1、任务二 停车场数码显示应用1 知识准备在生产实际中，数码显示是人机对话的主要方式之一。由于人们对十进制最熟悉，所以常采用十进制数码来显示各种参数、进程或结果。本节主要介绍 PLC 指令和程序在十进制数码显示方面的应用。1 七段数码显示1七段数码管与显示代码七段数码管可以显示数字 09，十六进制数字 AF 。如图 4-29 所示为 LED 组成的七段数码管外形和内部结构，七段数码管分共阳极结构和共阴极结构。以共阴极数码管为例，当 a、b、c、d、e 、f 段接高电平发光， g 段接低电平不发光时，显示数字“0” 。当七段均接高电平发光时，则显示数字“8” 。图 4-29 七段数码管表 4-17
2、所示为十进制数码与七段显示电平和显示代码的逻辑关系。表 4-17 十进制数码与七段显示电平和显示代码逻辑关系七段显示电平十进制数码g f e d c b a16 进制显示代码0 0 1 1 1 1 1 1 16#3F1 0 0 0 0 1 1 0 16#062 1 0 1 1 0 1 1 16#5B3 1 0 0 1 1 1 1 16#4F4 1 1 0 0 1 1 0 16#665 1 1 0 1 1 0 1 16#6D6 1 1 1 1 1 0 1 16#7D7 0 0 0 0 1 1 1 16#078 1 1 1 1 1 1 1 16#7F9 1 1 0 0 1 1 1 16#672数码
3、管应用举例设计一个数码显示的 5 人智力竞赛抢答器。某参赛选手抢先按下自己的按钮时，则显示该选手的号码，同时联锁其他参赛选手的输入信号无效。主持人按复位按钮清除显示数码后，比赛继续进行。控制电路如图 4-30 所示。PLC 输出端接外部直流电源（530V） 。每段发光二极管的电流通常是几十毫安，应根据直流电压数值确定限流电阻的阻值。图 4-30 智力竞赛抢答器控制电路图5 人智力竞赛抢答器控制电路需要 6 个输入端口，7 个输出端口。输入、输出端口的分配见表 4-18。表 4-18 输入/输出端口分配表输 入 输 出输入继电器 输 入 元 件 作 用 输出继电器 控 制 对 象I0.0 SB1
4、 主持人复位I0.1I0.5 SB2SB6 参赛选手 15 Q0.0Q0.6a g七段显示码智力竞赛抢答器梯形图程序如图 4-31 所示，为了体现竞赛抢时性，用上升沿脉冲指令EU 控制参赛选手的操作动作。图 4-31 智力竞赛抢答器程序梯形图网络 1，主持人按下复位按钮 I0.0 时，对 M0.0 复位，对输出继电器字节 QB0 清 0。网络 2，当参赛选手 1 抢先按下按钮 I0.1 时，将“1”的显示码“16#06”送入输出继电器字节 QB0，驱动相应段发光二极管点亮，显示对应数码“1” 。同时使 M0.0 置位。M0.0 常闭触点断开所有传送数据到 QB0 的支路，因此，QB0 中的数据
5、不再发生变化，起到了联锁作用。其他参赛选手的程序与此类似，只是传送的显示码不同。将控制电路和程序稍做修改，便可将参赛选手扩大到 9 人。2 七段编码指令 SEG在图 4-31 所示程序中，对要显示的数码需要用人工计算出七段显示码，其实 PLC 有一条编码指令，可以自动编出待显示数码的七段显示码。七段编码指令 SEG 的梯形图、语句等指令格式见表 4-19。表 4-19 SEG 指令格式梯 形 图指令表 SEG IN，OUT描述 使能输入有效时，将字节型输入数据 IN 的低 4 位有效数字产生相应的七段显示码，并将其输出到 OUT 指定的单元中对七段编码指令 SEG 说明如下：（1）IN 为要编
6、码的源操作数，OUT 为存储七段编码的目标操作数。 IN、OUT 数据类型为字节（B） 。（2）SEG 指令是对 4 位二进制数编码，如果源操作数大于 4 位，只对最低 4 位编码。（3）SEG 指令的编码范围为十六进制数字 09、AF，对数字 09 的七段编码见表 5-24，对数字 AF 的七段编码可查看本章小结有关内容。SEG 指令的应用举例程序如图 4-32（a）所示，状态监控表如图 4-32（b）所示。图 4-32 七段编码指令 SEG 应用举例当 I0.0 接通时，对数字 5 执行七段编码指令，并将编码存入 QB0，即输出继电器Q0.7Q0.0 的位状态为 0110 1101。当 I
