基于西门子S7- 200CPU226 型PLC 设计四基色矩阵屏电控系统之研究
2020-10-30谭国萍刘奇荣
谭国萍 刘奇荣
（江西应用工程职业学院，江西 萍乡337042）
1 提出问题
本文设计的4×16 位四基色矩阵屏采用面安装显示方式（64 个彩灯亦可采用线或其它形状的显示方式制作，彩灯的数量根据实际情况的需要可适当增减）, 采用西门子S7-200CPU226AC/DC/RLY 型PLC 控制，可根据用户预设的控制要求设计程序控制红、黄、蓝、绿四色LED 彩灯进行显示。该矩阵屏可用于车站、码头、宾馆、城市广场、建筑物、光亮字等地方，变化丰富，醒目耀眼，用途广泛。
图1 矩阵屏（线）示意图
本文预设控制要求为：四基色矩阵屏采用PLC 进行自动控制显示，自动控制功能能自动区别白天和晚上。白天不工作，时间进入晚上自动显示工作。晚上控制要求为：在初始状态下，当PLC 内的实时时钟的时间大于等于晚上20：00 点，PLC 自动控制矩阵屏开始工作（当按下手动启动按钮SB0 时，PLC 控制矩阵屏同样工作，手动按钮SB0 的作用主要用于系统的维护维修），显示顺序为；（红16 个彩灯、黄16 个彩灯、蓝16 个彩灯、绿16 个彩灯）同时闪烁3S→（红16 个彩灯)闪烁0.3S→（黄16个彩灯）闪烁0.3S→（蓝16 个彩灯）闪烁0.3S→（绿16 个彩灯）闪烁0.3S→（绿16 个彩灯）闪烁0.3S→（蓝16 个彩灯）闪烁0.3S→（黄16 个彩灯）闪烁0.3S→（红16 个彩灯）闪烁0.3S。一个工作循环结束，系统又进入第二个工作周期循环显示，（红16，黄16，蓝16，绿16）同时闪烁3S→……，直至PLC 内的实时时钟的时间小于等于早上6：00 点，PLC 自动停止工作（或按下手动停止按钮SB1，矩阵屏同样停止工作）。
2 S7-200CPU226AC/DC/RLY 型PLCI/O 点确定及外部接线图设计
采用西门子S7-200CPU226AC/DC/RLY 型PLC 控制，其PLC的I/O 点的确定及外部接线图设计如图2 所示。
手动启动按钮SB0 接PLC 的I0.0 端子，停止按钮SB1 接PLC 的I0.1 端子；A 列～Q 列的每四个彩灯并联安装，每一列彩灯由一个中间继电器控制，16 个中间继电器YV0～YV15 的线圈接于PLC 的Q0.0～Q1.7 端子，每一个中间继电器的一个常开触点控制四个并联彩灯，图2 的右图为四组红灯接线图（黄、蓝、绿三 组 彩 灯 接 线 与 红 灯 相 同）。 采 用 西 门 子S7-200CPU226AC/DC/RLY 型PLC 进行控制，其电气系统接线图设计如下图2 所示。合上低压空气开关QF,AC220V 交流电加在PLC 的L1、N 端子上，PLC 得电即可进行工作；设置的SB3 为所控制的彩灯的电源按钮，按下SB3，交流接触器KM 的线圈得电，交流接触器KM 的两个常开主触头闭合，为16 个中间继电器的线圈接通通电做好准备；SB2 为设置的故障急停按钮，当发生故障时，按下SB2，交流接触器KM 的线圈失电，交流接触器KM 的两个已闭合的常开主触头就断开，切断16 个中间继电器线圈的电源，彩灯停止工作。
图2 PLC 外部及负载接线图
3 S7-200CPU226AC/DC/RLY 型PLC 梯形图设计
根据以上设置的显示要求采用PLC 的功能指令设计梯形图如下：
网络1 为夜晚显示控制梯形图。PLC 一上电，特殊辅助继电器位SM0.0 一直保持为ON，PLC 执行PLC 内的读取实时时钟指令READ-RTC，读取实时时钟指令READ-RTC 将PLC 中的年、月、日、时、分、秒、0、星期读存于存储缓冲区MB0 起始的8个字节中，即PLC 中的年、月、日、时、分、秒、0、星期对应的读存于存储缓冲区MB0、MB1、MB2、MB3、MB4、MB5、MB6、MB7 字节中；时（00～23）和分（00～59）存储于MW3 中，BCD 码与整数之间的转换指令BCD-I 将MW3 中的二进制编码的十进制数转换成整数，并将结果送入MW8 中；MW8 中PLC 的实时时间大于等于20：00、小于等于6:00 时，触点V0.0 闭合，网络3 中V0.0的常开触点闭合，控制一条字传送指令MOV-W，将整数31（二进制数为1111）传送到QW0 中，QW0 字中的Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3 赋值为高电平1，控制A 列四个红灯亮。网络2 为一条启保停电路，当按下启动按钮SB0，V0.1 为ON，手动控制彩灯显示；网络5 为由分辨率为100ms 的通电延时型定时器T37 的常闭触点和其线圈串联组成的周期为0.3S 的脉冲触发梯形图，网络5 中，T37 的常开触点以0.3S 的时间周期性的闭合和断开，当T37 的常开触点闭合时，控制1 分钟时间脉冲触发特殊辅助继电器位SM0.4，SM0.4 周期性的闭合30s 及断开30s, 在闭合的30S 内控制其左、右循环移位指令对彩灯进行控制显示；网络7中的I0.1 为ON 时，Q0.0～Q1.7（即QW0）复位，所有彩灯熄灭。
图3 梯形图程序
4 结论
64 个彩灯采用1mm2的单股软线接线；SB0、SB1、SB2、SB3四个按钮、一个交流接触器KM、一个低压空气开关QF 及16 个中间继电器采用1mm2的单股硬线接线，将其安装于500mm（宽）×400mm（高）的控制盒内（64 个彩灯除外）即可。
本梯形图采用功能指令设计，除读取实时时钟指令比较抽象外，其它功能指令都比较常见常用，整体程序比较简洁，如需改变显示效果只需改变PLC 程序中字传送指令和定时器T37中的设定值即可。
