1、<p>　　畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）</p><p>　　中文題目：LED循環(huán)顯示控制電路的研制 </p><p>　　英文題目：Development of LED Cycle Show Control Circuit</p><p>　　摘 要：本設(shè)計是基于三菱PLC的LED數(shù)碼管顯示控制系統(tǒng)。利用PLC對數(shù)

2、碼管進行控制，結(jié)合觸摸屏的遠程操作和監(jiān)視功能，使得系統(tǒng)的可靠性高，編程方便，調(diào)試和運作維護簡單，尤其對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，優(yōu)勢更為明顯。以三菱PLC對數(shù)碼管顯示進行控制，觸摸屏與PLC進行通信，把數(shù)碼管的狀態(tài)顯示在觸摸屏上乃至在觸摸屏上對數(shù)碼管進行控制。</p><p>　　本文首先介紹PLC的歷史與發(fā)展，接著對PLC的選型進行了分析,并對FX系列的PLC做了概述。 接著對三菱PLC編程軟件(GX Develope

3、r)，三菱觸摸屏編程軟件（GT Designer2）乃至三菱觸摸屏A960GOT進行一些介紹。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC 三菱觸摸屏A960GOT 八段LED數(shù)碼管 GX Developer GT designer2</p><p>　　Abstract: The design is based on the Mitsubishi PLC, LED digital dis

4、play control system. Using the PLC to control digital control combined with touch screen remote operation and monitoring functions, the high reliability of the system, programming, commissioning and operation and mainten

5、ance simple, especially for complex control system, the advantage is more obvious. Mitsubishi PLC controlled digital display, touch screen and PLC communications, digital control of the status display on the touc</p&g

6、t;<p>　　This paper first introduces the history and development of the PLC, and then were analyzed for PLC selection and FX series PLC overview. Then the Mitsubishi PLC programming software (GX Developer), Mitsubi

7、shi touch screen programming software (GT Designer2) as well as Mitsubishi touch screen A960GOT.</p><p>　　Keywords: PLC, Mitsubishi touch screen A960GOT ，eight out LED digital tube,GX Developer GT designer2&

8、lt;/p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 PLC的介紹1</p><p>　　1.1.1 PLC的發(fā)展過程2</p><p>　　1.1.2 PLC的發(fā)展趨勢2</p&g

9、t;<p>　　1.1.3 PLC的主要特點3</p><p>　　1.1.4 PLC的組成4</p><p>　　1.2PLC和觸摸屏在LED數(shù)碼管控制中的應(yīng)用的意義8</p><p>　　第二章PLC控制LED數(shù)碼管顯示設(shè)計9</p><p>　　2.1PLC編程軟件選擇9</p>&l

10、t;p>　　2.2確定顯示時各段的電平情況9</p><p>　　2.3確定PLC的I/O點的分配10</p><p>　　2.4程序梯形圖11</p><p>　　第三章觸摸屏界面設(shè)計23</p><p>　　3.1觸摸屏簡介23</p><p>　　3.2觸摸屏編程、仿真軟件選擇23&

11、lt;/p><p>　　3.3監(jiān)控界面的設(shè)計23</p><p>　　3.3.1新建工程23</p><p>　　3.3.2操作界面的建立26</p><p>　　第四章PLC與觸摸屏的通信31</p><p>　　4.1 PLC與觸摸屏通信介紹31</p><p>　　4.2

12、 GT Simulator2與PLC之間的連接31</p><p><b>　　結(jié)束語34</b></p><p><b>　　參考文獻35</b></p><p><b>　　致謝36</b></p><p><b>　　前言 </b></

13、p><p>　　可編程邏輯控制器，又稱可編程控制器，有過多種定義。可以看作是一種經(jīng)過特殊設(shè)計的工業(yè)計算機，整個的設(shè)計原則就是簡單與實用。1968年，通用汽車公司的液壓部門為了消除既復(fù)雜又昂貴的繼電器控制系統(tǒng)，確立了第一個可編程控制器的招標(biāo)指標(biāo)。該設(shè)計規(guī)格需要固態(tài)系統(tǒng)和電腦技術(shù)，并要求能夠在工業(yè)環(huán)境中生存，也能夠方便地編程，并且可以重復(fù)使用。該控制系統(tǒng)將大大減少機器的停機時間，并為未來提供了可擴展性。該招標(biāo)由DEC公司

