基于西門子S7- 200CPU226 型PLC 設計四基色矩陣屏電控系統之研究

譚國萍 劉奇榮

（江西應用工程職業學院，江西 萍鄉337042）

1 提出問題

本文設計的4×16 位四基色矩陣屏采用面安裝顯示方式（64 個彩燈亦可采用線或其它形狀的顯示方式制作，彩燈的數量根據實際情況的需要可適當增減）, 采用西門子S7-200CPU226AC/DC/RLY 型PLC 控制，可根據用戶預設的控制要求設計程序控制紅、黃、藍、綠四色LED 彩燈進行顯示。該矩陣屏可用于車站、碼頭、賓館、城市廣場、建筑物、光亮字等地方，變化豐富，醒目耀眼，用途廣泛。

圖1 矩陣屏（線）示意圖

本文預設控制要求為：四基色矩陣屏采用PLC 進行自動控制顯示，自動控制功能能自動區別白天和晚上。白天不工作，時間進入晚上自動顯示工作。晚上控制要求為：在初始狀態下，當PLC 內的實時時鐘的時間大于等于晚上20：00 點，PLC 自動控制矩陣屏開始工作（當按下手動啟動按鈕SB0 時，PLC 控制矩陣屏同樣工作，手動按鈕SB0 的作用主要用于系統的維護維修），顯示順序為；（紅16 個彩燈、黃16 個彩燈、藍16 個彩燈、綠16 個彩燈）同時閃爍3S→（紅16 個彩燈)閃爍0.3S→（黃16個彩燈）閃爍0.3S→（藍16 個彩燈）閃爍0.3S→（綠16 個彩燈）閃爍0.3S→（綠16 個彩燈）閃爍0.3S→（藍16 個彩燈）閃爍0.3S→（黃16 個彩燈）閃爍0.3S→（紅16 個彩燈）閃爍0.3S。一個工作循環結束，系統又進入第二個工作周期循環顯示，（紅16，黃16，藍16，綠16）同時閃爍3S→……，直至PLC 內的實時時鐘的時間小于等于早上6：00 點，PLC 自動停止工作（或按下手動停止按鈕SB1，矩陣屏同樣停止工作）。

2 S7-200CPU226AC/DC/RLY 型PLCI/O 點確定及外部接線圖設計

采用西門子S7-200CPU226AC/DC/RLY 型PLC 控制，其PLC的I/O 點的確定及外部接線圖設計如圖2 所示。

手動啟動按鈕SB0 接PLC 的I0.0 端子，停止按鈕SB1 接PLC 的I0.1 端子；A 列～Q 列的每四個彩燈并聯安裝，每一列彩燈由一個中間繼電器控制，16 個中間繼電器YV0～YV15 的線圈接于PLC 的Q0.0～Q1.7 端子，每一個中間繼電器的一個常開觸點控制四個并聯彩燈，圖2 的右圖為四組紅燈接線圖（黃、藍、綠三 組 彩 燈 接 線 與 紅 燈 相 同）。 采 用 西 門 子S7-200CPU226AC/DC/RLY 型PLC 進行控制，其電氣系統接線圖設計如下圖2 所示。合上低壓空氣開關QF,AC220V 交流電加在PLC 的L1、N 端子上，PLC 得電即可進行工作；設置的SB3 為所控制的彩燈的電源按鈕，按下SB3，交流接觸器KM 的線圈得電，交流接觸器KM 的兩個常開主觸頭閉合，為16 個中間繼電器的線圈接通通電做好準備；SB2 為設置的故障急停按鈕，當發生故障時，按下SB2，交流接觸器KM 的線圈失電，交流接觸器KM 的兩個已閉合的常開主觸頭就斷開，切斷16 個中間繼電器線圈的電源，彩燈停止工作。

圖2 PLC 外部及負載接線圖

3 S7-200CPU226AC/DC/RLY 型PLC 梯形圖設計

根據以上設置的顯示要求采用PLC 的功能指令設計梯形圖如下：

網絡1 為夜晚顯示控制梯形圖。PLC 一上電，特殊輔助繼電器位SM0.0 一直保持為ON，PLC 執行PLC 內的讀取實時時鐘指令READ-RTC，讀取實時時鐘指令READ-RTC 將PLC 中的年、月、日、時、分、秒、0、星期讀存于存儲緩沖區MB0 起始的8個字節中，即PLC 中的年、月、日、時、分、秒、0、星期對應的讀存于存儲緩沖區MB0、MB1、MB2、MB3、MB4、MB5、MB6、MB7 字節中；時（00～23）和分（00～59）存儲于MW3 中，BCD 碼與整數之間的轉換指令BCD-I 將MW3 中的二進制編碼的十進制數轉換成整數，并將結果送入MW8 中；MW8 中PLC 的實時時間大于等于20：00、小于等于6:00 時，觸點V0.0 閉合，網絡3 中V0.0的常開觸點閉合，控制一條字傳送指令MOV-W，將整數31（二進制數為1111）傳送到QW0 中，QW0 字中的Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3 賦值為高電平1，控制A 列四個紅燈亮。網絡2 為一條啟保停電路，當按下啟動按鈕SB0，V0.1 為ON，手動控制彩燈顯示；網絡5 為由分辨率為100ms 的通電延時型定時器T37 的常閉觸點和其線圈串聯組成的周期為0.3S 的脈沖觸發梯形圖，網絡5 中，T37 的常開觸點以0.3S 的時間周期性的閉合和斷開，當T37 的常開觸點閉合時，控制1 分鐘時間脈沖觸發特殊輔助繼電器位SM0.4，SM0.4 周期性的閉合30s 及斷開30s, 在閉合的30S 內控制其左、右循環移位指令對彩燈進行控制顯示；網絡7中的I0.1 為ON 時，Q0.0～Q1.7（即QW0）復位，所有彩燈熄滅。

圖3 梯形圖程序

4 結論

64 個彩燈采用1mm2的單股軟線接線；SB0、SB1、SB2、SB3四個按鈕、一個交流接觸器KM、一個低壓空氣開關QF 及16 個中間繼電器采用1mm2的單股硬線接線，將其安裝于500mm（寬）×400mm（高）的控制盒內（64 個彩燈除外）即可。

本梯形圖采用功能指令設計，除讀取實時時鐘指令比較抽象外，其它功能指令都比較常見常用，整體程序比較簡潔，如需改變顯示效果只需改變PLC 程序中字傳送指令和定時器T37中的設定值即可。