PLC實現兩線連接型數顯儀表系統設計

　　數顯儀表的程序由初始化、外中斷0服務程序、外中斷1服務程序和定時器T0中斷服務程序4部分組成。T0每隔5ms中斷1次，在其中斷服務程序中根據接收到的顯示數據及其小數點位置信息完成4位數碼管的動態顯示。外中斷0服務程序用于檢測同步信號，外中斷1服務程序用于接收16位顯示數據的BCD編碼和2位表示小數點顯示位置的信息。

　　3.1 外中斷0服務程序

　外中斷0由數據信號線的下降沿觸發，在其中斷服務程序中，如果檢測到時鐘線為低電平，則視為同步信號。當檢測到3個同步脈沖后，則表明收到了正確的同步信號，此時關閉外中斷0，開啟外中斷1，借助于外中斷1服務程序接收數據。如果在前一次或前兩次中斷服務程序中已檢測同步脈沖而本次未檢測到同步脈沖，則視為無效同步信號。外中斷0服務程序的主要代碼如下：

　　void Int0_Srvice(void) interrupt 0

　　{ p33=1;

　　if(p33==0) SysClock++; //有效，同步脈沖加1

　　else SysClock=0; //無效，同步脈沖清零

　　if(SysClock==3)

　　{ //檢測到3個同步脈沖

　　RecEnable=1; //置允許接收標志

　　EX0=0; //關閉外中斷0

　　EX1=1; //開放外中斷1

　　}}

　　3.2 外中斷1服務程序

　　外中斷1由時鐘信號線的下降沿觸發，在其中斷服務程序中，如果查詢到已建立允許接收標志，則接收16位顯示數據的BCD碼和2位小數點位置信息，并將其轉換為18位并行數據，存于DispData變量中供T0中斷服務程序進行顯示。由于顯示數據和小數點位置信息都是低位在前，高位在后，所以在程序中使用右移操作實現串行數據到并行數據的轉換。小數點位置信息為0～3時，表示小數點分別位于數碼管的千位、百位、十位和個位之后。如果小數點在個位之后，則不顯示小數點。當接收到18位信息后，則關閉外中斷1，重新開放外中斷0進行下一周期的數據傳輸。外中斷1服務程序的主要代碼如下：

　　void Int1_Srvice(void) interrupt 2

　　{ if(RecEnable==1) //允許接收

　　{ p32=1; //檢測數據線電平

　　if(p32==1) RecData=RecData|0x40000;

　　RecData=RecData>>1; //實現串/并轉換

　　DataClock++;

　　if(DataClock==19) //已接收到18位數據

　　{ //顯示數據存于DispData中

　　DispData=RecData;RecData=0;

　　SysClock=0;DataClock=0;

　　RecDone=1;RecEnable=0;

　　EX0=1; //開外中斷0

　　EX1=0; //關外中斷1

　　}}}

　　4 應用實例

　　利用PLC系統的(n+1)個輸出點可以連接n臺數顯儀表，其中1點用作公共時鐘線，n點用作n臺數顯儀表的數據線。使用數顯儀表顯示PLC系統的數據或參數時，還必須給PLC系統編寫滿足時序要求的驅動程序。

　　4.1 PLC驅動程序設計

　　此處以三菱FX2N PLC系統為例，介紹PLC系統驅動程序的編寫方法。假設使用Y0作為數據線，Y1作為時鐘線，則PLC驅動程序的梯形圖如圖5所示。程序中使用D0單元存放顯示數據，其取值范圍為0～9999，D1單元存放小數點位置信息，其取值范圍為0～3。占用的資源包括計數器C0～C1和中間繼電器M100～M131，可以結合用戶程序進行相應的調整。

　　
圖5 FX2N PLC顯示驅動程序

　　4.2 多臺數顯儀表與PLC系統的連接

　　多臺數顯儀表與PLC系統的連接如圖6所示，圖中的1臺FX2N PLC連接了8臺數顯儀表，PLC的Y10用作公共時鐘線，Y0～Y7分別用作8臺數顯儀表的數據線。PLC系統的驅動程序和圖5類似。由于多臺儀表的時鐘線是公共的，數據線是并行輸出的，因此多臺數顯儀表的數據刷新時間和其連接的數量無關，可以確保PLC系統數據顯示的實時性。

　　5 結論

　　該數顯儀表無需知曉任何PLC系統的協議，僅使用PLC系統的n+1個輸出點即可實現在n臺數顯儀表上顯示其數據或參數。占用較少的PLC資源，既可擴充PLC系統的外圍顯示設備，又間接地解決了HMI無法適應惡劣工作環境等實際工程問題。

　　本文作者創新點：該數顯儀表解決了PLC系統直接驅動數碼管占用太多資源的問題，間接地解決了基于PLC系統通信口的一類數顯儀表需要知曉通信協議等問題。