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摘要：生产目标管理板在当今的工厂应用的越来越广泛，当前很多管理板都采用单片机控制多。但单片在复杂的工厂环境中往往容易受干扰，本文章就针对产品的稳定性，采用永宏PLC以及专用LED显示模块，对管理板进行改造。
1 . 前言：
现在很多车间都采用生产目标管理板在生产线上进行产品生产的管理，可以直接进行生产目标的设定，动态显示实际生产实绩数。很直观的进行目标与当前产量的对照；更能促进生产的进程。由于管理板控制较为简单，所以基本上都采用单片机来实现。但在工厂的环境下，往往存在很多干扰信号，导致管理板不能正常地、稳定的工作。这样对生产会造成直接的影响。所以为了提高产品的可靠性，采用PLC来进行控制改造，将很有效的提高管理板的稳定性。
2. 传统生产管理板简介
传统的生产目标管理板都采用一块大面板来显示，集成单片机控制电路，LED显示；以及操作手柄。通常采用悬挂方式。
图1 传统生产目标管理图示
而操作手柄主要用来设定相关的参数，如生产目标数，定时器时间以及管理板的启动等。而计数信号一般由生产线的相关传感器提供。常见的操作方式有纯按键式，或者按键结合拨码开关方式。在拨码开关设定值方便，更能方便、直观的操作。
目前有如下一个生产管理板：
使用按钮进行参数的设定，【设定】、【选位】、【+1】和【－1】
目标值按钮：【目标复位】、【目标暂停】
实绩数按钮：【实绩复位】，另外还有连接生产线的【实绩＋1】输入开关。生产管理设定过程如下“：
根据流程图,系统的参数设定主要通过按键来操作.步骤显得繁琐.设定速度较为缓慢.在一定程度上制约着生产效率的提高.而且单片机控制的管理板若在生产系统化的集中管理,就很难发生数据,以便ERP等管理中心进行数据的采集.所以,为提供系统的稳定性,以及适应当前工厂管理模式,对其改造势在必行.现就以台湾永宏电机公司生产的FBs系列PLC对其进行改造。永宏PLC提供LED显示控制的专用模块FBs-7SG1/2.对生产管理板的改造提供相当便利的条件，无论从配线还是控制方式上，都大大的简化，从而更能提高系统的稳定性与可靠性以及控制的便利性。
3. 永宏PLC硬件配置
根据上述系统配置，控制系统都集中在开关量输入和LED显示两个单元。若考虑到后期的系统升级，如做生产数据的采集等与尚未机通讯，只需再增加一块通讯板即可实现。所以在选择PLC时，选择永宏经济型主机FBs-MA系列就可以，永宏PLC主机最小点数为10点，最大为60点；但由于LED先必须采用扩展模块才能实现控制输出，能带扩展模块的主机至少为20点，所以这里要选择FBs-20MA主机。(详细主机介绍请参考永宏公司相关产品手册)。主机为12点输入和8点输出；可以扩展到3个通讯口，自带一个编程口。下面重点介绍一下永宏PLC提供的LED显示输出模块FBs-7SG1/2.
