1， 前言：
現在很多車(chē)間都采用生產(chǎn)目標管理板在生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的管理，可以直接進(jìn)行生產(chǎn)目標的設定，動(dòng)態(tài)顯示實(shí)際生產(chǎn)實(shí)績(jì)數。很直觀(guān)的進(jìn)行目標與當前產(chǎn)量的對照；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來(lái)實(shí)現。但在工廠(chǎng)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、穩定的工作。這樣對生產(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(lái)進(jìn)行控制改造，將很有效的提高管理板的穩定性。
2， 傳統生產(chǎn)管理板簡(jiǎn)介
傳統的生產(chǎn)目標管理板都采用一塊大面板來(lái)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。 

圖1 傳統生產(chǎn)目標管理圖示

而操作手柄主要用來(lái)設定相關(guān)的參數，如生產(chǎn)目標數，定時(shí)器時(shí)間以及管理板的啟動(dòng)等。而計數信號一般由生產(chǎn)線(xiàn)的相關(guān)傳感器提供。常見(jiàn)的操作方式有純按鍵式，或者按鍵結合撥碼開(kāi)關(guān)方式。在撥碼開(kāi)關(guān)設定值方便，更能方便、直觀(guān)的操作。
目前有如下一個(gè)生產(chǎn)管理板：
使用按鈕進(jìn)行參數的設定，【設定】、【選位】、【+1】和【－1】
目標值按鈕：【目標復位】、【目標暫停】
實(shí)績(jì)數按鈕：【實(shí)績(jì)復位】，另外還有連接生產(chǎn)線(xiàn)的【實(shí)績(jì)＋1】輸入開(kāi)關(guān)。生產(chǎn)管理設定過(guò)程如下“：

根據流程圖,系統的參數設定主要通過(guò)按鍵來(lái)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(zhù)生產(chǎn)效率的提高.而且單片機控制的管理板若在生產(chǎn)系統化的集中管理,就很難發(fā)生數據,以便ERP等管理中心進(jìn)行數據的采集.所以,為提供系統的穩定性,以及適應當前工廠(chǎng)管理模式,對其改造勢在必行.現就以臺灣永宏電機公司生產(chǎn)的FBs系列PLC對其進(jìn)行改造。永宏P(guān)LC提供LED顯示控制的專(zhuān)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(wú)論從配線(xiàn)還是控制方式上，都大大的簡(jiǎn)化，從而更能提高系統的穩定性與可靠性以及控制的便利性。

3， 永宏P(guān)LC硬件配置
根據上述系統配置，控制系統都集中在開(kāi)關(guān)量輸入和LED顯示兩個(gè)單元。若考慮到后期的系統升級，如做生產(chǎn)數據的采集等與尚未機通訊，只需再增加一塊通訊板即可實(shí)現。所以在選擇PLC時(shí)，選擇永宏經(jīng)濟型主機FBs-MA系列就可以，永宏P(guān)LC主機最小點(diǎn)數為10點(diǎn)，******為60點(diǎn)；但由于LED先必須采用擴展模塊才能實(shí)現控制輸出，能帶擴展模塊的主機至少為20點(diǎn)，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(guān)產(chǎn)品手冊)。主機為12 點(diǎn)輸入和8點(diǎn)輸出；可以擴展到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 兩種機型，它們內部分別具有1個(gè)或2個(gè)可顯示8個(gè)數字7段數碼管或者4個(gè)16段數碼管，下圖是以FBs-7SG2 為例的示意圖。 

FBs-7SG 內部具有專(zhuān)用的七段LED 顯示IC，用來(lái)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(hù)只需要用一條16 芯的扁平排線(xiàn)連接就可以得到8 位數的數字顯示或64 點(diǎn)獨立的燈號顯示（ 一個(gè)數字顯示可分為8個(gè)獨立點(diǎn)顯示或可以選擇數字與獨立點(diǎn)混合顯示） 或4 位數的文數字顯示。每一片7SG 模塊會(huì )在I/O 尋址上占用3～ 8個(gè)數字輸出緩存器的地址(R3904～ R3967)， 因此一個(gè)主機最多可控制192個(gè)7段數字顯示或64個(gè)16段米字型文數字顯示或1024個(gè)獨立點(diǎn)LED 顯示。
下圖為FBs-7SG 內部顯示IC 的輸出驅動(dòng)電路結構圖， 對一般用戶(hù)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(guò)電壓
驅動(dòng)（ O.V.） 現象就可以。 