14、中標(biāo)，這套系統(tǒng)于1969年研制出來，這是第一臺可編程控制器，型號為PDP-14，應(yīng)用取得成功。其后，美國的MODICON公司也推出了同名的084控制器，1971年日本推出了DSC-80控制器，1973年西歐國家的各種可編程控制器也研制成功。這些早期的控制器滿足了最初的要求，并且打開了新的控制技術(shù)的發(fā)展的大門。 </p><p>　　本文在組織結(jié)構(gòu)上做了如下的安排 </p><p>　　●本

15、文在緒論部分著重論述PLC </p><p>　　●第二章為PLC程序編寫</p><p>　　●第三章為觸摸屏編程</p><p>　　●第四章為觸摸屏與PLC通信實現(xiàn)對LED數(shù)碼管顯示的監(jiān)控</p><p>　　●最后為結(jié)論和總結(jié)自己的心得體會 </p><p><b>　　第一章 緒論</b&

16、gt;</p><p>　　1.1 PLC的介紹</p><p>　　1.1.1 PLC的發(fā)展過程</p><p>　　雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段：</p><p>　?、僭缙诘腜LC（60年代末—70年代中期

17、）</p><p>　　PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時等。它在硬件上以準(zhǔn)計算機的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線

18、路的方式—梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。</p><p>　?、谠缙诘腜LC（60年代末—70年代中期）</p><p>　　在70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(

19、CPU)。這樣，使PLC得功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC得應(yīng)用范圍得以擴大。</p><p>　?、劢诘腜LC（80年代中、后期至今）

20、</p><p>　　進入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。</p><p>　　1.1.2 PLC的發(fā)展趨勢</p><p>　　隨著計算

21、機科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動化的愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。僅僅將PLC理解為開關(guān)量控制的話，那就是一個錯誤的概念了。綜合國外特別是歐洲及國內(nèi)的發(fā)展動態(tài)，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面: </p><p>　　可編程控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化</p><p>　　大型計算機特點的集成</p><p>　　系統(tǒng)的開放性和兼容性</p><p>

22、;　　通用性和專業(yè)化的結(jié)合</p><p>　　可編程控制技術(shù)的智能化</p><p>　　6. 可靠性與冗余</p><p>　　1.1.3 PLC的主要特點</p><p><b>　　1、可靠性高</b></p><p>　?、?所有的I/O 接口電路均采用光電隔離使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與

23、PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離② 各輸入端均采用R-C 濾波器其濾波時間常數(shù)一般為10~20ms.③ 各模塊均采用屏蔽措施以防止輻射干擾④ 采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源⑤ 對采用的器件進行嚴(yán)格的篩選⑥ 良好的自診斷功能一旦電源或其他軟硬件發(fā)生異常情況CPU立即采用有效措施以防止故障擴大⑦ 大型PLC 還可以采用由雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高2、豐富的I/O 接口模塊 

24、0;PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號如    ① 交流或直流    ② 開關(guān)量或模擬量    ③ 電壓或電流    ④ 脈沖或電位    ⑤ 強電或弱電等    有相應(yīng)的I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備如    ① 按

25、鈕    ② 行程開關(guān)    ③ 接近開關(guān)    ④ 傳感器及變送器    ⑤ 電磁線圈    ⑥ 控制閥    直接連接另外為了提高操作性能它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。3、 采用模塊化

26、結(jié)構(gòu)    為了適應(yīng)各種工業(yè)</p><p>　　1.1.4 PLC的組成</p><p>　　PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設(shè)連接。 

27、0;  </p><p>　　對于整體式PLC，所有部件都裝在同一機殼內(nèi)，其組成框圖如圖2-5所示；對于模塊式PLC，各部件獨立封裝成模塊，各模塊通過總線連接，安裝在機架或?qū)к壣希浣M成框圖如圖2-6所示。無論是哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都可根據(jù)用戶需要進行配置與組合。</p><p>　　盡管整體式與模塊式PLC的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對PLC主要組成各部分

28、進行簡單介紹。 </p><p>　　1．中央處理單元（CPU）</p><p>　　同一般的微機一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU隨機型不同而不同，常用有三類：通用微處理器（如Z80、8086、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器(如AMD29W等)。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用