FBs-7SG 有7SG1 与7SG2 两种机型，它们内部分别具有1个或2个可显示8个数字7段数码管或者4个16段数码管，下图是以FBs-7SG2 为例的示意图。
FBs-7SG 内部具有专用的七段LED 显示IC，用来作为1～ 8个七段或1～ 4个16 段LED显示器的多任务扫描显示。用户只需要用一条16 芯的扁平排线连接就可以得到8 位数的数字显示或64 点独立的灯号显示（ 一个数字显示可分为8个独立点显示或可以选择数字与独立点混合显示） 或4 位数的文数字显示。每一片7SG 模块会在I/O 寻址上占用3～ 8个数字输出缓存器的地址(R3904～ R3967)， 因此一个主机最多可控制192个7段数字显示或64个16段米字型文数字显示或1024个独立点LED 显示。
下图为FBs-7SG 内部显示IC 的输出驱动电路结构图， 对一般用户而言， 并不需要特别
去计算LED 的压降， 只需要按照下列Jumper 表格调整适合的电压， 使它不至于发生过电压
驱动（ O.V.） 现象就可以。
图3 FBs-7SG驱动电路图示
驱动电压
因为显示IC 为40mA 定电流源，故其功率消耗完全由跨接在它上面的电压降VIC（ PD =40mA × VIC） 的大小决定， 如上图所示VIC = VIN − VLED − 0.8V， 也就是VIC 受到驱动电源电压VIN 及七段显示器顺向压降VLED 的影响，因显示IC 的安全功率消耗在最恶劣周围温度条件下必须限制在0.8W 以下， 也就是它的VIC 必需小于2V。VIC 过低将造成显示亮度不足或者无法显示， 过高则将造成不正确的显示（ 不该亮也点亮） 或损坏显示IC。
由于不同尺寸的LED 显示器其工作所需的驱动电压不同， 因此应用本模块时需先设定适当的驱动电压。驱动电压大小的正确选择，通过调整电压跳线来进行调整。
模块底部有个高电压驱动跳线JP1，提供7.5V,10V和12.5V电压选择，出厂设定在7.5V。
面板上面还提供JP5/8跳线，为LV和HV电压选择。当在LV位置时，驱动电压范围为：2.4V-4.2V；若在HV位置则才是7.5V-12.5V.
另外还提供JP6/9和JP7/10两个微调跳线。JP6/9调整0.6V的压降；JP7/10调整1.2V的压降；通过这些跳线来获取LED允许的电压驱动。
为了能让驱动IC 的CE 间端电压VI C 控制在2V 以下，FBs-7SG 设计有过电压驱动显示LED， 以供用户检视是否有过电压驱动现象，在面板上提供“O.V.”指示灯。通过JP3来测试模块是否过压显示，在所有灯节都会被点亮后，通过JP3来测试，将JP3 置放在N 位置，当O.V.灯属于熄灭状态，表示未过压驱动；反之则表示过压，再做电压的调整。这样起到对模块的保护作用。
结合FBs-7SG显示模块，永宏公司还提供配套使用的LED显示板。有7段显示以及16段显示，尺寸有0.56寸～4寸的选择。这样，客户可以直接定购相应尺寸和显示段数，就能轻松的完成LED显示的输出，无需自行进行繁琐线路焊接与调试。下面图示为7段LED显示板的原理图。
图4 DBx.xLEDR显示原理图
7段LED显示板( 一片最多八位数) 最右边一位数对应到SEG0~SEG7 输出，再往左下一位数为SEG8~SEG15，最左位数为SEG63~SEG56，一片7SG2 共可以推动16 位数7 段数字LED 显示器。
16段米字型显示板(一片最多四位数)最右边一位数的D0~D15 灯节分别对应到7SG2 模块的SEG0~SEG15 输出，再往右下一位数为SEG16~SEG31，最左一位数位为SEG63~SEG48。一片7SG2 共可接两片16 段文数字型LED 显示模块。
图5 7段与16段LED原理图
解码与非解码
在FBs-7SG模块上，还提供一个解码/非解码模式的显示选择跳线JP2.此模式基本上使用在7段LED上.
非译码显示： 各个灯节的暗亮， 独立由用户的应用控制. 在此模式下FBs-7SG2 总共使用了8个输出缓存器来控制128灯节的显示，每一灯节分别由对应的1个位来控制，当位值为1 时对应灯节会点亮，各灯节与输出缓存器的对应关系如下表所示，其中OR 为模块占用的第一个输出缓存器，每一输出缓存器的内容分两次输出每次输出一个字节数据(8 个灯节)， 各字节数据分别送到对应的P/D7~ A/D0 输出。
例；每2个显示LED(7段)由一个OR控制输出。若我们将CH0通道的低2位(对应寄存器R3904)显示:”4.2”字样时，那么将R3904的寄存器设定值如下.
