1 . 前言： 　　現(xiàn)在很多車間都采用生產(chǎn)目標管理板在生產(chǎn)線上進行產(chǎn)品生產(chǎn)的管理，可以直接進行生產(chǎn)目標的設定，動態(tài)顯示實際生產(chǎn)實績數(shù)。很直觀的進行目標與當前產(chǎn)量的對照;更能促進生產(chǎn)的進程。由于管理板控制較為簡單，所以基本上都采用單片機來實現(xiàn)。但在工廠的環(huán)境下，往往存在很多干擾信號，導致管理板不能正常地、穩(wěn)定的工作。這樣對生產(chǎn)會造成直接的影響。所以為了提高產(chǎn)品的可靠性，采用PLC來進行控制改造，將很有效的提高管理板的穩(wěn)定性。 2. 傳統(tǒng)生產(chǎn)管理板簡介 　　傳統(tǒng)的生產(chǎn)目標管理板都采用一塊大面板來顯示，集成單片機控制電路，LED顯示;以及操作手柄。通常采用懸掛方式。 [align=center] 圖1 傳統(tǒng)生產(chǎn)目標管理圖示[/align] 　　而操作手柄主要用來設定相關的參數(shù)，如生產(chǎn)目標數(shù)，定時器時間以及管理板的啟動等。而計數(shù)信號一般由生產(chǎn)線的相關傳感器提供。常見的操作方式有純按鍵式，或者按鍵結合撥碼開關方式。在撥碼開關設定值方便，更能方便、直觀的操作。 　　目前有如下一個生產(chǎn)管理板： 　　使用按鈕進行參數(shù)的設定，【設定】、【選位】、【+1】和【-1】 　　目標值按鈕：【目標復位】、【目標暫?！? 　　實績數(shù)按鈕：【實績復位】，另外還有連接生產(chǎn)線的【實績+1】輸入開關。生產(chǎn)管理設定過程如下“： 　　根據(jù)流程圖,系統(tǒng)的參數(shù)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.在一定程度上制約著生產(chǎn)效率的提高.而且單片機控制的管理板若在生產(chǎn)系統(tǒng)化的集中管理,就很難發(fā)生數(shù)據(jù),以便ERP等管理中心進行數(shù)據(jù)的采集.所以,為提供系統(tǒng)的穩(wěn)定性,以及適應當前工廠管理模式,對其改造勢在必行.現(xiàn)就以臺灣永宏電機公司生產(chǎn)的FBs系列PLC對其進行改造。永宏PLC提供LED顯示控制的專用模塊FBs-7SG1/2.對生產(chǎn)管理板的改造提供相當便利的條件，無論從配線還是控制方式上，都大大的簡化，從而更能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性以及控制的便利性。 3. 永宏PLC硬件配置 　　根據(jù)上述系統(tǒng)配置，控制系統(tǒng)都集中在開關量輸入和LED顯示兩個單元。若考慮到后期的系統(tǒng)升級，如做生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集等與尚未機通訊，只需再增加一塊通訊板即可實現(xiàn)。所以在選擇PLC時，選擇永宏經(jīng)濟型主機FBs-MA系列就可以，永宏PLC主機最小點數(shù)為10點，最大為60點;但由于LED先必須采用擴展模塊才能實現(xiàn)控制輸出，能帶擴展模塊的主機至少為20點，所以這里要選擇FBs-20MA主機。（詳細主機介紹請參考永宏公司相關產(chǎn)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。下面重點介紹一下永宏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(nèi)部分別具有1個或2個可顯示8個數(shù)字7段數(shù)碼管或者4個16段數(shù)碼管，下圖是以FBs-7SG2 為例的示意圖。 　　FBs-7SG 內(nèi)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。用戶只需要用一條16 芯的扁平排線連接就可以得到8 位數(shù)的數(shù)字顯示或64 點獨立的燈號顯示（ 一個數(shù)字顯示可分為8個獨立點顯示或可以選擇數(shù)字與獨立點混合顯示） 或4 位數(shù)的文數(shù)字顯示。每一片7SG 模塊會在I/O 尋址上占用3～ 8個數(shù)字輸出緩存器的地址（R3904～ R3967）， 因此一個主機最多可控制192個7段數(shù)字顯示或64個16段米字型文數(shù)字顯示或1024個獨立點LED 顯示。 　　下圖為FBs-7SG 內(nèi)部顯示IC 的輸出驅動電路結構圖， 對一般用戶而言， 并不需要特別 　　去計算LED 的壓降， 只需要按照下列Jumper 表格調整適合的電壓， 使它不至于發(fā)生過電壓 　　驅動（ O.V.） 現(xiàn)象就可以。 [align=center] 圖3 FBs-7SG驅動電路圖示[/align] 　　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面的電壓降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制在0.8W 以下， 也就是它的VIC 必需小于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。 　　由于不同尺寸的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?shù)尿寗与妷?。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。 　　面板上面還提供JP5/8跳線，為LV和HV電壓選擇。當在LV位置時，驅動電壓范圍為：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 控制在2V 以下，F(xiàn)Bs-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(xiàn)象，在面板上提供“O.V.”