7、0.1 接通时，对（VB0）= 1 执行七段编码指令，输出继电器 Q1.7Q1.0 的位状态为 0000 0110。3 BCD 码转换指令 IBCD18421BCD 编码在 PLC 中，存储的数据无论是以十进制格式输入还是以十六进制的格式输入，都是以二进制的格式存在的。如果直接使用 SEG 指令对两位以上的十进制数据进行编码，则会出现差错。例如，十进制数 21 的二进制存储格式是 0001 0101，对高 4 位应用 SEG 指令编码，则得到“1”的七段显示码；对低 4 位应用 SEG 指令编码，则得到“5”的七段显示码，显示的数码“15”是十六进制，而不是十进制数码“21” 。显然，要想显示
8、“21” ，就要先将二进制数 0001 0101 转换成反映十进制进位关系（即逢十进一）的代码 0010 0001，然后对高 4 位“2”和低 4 位“1”分别用 SEG 指令编出七段显示码。这种用二进制形式反映十进制数码的代码称为 BCD 码，其中最常用的是 8421BCD 码，它是用 4 位二进制数来表示 1 位十进制数码，该代码从高位至低位的权分别是8、4、2、1，故称为 8421BCD 码。十进制数、十六进制数、二进制数与 8421BCD 码的对应关系见表 4-20。表 4-20 十进制、十六进制、二进制与 8421BCD 码关系十 进 制 数 十六进制数 二 进 制 数 8421BC
9、D 码0 0 0000 00001 1 0001 00012 2 0010 00103 3 0011 00114 4 0100 01005 5 0101 01016 6 0110 01107 7 0111 01118 8 1000 10009 9 1001 100110 A 1010 0001 000011 B 1011 0001 000112 C 1100 0001 001013 D 1101 0001 001114 E 1110 0001 010015 F 1111 0001 010116 10 1 0000 0001 011017 11 1 0001 0001 011120 14 1 0
10、100 0010 000050 32 11 0010 0101 0000150 96 1001 0110 0001 0101 0000258 102 1 0000 0010 0010 0101 1000从表 4-20 中可以看出，8421BCD 码从低位起每 4 位为一组，高位不足 4 位补 0，每组表示 1 位十进制数码。8421BCD 码与二进制数的表面形式相同，但概念完全不同，虽然在一组 8421BCD 码中，每位的进位也是二进制，但组与组之间的进位则是十进制。2BCD 码转换指令 IBCD要想正确地显示十进制数码，必须先用 BCD 码转换指令 IBCD 将二进制的数据转换成8421BC
11、D 码，再利用 SEG 指令编成七段显示码，最后输出控制数码管发光。BCD 码转换指令 IBCD 的梯形图、指令表等指令格式见表 4-21。表 4-21 IBCD 指令格式梯 形 图指令表 IBCD OUT描述 使能端输入有效时，将输入的整数值 IN 转换成 BCD 码，并将结果送到 OUT 输出对 IBCD 转换指令说明如下。（1）IN 为要转换的源操作数（09 999） ，OUT 为存储 BCD 码的目标操作数。（2）IBCD 指令是将源操作数的数据转换成 8421BCD 码并存入目标操作数中。在目标操作数中每 4 位表示 1 位十进制数，从低至高分别表示个位、十位、百位、千位。IBCD
12、指令的应用举例如图 4-33 所示。当 I0.0 接通时，先将 5 028 存入 VW0，然后将 （VW0）= 5 028 编为 BCD 码输出到 QW0。图 4-33 BCD 转换指令 IBCD 应用举例从图 4-34 所示的工作过程可以看出， VW0 中存储的二进制数据与 QW0 中存储的BCD 码完全不同。QW0 以 4 位 BCD 码为 1 组，从高至低分别是十进数 5、0、2、8 的BCD 码。图 4-34 BCD 转换指令 IBCD 工作过程3 多位数码显示当显示的数码不止 1 位时，就要并列使用多个数码管。以 2 位数码显示为例，可以显示的范围十六进制是 0FF，十进制是 099
