸出緩存器的地址(R3904～ R3967)， 因此一個主機最多可控製192個7段數字顯示或64個16段米字型文數字顯示或1024個獨立點LED 顯示。
下圖為FBs-7SG 內部顯示IC 的輸出驅動電路結構圖， 對一般用戶而言， 並不需要特別
去計算LED 的壓降， 隻需要按照下列Jumper 表格調整適合的電壓， 使它不至於發生過電壓
驅動（ O.V.） 現象就可以。
圖3 FBs-7SG驅動電路圖示
驅動電壓
因為顯示IC 為40mA 定電流源，故其功率消耗完全由跨接在它上麵的電壓降VIC（ PD =40mA × VIC） 的大小決定， 如上圖所示VIC = VIN − VLED − 0.8V， 也就是VIC 受到驅動電源電壓VIN 及七段顯示器順向壓降VLED 的影響，因顯示IC 的安全功率消耗在最惡劣周圍溫度條件下必須限製在0.8W 以下， 也就是它的VIC 必需小於2V。VIC 過低將造成顯示亮度不足或者無法顯示， 過高則將造成不正確的顯示（ 不該亮也點亮） 或損壞顯示IC。
由於不同尺寸的LED 顯示器其工作所需的驅動電壓不同， 因此應用本模塊時需先設定適當的驅動電壓。驅動電壓大小的正確選擇，通過調整電壓跳線來進行調整。
模塊底部有個高電壓驅動跳線JP1，提供7.5V,10V和12.5V電壓選擇，出廠設定在7.5V。
麵板上麵還提供JP5/8跳線，為LV和HV電壓選擇。當在LV位置時，驅動電壓範圍為：2.4V-4.2V；若在HV位置則才是7.5V-12.5V.
另外還提供JP6/9和JP7/10兩個微調跳線。JP6/9調整0.6V的壓降；JP7/10調整1.2V的壓降；通過這些跳線來獲取LED允許的電壓驅動。
為了能讓驅動IC 的CE 間端電壓VI C 控製在2V 以下，FBs-7SG 設計有過電壓驅動顯示LED， 以供用戶檢視是否有過電壓驅動現象，在麵板上提供“O.V.”指示燈。通過JP3來測試模塊是否過壓顯示，在所有燈節都會被點亮後，通過JP3來測試，將JP3 置放在N 位置，當O.V.燈屬於熄滅狀態，表示未過壓驅動；反之則表示過壓，再做電壓的調整。這樣起到對模塊的保護作用。
結合FBs-7SG顯示模塊，永宏公司還提供配套使用的LED顯示板。有7段顯示以及16段顯示，尺寸有0.56寸～4寸的選擇。這樣，客戶可以直接定購相應尺寸和顯示段數，就能輕鬆的完成LED顯示的輸出，無需自行進行繁瑣線路焊接與調試。下麵圖示為7段LED顯示板的原理圖。
圖4 DBx.xLEDR顯示原理圖
7段LED顯示板( 一片最多八位數) 最右邊一位數對應到SEG0~SEG7 輸出，再往左下一位數為SEG8~SEG15，最左位數為SEG63~SEG56，一片7SG2 共可以推動16 位數7 段數字LED 顯示器。
16段米字型顯示板(一片最多四位數)最右邊一位數的D0~D15 燈節分別對應到7SG2 模塊的SEG0~SEG15 輸出，再往右下一位數為SEG16~SEG31，最左一位數位為SEG63~SEG48。一片7SG2 共可接兩片16 段文數字型LED 顯示模塊。
圖5 7段與16段LED原理圖
解碼與非解碼
在FBs-7SG模塊上，還提供一個解碼/非解碼模式的顯示選擇跳線JP2.此模式基本上使用在7段LED上.
非譯碼顯示： 各個燈節的暗亮， 獨立由用戶的應用控製. 在此模式下FBs-7SG2 總共使用了8個輸出緩存器來控製128燈節的顯示，每一燈節分別由對應的1個位來控製，當位值為1 時對應燈節會點亮，各燈節與輸出緩存器的對應關係如下表所示，其中OR 為模塊占用的第一個輸出緩存器，每一輸出緩存器的內容分兩次輸出每次輸出一個字節數據(8 個燈節)， 各字節數據分別送到對應的P/D7~ A/D0 輸出。
例；每2個顯示LED(7段)由一個OR控製輸出。若我們將CH0通道的低2位(對應寄存器R3904)顯示:”4.2”字樣時，那麼將R3904的寄存器設定值如下.