          

    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(xiàn)JP2.此模式基本上使用在7段LED上.
非譯碼顯示： 各個(gè)燈節的暗亮， 獨立由用戶(hù)的應用控制. 在此模式下FBs-7SG2 總共使用了8個(gè)輸出緩存器來(lái)控制128燈節的顯示，每一燈節分別由對應的1個(gè)位來(lái)控制，當位值為1 時(shí)對應燈節會(huì )點(diǎn)亮，各燈節與輸出緩存器的對應關(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容分兩次輸出每次輸出一個(gè)字節數據(8 個(gè)燈節)， 各字節數據分別送到對應的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(對應寄存器R3904)顯示:”4.2”字樣時(shí)，那么將R3904的寄存器設定值如下. 

                         表格1：非解碼模式下對應驅動(dòng)位 

 

程序控制如下：

 

只需該條指令即能顯示:”4.2”字樣。其他非解碼的數字對應驅動(dòng)寄存器位請參考《永宏P(guān)LC使用手冊》2的第16章節。
譯碼顯示： 直接以?xún)榷ㄗ中途幋a顯示其對應的字型燈節
在此模式下FBs-7SG2 總共使用4個(gè)輸出緩存器來(lái)控制8 位數字顯示，每一位數分別由對應的4 個(gè)位來(lái)控制，此外8 位數的小數點(diǎn)也利用1個(gè)輸出緩存器來(lái)控制，每一數點(diǎn)分別由對應的一位來(lái)控制，各位數字與小數點(diǎn)與輸出緩存器的對應關(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：在對應的16進(jìn)制位上，填寫(xiě)F時(shí)，LED無(wú)顯示輸出。若對直接對寄存器做顯示的話(huà)，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數字。

4.  控制程序編寫(xiě)
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(guān)，更易懂。對于略有電氣基礎的技術(shù)人員就能進(jìn)行修改，調試。可以大大降低維護的成本。
目標數設定
這里，我們對目標設定值的設定方式進(jìn)行改造，采用4位撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)輸入設定值，這樣使得設定操作更為方便。 

 

 

圖6：8421碼撥碼開(kāi)關(guān)
永宏P(guān)LC有支持撥碼開(kāi)關(guān)輸入的專(zhuān)用指令，這樣無(wú)論在PLC的配線(xiàn)，或者獲取對應輸入值時(shí)，都相當的方便。撥碼開(kāi)關(guān)指令為FUN78功能指令。使用4位數輸入時(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(xiàn)如下圖：

在編寫(xiě)程序時(shí)，調用一個(gè)FUN78功能指令塊，然后根據配線(xiàn)圖，做相關(guān)參數設定。“IN”輸入點(diǎn)占用X0~X3，“OT”輸出點(diǎn)占用Y0~Y3。我們將撥碼開(kāi)關(guān)輸入值送到R10。D10為其內部工作寄存器，指令占用，其他地方不要重復使用。整個(gè)指令如下。

 

                                                    

如上所示就能完成目標數的設定。這時(shí)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(gè)通道，一個(gè)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(shí)，我們可以通過(guò)搬移指令將R0值直接送至R3905。因為撥碼開(kāi)關(guān)輸入的即為BCD碼。所以在送到R3905時(shí)，不必再做BCD碼轉換。

 

對于實(shí)際計數部分，我們現在以一個(gè)輸入開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現。這里占用X5輸入點(diǎn)，以一個(gè)計數器C0來(lái)計數當前生產(chǎn)的實(shí)績(jì)數。因為顯示只為4段，即數目為0～9999.所以當計數滿(mǎn)10000時(shí)，要進(jìn)行清零。計數程序如下。

 

 

 

這時(shí)，我們再將實(shí)績(jì)數送往R3906做顯示。因為C0為二進(jìn)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，將目標數減去實(shí)績(jì)數，得到差異數。再做BCCD碼轉換后送到R3907顯示。

 

 

5. 結束語(yǔ)
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(xiě)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(diǎn)和輸出點(diǎn)，只需在配線(xiàn)增加輸入開(kāi)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。若上位機要采集數據則擴展個(gè)通訊端口，讀取對應的寄存器值即可完成生產(chǎn)線(xiàn)與管理系統的連接。

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(shuō)明書(shū).



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)應用工作