29、微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。</p><p>　　目前，小型PLC為單CPU系統(tǒng)，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統(tǒng)，甚至有些PLC中多達8個CPU。對于雙CPU系統(tǒng)，一般一個為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個為位處理器，采用由各廠家設(shè)計制造的專用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時器，監(jiān)視掃描時間，處理字節(jié)指令以及對系統(tǒng)總線和位處理器進行

30、控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實現(xiàn)PLC編程語言向機器語言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地滿足實時控制要求。</p><p>　　在PLC中CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進行工作，歸納起來主要有以下幾個方面：</p><p>　?、俳邮諒木幊唐鬏斎氲挠脩舫绦蚝蛿?shù)據(jù)。</p><p>　　②診斷電源、P

31、LC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等。</p><p>　　③通過輸入接口接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。</p><p>　?、軓拇鎯ζ髦饤l讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。</p><p>　?、莞鶕?jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過輸出單元實現(xiàn)輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。</p

32、><p><b>　　2．存儲器</b></p><p>　　存儲器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機存儲器RAM，另一種是只讀存儲器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。在PLC中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。</p><p>　　系統(tǒng)程序是由PLC的制造廠家編寫的，和PLC的硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能

33、子程序調(diào)用管理、邏輯運算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供PLC運行的平臺。系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，而且在PLC使用過程中不會變動，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。</p><p>　　用戶程序是隨PLC的控制對象而定的，由用戶根據(jù)對象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，

34、以保證掉電時不會丟失信息。為了防止干擾對RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲器EPROM中?，F(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲器。</p><p>　　工作數(shù)據(jù)是PLC運行過程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在RAM中，以適應(yīng)隨機存取的要求。在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲器中，設(shè)有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等邏輯器件的存儲區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是

35、由用戶程序的初始設(shè)置和運行情況而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時可保存數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域稱為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。</p><p>　　由于系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)與用戶無直接聯(lián)系，所以在PLC產(chǎn)品樣本或使用手冊中所列存儲器的形式及容量是指用戶程序存儲器。當(dāng)PLC提供的用戶存儲器容量不夠用，許多PLC還提供有存儲器擴展功能。</p><p><b>　　3

36、．輸入/輸出單元</b></p><p>　　輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。 PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對象，以實現(xiàn)控制目的。</p><p>　　由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部

37、CPU的處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口要實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。I/O接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力。另外，I/O接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護。</p><p>　　PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動能力的I/O接口，有各種各樣功能的I/O接口供用戶選用。I/O接口的主要類型有：數(shù)字量（開關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。</p>

38、<p>　　常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口，其基本原理電路如圖2-7所示。</p><p>　　常用的開關(guān)量輸出接口按輸出開關(guān)器件不同有三種類型：是繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出，其基本原理電路如圖2-8所示。繼電器輸出接口可驅(qū)動交流或直流負載，但其響應(yīng)時間長，動作頻率低；而晶體管輸出和雙向晶閘管輸出接口的響應(yīng)速度快，動作頻率高，但

39、前者只能用于驅(qū)動直流負載，后者只能用于交流負載。</p><p>　　PLC的I/O接口所能接受的輸入信號個數(shù)和輸出信號個數(shù)稱為PLC輸入/輸出（I/O）點數(shù)。I/O點數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一。當(dāng)系統(tǒng)的I/O點數(shù)不夠時，可通過PLC的I/O擴展接口對系統(tǒng)進行擴展。</p><p><b>　　4．通信接口</b></p><p>　　PLC

40、配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。PLC通過這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機、其它PLC、計算機等設(shè)備實現(xiàn)通信。PLC與打印機連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打?。慌c監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它PLC連接，可組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)更大規(guī)?？刂啤Ｅc計算機連接，可組成多級分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。</p><p>　　遠程I/O系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。&l

41、t;/p><p><b>　　5．智能接口模塊</b></p><p>　　智能接口模塊是一獨立的計算機系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口。它作為PLC系統(tǒng)的一個模塊，通過總線與PLC相連，進行數(shù)據(jù)交換，并在PLC的協(xié)調(diào)管理下獨立地進行工作。</p><p>　　PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計數(shù)模塊、閉

42、環(huán)控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等。</p><p><b>　　6．編程裝置</b></p><p>　　編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進行人機對話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計算機系統(tǒng)。專用編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的

