1， 前言：
現(xiàn)在很多車間都采用生產(chǎn)目標(biāo)管理板在生產(chǎn)線上進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的管理，可以直接進(jìn)行生產(chǎn)目標(biāo)的設(shè)定，動(dòng)態(tài)顯示實(shí)際生產(chǎn)實(shí)績(jī)數(shù)。很直觀的進(jìn)行目標(biāo)與當(dāng)前產(chǎn)量的對(duì)照；更能促進(jìn)生產(chǎn)的進(jìn)程。由于管理板控制較為簡(jiǎn)單，所以基本上都采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。但在工廠的環(huán)境下，往往存在很多干擾信號(hào)，導(dǎo)致管理板不能正常地、穩(wěn)定的工作。這樣對(duì)生產(chǎn)會(huì)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(jìn)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(jiǎn)介
傳統(tǒng)的生產(chǎn)目標(biāo)管理板都采用一塊大面板來顯示，集成單片機(jī)控制電路，LED顯示；以及操作手柄。通常采用懸掛方式。 

圖1 傳統(tǒng)生產(chǎn)目標(biāo)管理圖示

而操作手柄主要用來設(shè)定相關(guān)的參數(shù)，如生產(chǎn)目標(biāo)數(shù)，定時(shí)器時(shí)間以及管理板的啟動(dòng)等。而計(jì)數(shù)信號(hào)一般由生產(chǎn)線的相關(guān)傳感器提供。常見的操作方式有純按鍵式，或者按鍵結(jié)合撥碼開關(guān)方式。在撥碼開關(guān)設(shè)定值方便，更能方便、直觀的操作。
目前有如下一個(gè)生產(chǎn)管理板：
使用按鈕進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定，【設(shè)定】、【選位】、【+1】和【－1】
目標(biāo)值按鈕：【目標(biāo)復(fù)位】、【目標(biāo)暫?！?
實(shí)績(jī)數(shù)按鈕：【實(shí)績(jī)復(fù)位】，另外還有連接生產(chǎn)線的【實(shí)績(jī)＋1】輸入開關(guān)。生產(chǎn)管理設(shè)定過程如下“：

根據(jù)流程圖,系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定主要通過按鍵來操作.步驟顯得繁瑣.設(shè)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(jī)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(jìn)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(yīng)當(dāng)前工廠管理模式,對(duì)其改造勢(shì)在必行.現(xiàn)就以臺(tái)灣永宏電機(jī)公司生產(chǎn)的FBs系列PLC對(duì)其進(jìn)行改造。永宏P(guān)LC提供LED顯示控制的專用模塊 FBs-7SG1/2.對(duì)生產(chǎn)管理板的改造提供相當(dāng)便利的條件，無論從配線還是控制方式上，都大大的簡(jiǎn)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P(guān)LC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(guān)量輸入和LED顯示兩個(gè)單元。若考慮到后期的系統(tǒng)升級(jí)，如做生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集等與尚未機(jī)通訊，只需再增加一塊通訊板即可實(shí)現(xiàn)。所以在選擇PLC時(shí)，選擇永宏經(jīng)濟(jì)型主機(jī)FBs-MA系列就可以，永宏P(guān)LC主機(jī)最小點(diǎn)數(shù)為10點(diǎn)，最大為60點(diǎn)；但由于LED先必須采用擴(kuò)展模塊才能實(shí)現(xiàn)控制輸出，能帶擴(kuò)展模塊的主機(jī)至少為20點(diǎn)，所以這里要選擇FBs-20MA主機(jī)。(詳細(xì)主機(jī)介紹請(qǐng)參考永宏公司相關(guān)產(chǎn)品手冊(cè))。主機(jī)為12 點(diǎn)輸入和8點(diǎn)輸出；可以擴(kuò)展到3個(gè)通訊口，自帶一個(gè)編程口。下面重點(diǎn)介紹一下永宏P(guān)LC提供的LED顯示輸出模塊FBs-7SG1/2.
FBs-7SG 有7SG1 與7SG2 兩種機(jī)型，它們內(nèi)部分別具有1個(gè)或2個(gè)可顯示8個(gè)數(shù)字7段數(shù)碼管或者4個(gè)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(gè)七段或1～ 4個(gè)16 段LED顯示器的多任務(wù)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(diǎn)獨(dú)立的燈號(hào)顯示（ 一個(gè)數(shù)字顯示可分為8個(gè)獨(dú)立點(diǎn)顯示或可以選擇數(shù)字與獨(dú)立點(diǎn)混合顯示） 或4 位數(shù)的文數(shù)字顯示。每一片7SG 模塊會(huì)在I/O 尋址上占用3～ 8個(gè)數(shù)字輸出緩存器的地址(R3904～ R3967)， 因此一個(gè)主機(jī)最多可控制192個(gè)7段數(shù)字顯示或64個(gè)16段米字型文數(shù)字顯示或1024個(gè)獨(dú)立點(diǎn)LED 顯示。
下圖為FBs-7SG 內(nèi)部顯示IC 的輸出驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)圖， 對(duì)一般用戶而言， 并不需要特別
去計(jì)算LED 的壓降， 只需要按照下列Jumper 表格調(diào)整適合的電壓， 使它不至于發(fā)生過電壓
驅(qū)動(dòng)（ O.V.） 現(xiàn)象就可以。 

          

    圖5 7段與16段LED原理圖


解碼與非解碼
在FBs-7SG模塊上，還提供一個(gè)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(gè)燈節(jié)的暗亮， 獨(dú)立由用戶的應(yīng)用控制. 在此模式下FBs-7SG2 總共使用了8個(gè)輸出緩存器來控制128燈節(jié)的顯示，每一燈節(jié)分別由對(duì)應(yīng)的1個(gè)位來控制，當(dāng)位值為1 時(shí)對(duì)應(yīng)燈節(jié)會(huì)點(diǎn)亮，各燈節(jié)與輸出緩存器的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示，其中OR 為模塊占用的第一個(gè)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(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)(8 個(gè)燈節(jié))， 各字節(jié)數(shù)據(jù)分別送到對(duì)應(yīng)的P/D7~ A/D0 輸出。
例；每2個(gè)顯示LED(7段)由一個(gè)OR控制輸出。若我們將CH0通道的低2位(對(duì)應(yīng)寄存器R3904)顯示:”4.2”字樣時(shí)，那么將R3904的寄存器設(shè)定值如下. 

