基于PLC接口的智能数码显示表头的设计

摘要：本文以用PIC16F877加少量外围电路构成的LED数字显示表头为例，介绍PIC单片机智能表头的硬件电路原理和软件编程方法，并给出了用三菱公司的FX系列PLC编制的单表显示例程和PIC的控制显示流程图。
关键词：数码显示表；PIC单片机；PLC
1引言
    在工业控制应用中，常规的PLC一般公有开关量输入、输出状态指示而没有模拟量数码显示功能。这给需要显示PLC内部程序中运行的某些数据（如温度、压力、流量、速度、角度、位置、频率、转速、电压、电流、功率、时间、故障代码等）带来不便，解决这类问题的方法通常有如下几种：
a.采用带锁存的BCD码并行显示器；
b.采用触措屏的人机器面；
c.采用微机系统+组态软件。

   为了显示4位数据，方法a至少需要占用PLC8个晶体管输出点，而b\c方式则由于价格太高,在很多项目中被限制使用。为了节省PLC的输出点，我们用PIC单片机实现了一种智能的、带有输入接口的4线串行BCD码通讯方式的数码显示表头。
2数码显示表头硬件电路原理

    图1是一个4位的LED数字显示表头的电路原理图。PLC的4点输出端通过节个TLP521-4光耦与单片机的PB端口的高深莫测位进行信号的隔离传输。光电隔离电路如图2所示，当PLC输出断开时发光二极管截止，光耦输出端PB为低电平；当PLC输出导通时，发光二极管导通，光耦输出端变为高电平，对PB端口进行读操作，即可实现数据的输入。

    图中光耦电路的接法能够保证两种结构的晶体管的输出PLC与数字显示表的正常使用。在软件中读到的PB端口高4位的数据与PLC输出信号的逻辑是一致的。数值显示采用4只共阴的七段LED数码管，由PIC16F877以动态扫描方式驱动，在动态扫描方式下，可以保证有足够的显示亮度和较长的使用寿命。CS作为多表连接使用时的片选信号，以确认传送的数据是那一块表头的。PIC16F877使用RC振荡工作。单块表头与PLC的接线图见图3。

3数码显示表头软件设计
    由于工业现场的干扰，不能确保PLC每20ms或更长的时间发送的数据能够可靠地接收，所以应在程序中使用循环方法对PB端口不断地读数据，并进行判断、转换及显示。
    考虑到PLC输出存在的干扰，编制软件时必须采取抗干扰措施。在读数据中断处理子程序中，设置读5次PB端口，当读到的个数据中有4个相等，即认为读到的数据有效。读到有效数据之后，首先读取三个脉冲的数据，判断是否是F、O、E这三个报头数据，不是就重新开始，是就继续读取后续10个脉冲数据。这10个脉冲数据在整个13个脉冲数据序列中，处于偶数位置的是同步脉冲F，处于奇数位的脉冲数据为BCD码，否则按出错处理并清除接收缓冲区（数码显示表接收4位串行BCD码的传输通信协议如图4）。

如果是正常的就把对应位的BCD码送入显示缓冲区，之后清除接收缓冲区，准备接收下一轮肪冲数据。其软件流程图如图5和图6。

4结束语
     本文所设计的位LED数显表头系统在实验室里已通过了验证，系统运行良好。图7给出了三菱FX系列PLC单块表头的输出数据的梯形图。

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