43、某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲器接插口等部件組成。專用編程器有簡易編程器和智能編程器兩類。</p><p>　　簡易型編程器只能聯(lián)機編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡易編程器體積小、價格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用專用電纜與PLC相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡易編程器帶有存儲盒，可用來儲存用戶程序，如三菱的FX-20P-E簡易編程

44、器。</p><p>　　智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺專用便攜式計算機，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯(lián)機編程，又可脫機編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū)動器，提供錄音機接口和打印機接口。</p><p>　　專用編程器只能對指定廠家的幾種PLC進行編程，使用范圍有限，價格較高。同時，由于

45、PLC產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，所以專用編程器的生命周期也十分有限。因此，現(xiàn)在的趨勢是使用以個人計算機為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶只要購買PLC廠家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置。這樣，用戶只用較少的投資即可得到高性能的PLC程序開發(fā)系統(tǒng)。</p><p>　　基于個人計算機的程序開發(fā)系統(tǒng)功能強大。它既可以編制、修改PLC的梯形圖程序，又可以監(jiān)視系統(tǒng)運行、打印文件、系統(tǒng)仿真等。配上相應(yīng)的軟件還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能

46、。</p><p><b>　　7.電源</b></p><p>　　PLC配有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。對電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。</p><p><b>

47、;　　8.其它外部設(shè)備</b></p><p>　　除了以上所述的部件和設(shè)備外，PLC還有許多外部設(shè)備，如EPROM寫入器、外存儲器、人/機接口裝置等。</p><p>　　EPROM寫入器是用來將用戶程序固化到EPROM存儲器中的一種PLC外部設(shè)備。為了使調(diào)試好用戶程序不易丟失，經(jīng)常用EPROM寫入器將PLC內(nèi)RAM保存到EPROM中。</p><p>

48、;　　PLC內(nèi)部的半導(dǎo)體存儲器稱為內(nèi)存儲器。有時可用外部的磁帶、磁盤和用半導(dǎo)體存儲器作成的存儲盒等來存儲PLC的用戶程序，這些存儲器件稱為外存儲器。外存儲器一般是通過編程器或其它智能模塊提供的接口，實現(xiàn)與內(nèi)存儲器之間相互傳送用戶程序。</p><p>　　人/機接口裝置是用來實現(xiàn)操作人員與PLC控制系統(tǒng)的對話。最簡單、最普遍的人/機接口裝置由安裝在控制臺上的按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、撥碼開關(guān)、指示燈、LED顯示器、聲光報警

49、器等器件構(gòu)成。對于PLC系統(tǒng)，還可采用半智能型CRT人/機接口裝置和智能型終端人/機接口裝置。半智能型CRT人/機接口裝置可長期安裝在控制臺上，通過通信接口接收來自PLC的信息并在CRT上顯示出來；而智能型終端人/機接口裝置有自己的微處理器和存儲器，能夠與操作人員快速交換信息，并通過通信接口與PLC相連，也可作為獨立的節(jié)點接入PLC網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　PLC和觸摸屏在LED數(shù)碼管控制中的應(yīng)用的意義<

50、/p><p>　　觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備,它是目前最簡單、方便、自然的而且又適用于中國多媒體信息查詢國情的輸入設(shè)備觸摸屏具有堅固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點。它的簡單易用強大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性使它非常適合于工業(yè)環(huán)境甚至可以用于日常生活之中應(yīng)用非常廣泛比如自動化停車設(shè)備、自動洗衣機、天車升降控制、生產(chǎn)線監(jiān)控等甚至可以用于智能大廈管理、會議室聲光控制、溫度調(diào)整…… 利用這種技術(shù)我們用戶只要用

51、手指輕輕地指碰計算機顯示器上的圖符或文字就能實現(xiàn)對主機操作從而使人機交互更為直截了當(dāng)這種技術(shù)極大方便了那些不懂電腦操作的用戶。這種人機交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。觸摸屏在我國的應(yīng)用范圍非常廣闊,主要有公共信息的查詢?nèi)珉娦啪?、稅?wù)局、銀行、電力等部門的業(yè)務(wù)查詢城市街頭的信息查詢此外還可以廣泛應(yīng)用于領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等將來觸摸屏還要走入家庭。隨著

