董健

摘要：本文利用三菱XK-SX5C型自動化綜合控制實訓裝置和FX3U-32M PLC的邏輯控制梯形圖編程，實現(xiàn)了八段數(shù)碼顯示與天塔之光的循環(huán)顯示，達到了八段數(shù)碼與天塔之光的完美結合。

關鍵詞：自動控制；可編程控制器；八段數(shù)碼顯示

1.引言

霓虹燈是城市的美容師，每當夜幕降臨時，華燈初上，五顏六色的霓虹燈就把城市裝扮得格外美麗；節(jié)日彩燈、舞廳燈、卡拉OK廳、酒吧、櫥窗、家庭的裝飾燈等，燈光交替閃耀，可給節(jié)日晚上（尤其是舞會）增加不少光彩和歡快氣氛；噴泉效果，有多種造型、奇特圖案、令人眼花繚亂、目不暇接。燈光控制也是PLC的強項之一，其功能強大，變換無窮，其電路可反復使用。天塔之光是利用彩燈對塔形建筑物進行裝飾，從而達到烘托效果。這實際上是考慮了PLC輸出的空間效果（上下、內(nèi)外等）和時間順序（先后），而針對不同的場合對彩燈的運行方式也有不同的要求，對于要求彩燈有多種不同運行方式的情況下，采用PLC中的一些特殊指令來進行控制就顯得尤為方便。本實例中，結合三菱XK-SX5C型自動化綜合控制鐵塔（天塔）之光的控制要求：PLC運行后，燈光自動開始顯示，有時每次只亮一盞燈，順序從上向下，或是從下向上；有時從底層從下向上全部點亮，然后又從上向下熄滅。運行方式多樣，學生可自行設計。具體講，共有8盞燈，每燈亮1s，順序依次為L1→L2→L3→L4→L5→L6→L7→L8→L9→L8→L7→L6→L5→L4→L3→L2→L1，在燈亮的同時，用數(shù)碼管顯示燈的編號，循環(huán)往復。文中提出了幾種控制方案，并對方案做了比較，目的是能靈活應用各類指令，解決實際問題。

2.八段數(shù)碼管的驅動

50年前人們已經(jīng)了解半導體材料可產(chǎn)生光線的基本知識，第一個商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文light emitting diode（發(fā)光二極管）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。

發(fā)光二極管的PN結中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管。當它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就能發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。

LED使用低壓電源，特別適用于公共場所；效能高；可以制備成各種形狀的器件；可工作約10萬小時；響應時間快，為納秒級；對環(huán)境無污染；改變電流可以變色；價格比較昂貴。基于上述特點，LED在儀器儀表的指示光源、交通信號燈、計量、大面積顯示屏、汽車信號燈、全彩顯示屏等領域都得到了應用。

八段數(shù)碼發(fā)光管就是8個發(fā)光二極管組成的，在空間排列成為8字型帶個小數(shù)點，只要將電壓加在陽極和陰極之間相應的筆畫就會發(fā)光。8個發(fā)光二極管的陰極并接在一起，8個陽極分開，接控制端，因此稱為共陰八段數(shù)碼管。另一種是8個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器。通常用LED數(shù)碼顯示器來顯示各種數(shù)字或符號。

3.方案比較

針對引言部分提出的控制要求，我們可以采用以下幾種方案完成。方案一：采用邏輯分析法，依次設計。程序中使用了較多的定時器，T0負責全程，依次減小控制范圍，直到T15，周期為16秒。該方法指令的條數(shù)多，程序占據(jù)的步多，執(zhí)行周期慢一些，定時器的個數(shù)多，容易混淆。方案二：使用移位指令。程序中有如定時器T1控制的1s時鐘程序，與大循環(huán)同步，另一個定時器T0控制大循環(huán)，分前半周期（T0小于等于K82），后半周期（T0大于K84）。該方案中設置大循環(huán)、小循環(huán)，段驛碼等指令，需要對應用指令應用熟練，并且邏輯思辨能力要強。方案三：利用置位、復位指令，將控制要求分為若干個狀態(tài)，利用仿STL思想進行狀態(tài)法編程。該種方案編程思路清楚，不容易出錯，并且由于采用的是順序控制的思路，很好查詢故障。但是該種方案一定是建立在對順序控制思想相當深入的認識基礎上，并且能從中抽象出仿順控的控制思想并靈活應用。方案四：采用比較傳送指令，一個循環(huán)周期是16秒，采用一個16秒的定時器，以10秒為區(qū)間劃分，通過定時器的區(qū)間比較，驅動相應的輸出（比如如果K0≤T0≤K10，則L1亮，同時數(shù)碼管顯示1。），該方案用到的定時器只有一個，思路常規(guī)，便于理解，只要在應用傳送時，將要傳送數(shù)值對應的十進制或者十六進制數(shù)（此處由于占據(jù)的位數(shù)比較多，采用16進制表征比較方便），準確表達，送給要傳送的位組合數(shù)據(jù)即可。

4.硬件接線及I/0分配

5.比較傳送方案的設計思路及調(diào)試結果

分析：該循環(huán)周期為16秒，利用T0實現(xiàn)。以L2為例，說明編程思路。L2在第2秒內(nèi)和第16秒內(nèi)亮并顯示2。用T0大于等于10且小于20表示第2秒內(nèi)，T0大于等于150且小于160表示第16秒內(nèi)。這樣對于其他字的顯示，依次類推。當然保證每一次控制字的表達正確。改方案中只用了一個定時器T0，并且用其自身的常閉觸點驅動自身的線圈，構造一個16秒的周期，這種方法在構造周期電路鎖定時間時簡潔有效。

按照該思路程序編寫完成后，將PLC上電，同時撥碼開關置于RUN狀態(tài)，每燈亮1s，順序依次為L1→L2→L3→L4→L5→L6→L7→L8→L9→L8→L7→L6→L5→L4→L3→L2→L1，在燈亮的同時，用數(shù)碼管顯示燈的編號，循環(huán)往復。

6.結語

此處探究實現(xiàn)了傳送指令、一個定時器鎖定周期并在周期內(nèi)通過區(qū)間劃分作比較，等指思想實現(xiàn)了天塔之光與數(shù)碼管的結合，結果呈現(xiàn)后，經(jīng)過反思比較，編程可以做如下改進，：八段驛碼的顯示通過應用指令八段驛碼指令SEGD實現(xiàn)減少指令的輸入，事半功倍。

參考文獻：

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[2]張東.可編程控制器（三菱機型）.中國工信出版集團，電子工業(yè)出版社

[3]XK-SX5C自動化綜合控制實訓裝置實驗指導書.山東星科智能科技股份有限公司 2015.12

[4]史國生.電氣控制與可編程控制技術.北京：化學工業(yè)出版社 2003