13、。如果显示 2 位十六进制数，可将二进制数据的高 4 位和低 4 位分别用七段编码指令SEG 编码，然后用编码分别控制高位、低位数码管。如果显示 2 位十进制数，要先用 BCD 转换指令将二进制数据转换为 8 位 BCD 码，再将 BCD 码的高 4 位和低 4 位用七段编码指令 SEG 分别编码，最后用高、低位编码分别控制十位和个位数码管。2 停车场数码显示应用程序1控制要求某停车场最多可停 50 辆车，用 2 位数码管显示停车数量。用出入传感器检测进出车辆数，每进一辆车停车数量增 1，每出一辆车停车数量减 1。场内停车数量小于 45 时，入口处绿灯亮，允许入场；等于和大于 45 但小于 5
14、0 时，绿灯闪烁，提醒待进场车辆司机注意将满场；等于 50 时，红灯亮，禁止车辆入场。2控制电路停车场 PLC 控制电路如图 4-35 所示。图 4-35 停车场控制电路图控制电路需要 2 个输入端口，16 个输出端口。由于 CPU224 的输出点只有 10 个，故扩展一个 8 点输出继电器模块 EM222。S7-200 系列的 PLC 分配给数字量 I/O 的地址以字节为单位，既使某些 I/O 点未被使用，这些字节中的位也被保留，在 I/O 链中不能分配给后来的模块。输入、输出端口的分配见表 4-22。表 4-22 输入/输出端口分配表输 入 输 出输入继电器 输 入 元 件 作 用 输出继
15、电器 控 制 对 象I0.0 传感器 IN 检测进场车辆 Q0.6Q0.0 个位数显示I0.1 传感器 OUT 检测出场车辆 Q1.0 绿灯，允许信号Q1.1 红灯，禁行信号Q2.6Q2.0 十位数显示停车场输入、输出设备位置示意图如图 4-36 所示。通常传感器有 3 个端子，分别接 PLC 内部直流电源 24V 的正极、输入公共端 1M（0V ）和输入信图 4-36 停车场输入/输出设备位置示意图号端 I。在图 4-36 中，入口传感器 IN 接 I0.0，出口传感器 OUT 接 I0.1。两个共阳极数码管的公共端 V+接外部直流电源正极，个位数码管 ag 段接输出端口Q0.0Q0.6，十
16、位数码管 a g 段接扩展模块输出端口 Q2.0Q2.6。CPU 输出公共端1L、2L、3L 和扩展模块的 1L、2L 接外部直流电源负极，由于输出动作较频繁，所以要选用晶体管输出型的 PLC。红、绿信号灯分别接输出端口 Q1.0 和 Q1.1。3控制程序程序梯形图如图 4-37 所示。图 4-37 停车场 PLC 程序梯形图网络 1，开机对 VW0 清 0。网络 2 和网络 3，传感器检测车辆进出，变量寄存器 VW0 的数据增加或减少。网络 4，将（VW0）编为 8421BCD 码存入 VW10（VB11 中） 。SEG 指令将 VB11 的低 4 位编为七段显示码送个位数码管显示；VW10
17、 执行除以 16 的除法运算，将 VB11 数据右移 4 位，即高 4 位移到低 4 位，结果存入 VW20（VB21 中） 。SEG 指令将 VB21 的低 4位数据编为七段显示码送十位数码管显示。网络 5，如果停车数量小于 45 时，绿灯常亮，允许车辆入场。如果停车数量等于和大于 45 而小于 50 时，绿灯闪烁，提醒注意满场。网络 6，如果停车数量等于大于 50 时，红灯亮，禁止车辆入场。4操作步骤（1）接通电源，拨状态开关于“TERM ”（终端）位置。（2）启动编程软件，单击工具栏停止图标 使 PLC 处于 “STOP”（停止）状态。（3）将图 4-37 所示的控制程序下载 PLC。（4）单击工具栏运行图标 使 PLC 处于“RUN ”（运行）状态。（5）每按下一次 I0.0 按钮，数码管输出数目加 1，每按下一次 I0.1 按钮，数码管输出数目减 1。数目小于 45 时，绿灯亮；等于和大于 45 而小于 50 时，绿灯闪烁；等于大于 50时，红灯亮。