52、城市向信息化方向發(fā)展和電腦網(wǎng)絡(luò)在日常生活中的滲透信息查詢都會以觸摸屏屏--顯示內(nèi)容可觸摸的形式出現(xiàn)。</p><p>　　而可編程控制器(PLC)是采用微機技術(shù)的通用工業(yè)自動化裝置,與CAD/CAM和工業(yè)機器人一起被譽為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱之一,PLC可靠性高,抗干擾能力強,編程方便,具有很高的性價比,近幾年來,在國內(nèi)已得到迅速推廣普及,對傳統(tǒng)的技術(shù)改造、發(fā)展新型工業(yè)具有重要的實際意。利用PLC對LED數(shù)

53、碼管進行控制，結(jié)合觸摸屏的遠程操作和運行維護簡單，尤其對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，優(yōu)勢更為顯著。利用PLC和觸摸屏控制和監(jiān)控的LED數(shù)碼管顯示系統(tǒng)工作穩(wěn)定，程序易讀易改，控制要求的更換非常方便，系統(tǒng)可靠性高因此，綜合應(yīng)用PLC和觸摸屏技術(shù)在實現(xiàn)自動控制化控制領(lǐng)域具有重要的實際意義。</p><p>　　PLC控制LED數(shù)碼管顯示設(shè)計</p><p><b>　　PLC編程軟件選擇<

54、/b></p><p>　　本次設(shè)計我選擇了三菱PLC的編程軟件 GX Developer，適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST及FB、Label語言程序設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。</p><p>　　GX Developer的特點：</p>

55、<p>　　軟件的共通化 GX Developer能夠制作Q系列，QnA系列，A系列（包括運動控制（SCPU））,FX系列的數(shù)據(jù),能夠轉(zhuǎn)換成GPPQ,GPPA格式的文檔。 此外，選擇FX系列的情況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。 2. 利用Windows的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠?qū)xcel,Word等作成的說明數(shù)據(jù)進行復(fù)制，粘貼，并有效利用。 3. 程序的標(biāo)準(zhǔn)化 (1) 標(biāo)號編程 用標(biāo)號編

56、程制作可編程控制器程序的話，就不需要認(rèn)識軟元件的號碼而能夠根據(jù)標(biāo)示制作成標(biāo)準(zhǔn)程序。 用標(biāo)號編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作為實際的程序來使用。 (2) 功能塊（以下，略稱作FB） FB是以提高順序程序的開發(fā)效率為目的而開發(fā)的一種功能。把開發(fā)順序程序時反復(fù)使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開發(fā)變得容易。此外，零件化后，能夠防止將其運用到別的順序程序時的順序輸入錯誤。 (3) 宏 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登

57、錄）到文檔，然后輸入簡單的命令就能夠讀出登錄過的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。 4. 能夠簡單設(shè)定和其他站點的鏈接 由于連接對象的指定</p><p>　　確定顯示時各段的電平情況</p><p>　　利用PLC控制LED數(shù)碼管的顯示，首先要準(zhǔn)確地分析出0-9、A-F等數(shù)字字符顯示時各段的高低電平情況。</p><p>　　確定對八段LED數(shù)碼管各段顯示的控

58、制：</p><p>　　表2-1 LED數(shù)碼管各顯示高低電平表</p><p>　　確定PLC的I/O點的分配</p><p>　　本設(shè)計采用三菱FX-2N系列，根據(jù)設(shè)計要求，需要一個總開關(guān)按鈕X0，一個模式切換按鈕X1，然后在單一模式下，需要0-F每一個顯示一個按鈕，全部18個輸入按鈕。輸出端需要八點輸出繼電器，其中Y0-Y7分別接到數(shù)碼管A-H段。這樣對數(shù)碼

59、管的各段高低電平控制就轉(zhuǎn)換成對PLC的Y0-Y7的高低電平控制，問題就變得簡單，只要通過對PLC的正確編程就可以實現(xiàn)對Y0-Y7的控制。</p><p>　　表2-2 I/O點分配表</p><p><b>　　程序梯形圖</b></p><p>　　圖2.3 系統(tǒng)梯形圖</p><p>　　圖2.3兩段梯形圖是控制系統(tǒng)