指示燈。通過JP3來測試模塊是否過壓顯示，在所有燈節(jié)都會被點亮后，通過JP3來測試，將JP3 置放在N 位置，當O.V.燈屬于熄滅狀態(tài)，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(shù)，就能輕松的完成LED顯示的輸出，無需自行進行繁瑣線路焊接與調試。下面圖示為7段LED顯示板的原理圖。 [align=center] 圖4 DBx.xLEDR顯示原理圖[/align] 　　7段LED顯示板（ 一片最多八位數(shù)） 最右邊一位數(shù)對應到SEG0～SEG7 輸出，再往左下一位數(shù)為SEG8～SEG15，最左位數(shù)為SEG63～SEG56，一片7SG2 共可以推動16 位數(shù)7 段數(shù)字LED 顯示器。 　　16段米字型顯示板（一片最多四位數(shù)）最右邊一位數(shù)的D0～D15 燈節(jié)分別對應到7SG2 模塊的SEG0～SEG15 輸出，再往右下一位數(shù)為SEG16～SEG31，最左一位數(shù)位為SEG63～SEG48。一片7SG2 共可接兩片16 段文數(shù)字型LED 顯示模塊。 [align=center] 圖5 7段與16段LED原理圖[/align] 　　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(jié)的暗亮， 獨立由用戶的應用控制. 在此模式下FBs-7SG2 總共使用了8個輸出緩存器來控制128燈節(jié)的顯示，每一燈節(jié)分別由對應的1個位來控制，當位值為1 時對應燈節(jié)會點亮，各燈節(jié)與輸出緩存器的對應關系如下表所示，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(nèi)容分兩次輸出每次輸出一個字節(jié)數(shù)據(jù)（8 個燈節(jié)）， 各字節(jié)數(shù)據(jù)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控制輸出。若我們將CH0通道的低2位（對應寄存器R3904）顯示:”4.2”字樣時，那么將R3904的寄存器設定值如下. 　　程序控制如下： 　　只需該條指令即能顯示:”4.2”字樣。其他非解碼的數(shù)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(jié)。 　　譯碼顯示： 直接以內(nèi)定字型編碼顯示其對應的字型燈節(jié) 　　在此模式下FBs-7SG2 總共使用4個輸出緩存器來控制8 位數(shù)字顯示，每一位數(shù)分別由對應的4 個位來控制，此外8 位數(shù)的小數(shù)點也利用1個輸出緩存器來控制，每一數(shù)點分別由對應的一位來控制，各位數(shù)字與小數(shù)點與輸出緩存器的對應關系如下表所示，其中OR 為模塊占用的第一個輸出緩存器。 　　如上面例子顯示:”4.2”的控制方式如下 　　注：在對應的16進制位上，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(shù)字。 　　4. 控制程序編寫 　　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。對于略有電氣基礎的技術人員就能進行修改，調試?？梢源蟠蠼档途S護的成本。 　　目標數(shù)設定 　　這里，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。 [align=center] 圖6：8421碼撥碼開關[/align] 　　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?shù)姆奖恪艽a開關指令為FUN78功能指令。使用4位數(shù)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，然后根據(jù)配線圖，做相關參數(shù)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(nèi)部工作寄存器，指令占用，其他地方不要重復使用。整個指令如下。 　　如上所示就能完成目標數(shù)的設定。這時在設定完畢后我們將設定值送到顯示FBs-7SG2模塊做顯示。 　　這里顯示模塊使用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。 　　 　　對于實際計數(shù)部分，我們現(xiàn)在以一個輸入開關來實現(xiàn)。這里占用X5輸入點，以一個計數(shù)器C0來計數(shù)當前生產(chǎn)的實績數(shù)。因為顯示只為4段，即數(shù)目為0～9999.所以當計數(shù)滿10000時，要進行清零。計數(shù)程序如下。 　　這時，我們再將實績數(shù)送往R3906做顯示。因為C0為二進制碼，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。 　　最后，將目標數(shù)減去實績數(shù)，得到差異數(shù)。再做BCCD碼轉換后送到R3907顯示。 5. 結束語 　　上述程序即能完成生產(chǎn)管理板的改造，硬件上，比單片機控制方式運行得更加可靠、穩(wěn)定;擴展性比單片機更優(yōu)越。軟件上，設計程序比單片機更能容易編寫和修改;后期的調試、維護更加的便利。因為PLC尚有剩余輸入點和輸出點，只需在配線增加輸入開關和做輸出點輸出，就能更好的完善生產(chǎn)管理板的升級。若上位機要采集數(shù)據(jù)則擴展個通訊端口，讀取對應的寄存器值即可完成生產(chǎn)線與管理系統(tǒng)的連接。 參考文獻： 　　[1] 永宏可編程控制器使用手冊I 和使用手冊II.臺灣永宏電機股份有限公司 　　[2] 生產(chǎn)目標管理板操作說明書.