表格1：非解码模式下对应驱动位
程序控制如下：
只需该条指令即能显示:”4.2”字样。其他非解码的数字对应驱动寄存器位请参考《永宏PLC使用手册》2的第16章节。
译码显示： 直接以内定字型编码显示其对应的字型灯节
在此模式下FBs-7SG2 总共使用4个输出缓存器来控制8 位数字显示，每一位数分别由对应的4 个位来控制，此外8 位数的小数点也利用1个输出缓存器来控制，每一数点分别由对应的一位来控制，各位数字与小数点与输出缓存器的对应关系如下表所示，其中OR 为模块占用的第一个输出缓存器。
如上面例子显示:”4.2”的控制方式如下
注：在对应的16进制位上，填写F时，LED无显示输出。若对直接对寄存器做显示的话，中间则需要对寄存器做BCD码转换(FUN20功能指令)，才能显示为人眼可识别的0～9数字。
4. 控制程序编写
我们就依照上例做PLC程序上的变换。PLC程序比单片机程序更加直观，更易懂。对于略有电气基础的技术人员就能进行修改，调试。可以大大降低维护的成本。
目标数设定
这里，我们对目标设定值的设定方式进行改造，采用4位拨码开关来输入设定值，这样使得设定操作更为方便。
图6：8421码拨码开关
永宏PLC有支持拨码开关输入的专用指令，这样无论在PLC的配线，或者获取对应输入值时，都相当的方便。拨码开关指令为FUN78功能指令。使用4位数输入时，共需占用4个输入点和4个输出扫描点。PLC配线如下图：
在编写程序时，调用一个FUN78功能指令块，然后根据配线图，做相关参数设定。“IN”输入点占用X0~X3，“OT”输出点占用Y0~Y3。我们将拨码开关输入值送到R10。D10为其内部工作寄存器，指令占用，其他地方不要重复使用。整个指令如下。
如上所示就能完成目标数的设定。这时在设定完毕后我们将设定值送到显示FBs-7SG2模块做显示。
这里显示模块使用FBs-7SG2.共有2个通道，一个通道显示8位7段LED。我们对显示模块采用译码码模式。LED显示单元为了配合程序更好设计。我们这样编排：
这时，我们可以通过搬移指令将R0值直接送至R3905。因为拨码开关输入的即为BCD码。所以在送到R3905时，不必再做BCD码转换。
对于实际计数部分，我们现在以一个输入开关来实现。这里占用X5输入点，以一个计数器C0来计数当前生产的实绩数。因为显示只为4段，即数目为0～9999.所以当计数满10000时，要进行清零。计数程序如下。
这时，我们再将实绩数送往R3906做显示。因为C0为二进制码，要在LED显示为人眼所能识别的文字格式，必须做BCD码转换。所以要先对C0做BCD码转换再送到R3906显示。
最后，将目标数减去实绩数，得到差异数。再做BCCD码转换后送到R3907显示。
5. 结束语
上述程序即能完成生产管理板的改造，硬件上，比单片机控制方式运行得更加可靠、稳定；扩展性比单片机更优越。软件上，设计程序比单片机更能容易编写和修改；后期的调试、维护更加的便利。因为PLC尚有剩余输入点和输出点，只需在配线增加输入开关和做输出点输出，就能更好的完善生产管理板的升级。若上位机要采集数据则扩展个通讯端口，读取对应的寄存器值即可完成生产线与管理系统的连接。
参考文献：
[1] 永宏可编程控制器使用手册I 和使用手册II.台湾永宏电机股份有限公司
[2] 生产目标管理板操作说明书.
作者简介：
孙恒孝(1980- ),毕业于合肥工业大学自动化系
主要从事PLC行业的技术支持与行业应用工作
联系方式：范堤商贸(上海)有限公司
021－66315471
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