60、總開關(guān)和模式選擇。X0接通，進入系統(tǒng)。當(dāng)X1通電，選擇循環(huán)模式，反之，選擇單字模式。</p><p>　　圖2-4 系統(tǒng)梯形圖</p><p>　　圖2.4的梯形圖是循環(huán)模式下的LED顯示，隨時間推移，分別接通M20-M27，再到輸出程序控制Y0-Y7的輸出。</p><p><b>　　圖2-5系統(tǒng)梯形圖</b></p><

61、;p>　　圖2.5中的梯形圖是單字模式下的編程，當(dāng)對應(yīng)輸入端輸入后，使M30-M37對應(yīng)顯示電平，再在輸出程序控制Y0-Y7的輸出。</p><p><b>　　圖2-6系統(tǒng)梯形圖</b></p><p>　　圖2.6中的梯形圖是控制Y0-Y7輸出的程序，不管是循環(huán)模式還是單字模式，最后的顯示都通過這個程序來控制。</p><p><

62、;b>　　觸摸屏界面設(shè)計</b></p><p><b>　　觸摸屏簡介</b></p><p>　　觸摸屏（touch screen）又稱為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時，屏幕上的觸覺反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動各種連結(jié)裝置，可用以取代機械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造

63、出生動的影音效果。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。主要應(yīng)用于公共信息的查詢、領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等。隨著多媒體信息查詢設(shè)備的與日俱增，透明觸摸屏</p><p>　　人們越來越多地談到觸摸屏，因為觸摸屏不僅適用于中國多媒體信息查詢的國情，而且觸摸屏具有堅

64、固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點。利用這種技術(shù)，用戶只要用手指輕輕地碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現(xiàn)對主機操作，從而使人機交互更為直截了當(dāng)，這種技術(shù)大大方便了那些不懂電腦操作的用戶。</p><p>　　觸摸屏編程、仿真軟件選擇 </p><p>　　本次設(shè)計觸摸屏編程與仿真軟件我選擇了GT Designer2 + GT Simulater2。GT Designer是用

65、于創(chuàng)建觸摸屏屏幕設(shè)計軟件程序。一個用戶友好的Windows環(huán)境提供了一個簡單的識別接口，方便新用戶快速的學(xué)習(xí)。GT Simulater2則是作為仿真軟件使用。</p><p><b>　　監(jiān)控界面的設(shè)計</b></p><p><b>　　新建工程</b></p><p>　　圖3-1 開始新建工程</p>

66、<p>　　鼠標(biāo)雙擊“GT designer2”圖標(biāo)，進入GT designer2組態(tài)環(huán)境。在菜單“文件”中選擇“新建工程”菜單項，如果GT designer2安裝在D：根目錄下，則會在D：\MCGS\WORK\下自動生成新建工程，默認(rèn)的工程名為新建工程X.MCG(X表示新建工程的順序號，如：0、1、2等)。</p><p>　　您可以在菜單“文件”中選擇“工程另存為”選項，把新建工程存為，存在你想存

67、的位置。這樣工程建立完畢。</p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　?。╞）</b></p><p><b>　?。╟）</b></p><p><b>　?。╠）</b></p><p><b&

68、gt;　?。╡）</b></p><p><b>　?。╢）</b></p><p>　　圖3-2 新建工程過程</p><p>　　鼠標(biāo)點擊新建后，進入新建工程向?qū)D3-2（a），GOT類型選擇“A960GOT(640*400)”,顏色設(shè)置“256色”圖3-2（b），確認(rèn)無誤圖3-2（c），再在PLC類型選擇上選擇“MELSEC

69、-FX”圖3-2（d），窗口建立圖3-2（e），以此設(shè)置好觸摸屏類型環(huán)境圖3-2（f）。</p><p><b>　　操作界面的建立</b></p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　?。╞）</b></p><p>　　圖3-3 建立初始界面&l

70、t;/p><p>　　畫面1是初始界面，設(shè)有一個多用動作開關(guān)，按下開關(guān)，PLC中X0000置1，系統(tǒng)開啟，畫面切換到2。建立過程如圖3-3（a）（b）所示。</p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　?。╞）</b></p><p>　　圖3-4 建立模式選擇界面</