                         表格1：非解碼模式下對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)位 

 

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(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)寄存器位請(qǐng)參考《永宏P(guān)LC使用手冊(cè)》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(duì)應(yīng)的字型燈節(jié)
在此模式下FBs-7SG2 總共使用4個(gè)輸出緩存器來控制8 位數(shù)字顯示，每一位數(shù)分別由對(duì)應(yīng)的4 個(gè)位來控制，此外8 位數(shù)的小數(shù)點(diǎn)也利用1個(gè)輸出緩存器來控制，每一數(shù)點(diǎn)分別由對(duì)應(yīng)的一位來控制，各位數(shù)字與小數(shù)點(diǎn)與輸出緩存器的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示，其中OR 為模塊占用的第一個(gè)輸出緩存器。
如上面例子顯示:”4.2”的控制方式如下 

注：在對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制位上，填寫F時(shí)，LED無顯示輸出。若對(duì)直接對(duì)寄存器做顯示的話，中間則需要對(duì)寄存器做BCD碼轉(zhuǎn)換(FUN20功能指令)，才能顯示為人眼可識(shí)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(jī)程序更加直觀，更易懂。對(duì)于略有電氣基礎(chǔ)的技術(shù)人員就能進(jìn)行修改，調(diào)試?？梢源蟠蠼档途S護(hù)的成本。
目標(biāo)數(shù)設(shè)定
這里，我們對(duì)目標(biāo)設(shè)定值的設(shè)定方式進(jìn)行改造，采用4位撥碼開關(guān)來輸入設(shè)定值，這樣使得設(shè)定操作更為方便。 

 

 

圖6：8421碼撥碼開關(guān)
永宏P(guān)LC有支持撥碼開關(guān)輸入的專用指令，這樣無論在PLC的配線，或者獲取對(duì)應(yīng)輸入值時(shí)，都相當(dāng)?shù)姆奖?。撥碼開關(guān)指令為FUN78功能指令。使用4位數(shù)輸入時(shí)，共需占用4個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出掃描點(diǎn)。PLC配線如下圖：

在編寫程序時(shí)，調(diào)用一個(gè)FUN78功能指令塊，然后根據(jù)配線圖，做相關(guān)參數(shù)設(shè)定。“IN”輸入點(diǎn)占用X0~X3，“OT”輸出點(diǎn)占用Y0~Y3。我們將撥碼開關(guān)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(fù)使用。整個(gè)指令如下。

 

                                                    

如上所示就能完成目標(biāo)數(shù)的設(shè)定。這時(shí)在設(shè)定完畢后我們將設(shè)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(gè)通道，一個(gè)通道顯示8位7段LED。我們對(duì)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(shè)計(jì)。我們這樣編排： 

  
這時(shí)，我們可以通過搬移指令將R0值直接送至R3905。因?yàn)閾艽a開關(guān)輸入的即為BCD碼。所以在送到R3905時(shí)，不必再做BCD碼轉(zhuǎn)換。

 

對(duì)于實(shí)際計(jì)數(shù)部分，我們現(xiàn)在以一個(gè)輸入開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。這里占用X5輸入點(diǎn)，以一個(gè)計(jì)數(shù)器C0來計(jì)數(shù)當(dāng)前生產(chǎn)的實(shí)績(jī)數(shù)。因?yàn)轱@示只為4段，即數(shù)目為0～9999.所以當(dāng)計(jì)數(shù)滿10000時(shí)，要進(jìn)行清零。計(jì)數(shù)程序如下。

 

 

 

這時(shí)，我們?cè)賹?shí)績(jī)數(shù)送往R3906做顯示。因?yàn)镃0為二進(jìn)制碼，要在LED顯示為人眼所能識(shí)別的文字格式，必須做BCD碼轉(zhuǎn)換。所以要先對(duì)C0做BCD碼轉(zhuǎn)換再送到R3906顯示。

最后，將目標(biāo)數(shù)減去實(shí)績(jī)數(shù)，得到差異數(shù)。再做BCCD碼轉(zhuǎn)換后送到R3907顯示。

 

 

5. 結(jié)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(jī)控制方式運(yùn)行得更加可靠、穩(wěn)定；擴(kuò)展性比單片機(jī)更優(yōu)越。軟件上，設(shè)計(jì)程序比單片機(jī)更能容易編寫和修改；后期的調(diào)試、維護(hù)更加的便利。因?yàn)镻LC尚有剩余輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)，只需在配線增加輸入開關(guān)和做輸出點(diǎn)輸出，就能更好的完善生產(chǎn)管理板的升級(jí)。若上位機(jī)要采集數(shù)據(jù)則擴(kuò)展個(gè)通訊端口，讀取對(duì)應(yīng)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(xiàn)：
[1] 永宏可編程控制器使用手冊(cè)I 和使用手冊(cè)II.臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司
[2] 生產(chǎn)目標(biāo)管理板操作說明書.



作者簡(jiǎn)介：
孫恒孝(1980- ),畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化系
主要從事PLC行業(yè)的技術(shù)支持與行業(yè)應(yīng)用工作