表格1：非解碼模式下對應驅動位
程序控製如下：
隻需該條指令即能顯示:”4.2”字樣。其他非解碼的數字對應驅動寄存器位請參考《永宏PLC使用手冊》2的第16章節。
譯碼顯示： 直接以內定字型編碼顯示其對應的字型燈節
在此模式下FBs-7SG2 總共使用4個輸出緩存器來控製8 位數字顯示，每一位數分別由對應的4 個位來控製，此外8 位數的小數點也利用1個輸出緩存器來控製，每一數點分別由對應的一位來控製，各位數字與小數點與輸出緩存器的對應關係如下表所示，其中OR 為模塊占用的第一個輸出緩存器。
如上麵例子顯示:”4.2”的控製方式如下
注：在對應的16進製位上，填寫F時，LED無顯示輸出。若對直接對寄存器做顯示的話，中間則需要對寄存器做BCD碼轉換(FUN20功能指令)，才能顯示為人眼可識別的0～9數字。
4. 控製程序編寫
我們就依照上例做PLC程序上的變換。PLC程序比單片機程序更加直觀，更易懂。對於略有電氣基礎的技術人員就能進行修改，調試。可以大大降低維護的成本。
目標數設定
這裏，我們對目標設定值的設定方式進行改造，采用4位撥碼開關來輸入設定值，這樣使得設定操作更為方便。
圖6：8421碼撥碼開關
永宏PLC有支持撥碼開關輸入的專用指令，這樣無論在PLC的配線，或者獲取對應輸入值時，都相當的方便。撥碼開關指令為FUN78功能指令。使用4位數輸入時，共需占用4個輸入點和4個輸出掃描點。PLC配線如下圖：
在編寫程序時，調用一個FUN78功能指令塊，然後根據配線圖，做相關參數設定。“IN”輸入點占用X0~X3，“OT”輸出點占用Y0~Y3。我們將撥碼開關輸入值送到R10。D10為其內部工作寄存器，指令占用，其他地方不要重複使用。整個指令如下。
如上所示就能完成目標數的設定。這時在設定完畢後我們將設定值送到顯示FBs-7SG2模塊做顯示。
這裏顯示模塊使用FBs-7SG2.共有2個通道，一個通道顯示8位7段LED。我們對顯示模塊采用譯碼碼模式。LED顯示單元為了配合程序更好設計。我們這樣編排：
這時，我們可以通過搬移指令將R0值直接送至R3905。因為撥碼開關輸入的即為BCD碼。所以在送到R3905時，不必再做BCD碼轉換。
對於實際計數部分，我們現在以一個輸入開關來實現。這裏占用X5輸入點，以一個計數器C0來計數當前生產的實績數。因為顯示隻為4段，即數目為0～9999.所以當計數滿10000時，要進行清零。計數程序如下。
這時，我們再將實績數送往R3906做顯示。因為C0為二進製碼，要在LED顯示為人眼所能識別的文字格式，必須做BCD碼轉換。所以要先對C0做BCD碼轉換再送到R3906顯示。
最後，將目標數減去實績數，得到差異數。再做BCCD碼轉換後送到R3907顯示。
5. 結束語
上述程序即能完成生產管理板的改造，硬件上，比單片機控製方式運行得更加可靠、穩定；擴展性比單片機更優越。軟件上，設計程序比單片機更能容易編寫和修改；後期的調試、維護更加的便利。因為PLCshangyoushengyushurudianheshuchudian，zhixuzaipeixianzengjiashurukaiguanhezuoshuchudianshuchu，jiunenggenghaodewanshanshengchanguanlibandeshengji。ruoshangweijiyaocaijishujuzekuozhangetongxunduankou，duquduiyingdejicunqizhijikewanchengshengchanxianyuguanlixitongdelianjie。
參考文獻：
[1] 永宏可編程控製器使用手冊I 和使用手冊II.台灣永宏電機股份有限公司
[2] 生產目標管理板操作說明書.
作者簡介：
孫恒孝(1980- ),畢業於合肥工業大學自動化係
主要從事PLC行業的技術支持與行業應用工作
聯係方式：範堤商貿(上海)有限公司
021－66315471
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