71、p><p>　　畫面2是模式選擇畫面，設(shè)有三個多用動作開關(guān)，按下返回按鈕PLC中X0000置零，畫面切換畫面1，系統(tǒng)關(guān)閉。按下循環(huán)模式，X0001置1，進入畫面3，PLC程序進入循環(huán)模式。按下單字模式，X0001置零，進入畫面4，PLC程序進入單字模式。建立過程如圖3-4所示。</p><p><b>　　（a）</b></p><p><b

72、>　?。╞）</b></p><p>　　圖3-5 建立循環(huán)模式界面</p><p>　　畫面3，循環(huán)模式畫面，設(shè)有八段LED數(shù)碼管，一個多用動作開關(guān)。八段LED管對應(yīng)PLC程序中的Y0-Y7，由PLC程序控制。按下多用動作開關(guān)，畫面返回模式選擇畫面，畫面2；X0001置1。建立過程如圖3-5所示。</p><p><b>　　（a）&

73、lt;/b></p><p><b>　　（b）</b></p><p>　　圖3-6 建立單字模式界面</p><p>　　畫面4，單字模式畫面，設(shè)有八段LED數(shù)碼管，16個位開關(guān)，一個窗口切換開關(guān)。八段LED數(shù)碼管對應(yīng)PLC程序中Y0-Y7輸出；16位開關(guān)分別對應(yīng)X4-X7、X10-X17、X20-X22，都為電動開關(guān)；按下窗口切換

74、開關(guān)，畫面切換回畫面2，模式選擇畫面。過程如圖3-6所示。</p><p>　　PLC與觸摸屏的通信</p><p>　　4.1 PLC與觸摸屏通信介紹</p><p>　　隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展 ,觸摸屏與可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。越來越多的機器與現(xiàn)場操作都趨向于使用人機界面， 而PLC 控制器強大的功能及復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理也要求有一種功能與之匹配而

75、操作簡便的人機界面。觸摸屏的出現(xiàn)無疑是21世紀(jì)自動化領(lǐng)域的一個巨大革新。觸摸屏和PLC的組合使用已經(jīng)成為主導(dǎo)形式。</p><p>　　PLC是一種結(jié)構(gòu)簡單、通用性好、功能較完備的新型控制元件， 其主要優(yōu)點是抗干擾能力強， 可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率， 特別適用于工業(yè)控制。</p><p>　　觸摸屏是一種連接人和機器的人機界面， 它代替了原始的控制臺和顯示器， 可用于數(shù)據(jù)顯

76、示和參數(shù)設(shè)置，并且可以用動態(tài)曲線的形式描述系統(tǒng)的控制過程； 擴展了PLC的功能， 減少了按鈕、開關(guān)、儀表等儀器的使用。</p><p>　　4.2 GT Simulator2與PLC之間的連接</p><p>　　GT Simulator2內(nèi)嵌各種PLC驅(qū)動程序，用戶只需按照設(shè)備配置向?qū)нx擇PLC的類型。GT Simulator2將自動完成相應(yīng)驅(qū)動程序的啟動。建立與PLC之間的通信。GT

77、 Simulator2對外部設(shè)備的管理是通過對邏輯設(shè)備名的管理來實現(xiàn)的，在數(shù)據(jù)詞典中　建立若干I/O變量，使之與PLC的數(shù)據(jù)寄存器之間建立通道，通過這些I/O變量便可以讀或?qū)慞LC的數(shù)據(jù)寄存器。</p><p>　　還需設(shè)置PLC中的通訊參數(shù)和PLC地址。要設(shè)置PLC的地址時，一次只能和一個PLC連接。具體方法如下：</p><p>　　（1）：連接PLC設(shè)備。</p>&l

78、t;p>　?。?）：運行GX Developer</p><p>　　（3）：打開在線，傳輸設(shè)置</p><p>　　圖4-1 gx developer通信設(shè)置</p><p>　　（4）：在彈出的對話框的左下方有當(dāng)前通信參數(shù)的設(shè)置狀態(tài)，設(shè)置好參數(shù)</p><p>　　（5）：在檢查好程序后，可以開始將其下載到PLC中去了！即點擊在線

79、，PLC寫入</p><p>　?。?）：接著打開GT Simulator2，選擇GOT系列</p><p>　　圖4-2 啟動GT Simulator2選擇觸摸屏系列</p><p>　　（7）：單擊啟動后，開啟仿真界面，點選項設(shè)置進行設(shè)置</p><p>　　圖4-3 GT Simulator2通信設(shè)置</p><p

80、>　?。?）：在完成設(shè)置后，點工程，打開用GT designer2 設(shè)計的觸摸屏界面，在數(shù)據(jù)讀取完成后，仿真開始。</p><p>　　這樣，我們就可以通過控制界面了解到系統(tǒng)的最新消息，對LED數(shù)碼管的顯示利用觸摸屏進行監(jiān)控和操作。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　本次設(shè)計主要用到PLC和觸摸屏的知識，應(yīng)用

81、PLC來控制LED數(shù)碼管的顯示，來達到循環(huán)模式和單字模式。觸摸屏的應(yīng)用主要是為了能夠在屏幕上監(jiān)測和控制LED數(shù)碼管的顯示。通過軟硬件的設(shè)計和調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)利用觸摸屏控制和監(jiān)視LED數(shù)碼管顯示系統(tǒng)工作穩(wěn)定，程序易讀易改，控制要求的更換非常方便，監(jiān)控清晰，隨時可以發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的異常情況，系統(tǒng)可靠性高。因此綜合應(yīng)用PLC和觸摸屏技術(shù)在實現(xiàn)自動化控制領(lǐng)域具有重要的實際意義。</p><p>　　通過設(shè)計，我學(xué)到不少東西，基本上

82、使我以前所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識結(jié)合起來，讓我對大學(xué)四年以來的學(xué)業(yè)有了一個完整的綜合，但還需做進一步的研究。另外，我的知識領(lǐng)域得到進一步擴展，專業(yè)技能得到進一步提高，同時增強了分析和解決工程實際的綜合能力。</p><p>　　由于本人才疏學(xué)淺，能力有限，雖然進行了仔細的分析與研究，但錯誤、疏漏肯定是難以避免，有不盡人意的地方。請大家批評指正。</p><p><b>　　參考文獻&l

83、t;/b></p><p>　　1. 史國生主編 電氣控制與可編程控制器技術(shù) 化學(xué)工業(yè)出版社，2010</p><p>　　2. 劉建華,張靜之主編 三菱FX2N系列PLC應(yīng)用技術(shù) 機械工業(yè)出版社, 2010</p><p>　　3. 魏克新主編 自動控制綜合應(yīng)用技術(shù)：嵌入式微控制器、PLC、變頻器、觸摸屏、工控機、組態(tài)軟</p>&l

84、t;p>　　件的綜合應(yīng)用 機械工業(yè)出版社, 2007</p><p>　　4. 顏全生主編 GX Developer編程軟件使用方法 機械工業(yè)出版社，2010</p><p>　　5. 楊后川、張春平、張學(xué)民匯編 三菱PLC應(yīng)用100例 電子工業(yè)出版社 2011年</p><p>　　6. 蓋超會主編 三菱PLC與變頻器、觸摸屏綜合培訓(xùn)教程 中國電

85、力出版社2011年</p><p>　　7. 三菱電機GOTA-900系列觸摸屏用戶參考手冊</p><p>　　8. 紹輝、顧曉輝 PLC和觸摸屏在LED數(shù)碼管控制中的應(yīng)用 《黑龍江科技信息》雜志 2010年33期</p><p>　　9. 劉燕 觸摸屏與PLC 的通信與連接 《自動化與儀器儀表》雜志 2002年04期</p><p&

86、gt;　　10. Kevin Collins , PLC Programming for Industrial Automation , Lightning Source Inc ，F(xiàn)ebruary 5, 2007</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　通過半個學(xué)期的努力，我的畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲。畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一次總結(jié)，它是教學(xué)計劃

87、中學(xué)生必修的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，是教學(xué)、科研、工程實踐結(jié)合的重要結(jié)合點。它的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和技能去分析和解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題，建立正確的設(shè)計思想，掌握工程設(shè)計的一般程序和方法。通過畢業(yè)設(shè)計，進行工程知識和工程技能的綜合訓(xùn)練，使學(xué)生一走上工作崗位，就具有較強的應(yīng)用生產(chǎn)現(xiàn)場正在使用和近期可能推廣使用的技術(shù)去解決工程實際問題的能力。</p><p>　　在這里要特別感謝x老師，她的悉心教