LED 闪烁与流水灯

Name: Darra Software PLC
Author: Darra

1. 设备简介

LED 信号塔控制柜是产线上最朴素也最常见的终端装置, 绿灯亮代表设备正常运行, 红灯闪烁代表需要工人介入, 黄灯常亮代表缺料待补。典型应用于电子组装、食品包装、机加工单元、检测工站等离散制造车间。一个中型工厂往往部署上百个这类信号指示点, 用于工位状态可视化与节拍指引。本入门案例实现 "单灯闪烁 → 8 路流水灯 → 乒乓灯" 三种运行模式, 响应延迟控制在 ≤ 50 ms (1 个扫描周期) 内, 目标是让新工程师 30 分钟内完成第一套 Darra PLC 程序。

2. 项目模块组成

机械部分: 控制柜本体 / 信号塔 / 8 路 φ22 LED 指示灯 / 操作面板
电气部分: 研华工控机 + 汇川 16DI/16DO IO 从站 + 明纬 24V 电源 + 启停按钮
软件部分: Darra IDE 工程包含 OB1 主循环 + FB_LightControl + DB_Config + HMI 画面

3. 机械装配架构

控制柜内部署工控机与 IO 从站, 操作面板 (启动/停止/模式选择) 通过 DI 接入 IO 从站, 8 路 LED 通过 DO 输出直接驱动。信号塔支架安装在产线易观察位置, 支持墙挂或立柱安装。整柜通过一根 EtherCAT 线缆连接主控, 接线量极少, 适合快速部署。

4. 程序架构

OB1 以 50 ms 周期调用 FB_MainControl, 主控功能块根据 HMI 选择的模式 (闪烁/流水/乒乓) 调用 FB_LightControl, 同时 FB_AlarmManager 监视急停与 IO 掉线。所有可调参数存放在 DB_Config 中, 运行态数据存放在 DB_Runtime。

5. 硬件选型 BOM

品牌	型号	数量	单价 (¥)	用途
研华	MIO-5272 (Intel i5 8GB)	1	3,000	工控机主控
汇川	AM600-1616END	1	850	16DI/16DO EtherCAT IO
国产通用	24V LED 指示灯 φ22	8	15	红/黄/绿指示灯
正泰	按钮盒 (启/停/模式)	1	120	操作面板
明纬	LRS-100-24	1	120	24V 开关电源
威纶通	TK6071iP 7" (可选)	1	1,100	本地触摸屏
国产通用	CAT5e EtherCAT 专用线	1	30	总线连接

注: 若仅使用 Darra 内置浏览器 HMI, 可省去威纶通触摸屏。

6. IO 模块配置

6.1 选择 IO 模块

在 Darra IDE 中打开项目树, 右键 "IO 设备" > 添加 IO 设备 > 从 ESI 库选型:

从站 1: 汇川 AM600-1616END (16 DI + 16 DO) — 用于按钮采集与 LED 输出

配置向导中扫描 EtherCAT 网段自动发现从站, 确认 Vendor ID / Product Code 与型号匹配后点击 "确认添加"。从站会自动分配站点编号 1001。

6.2 IO 地址分配

地址	模块	信号	用途
%IX0.0	从站 1	SB_Start	启动按钮
%IX0.1	从站 1	SB_Stop	停止按钮 (常闭)
%IX0.2	从站 1	SW_Mode0	模式选择位 0
%IX0.3	从站 1	SW_Mode1	模式选择位 1
%IX0.7	从站 1	SB_EStop	急停 (常闭)
%QX0.0 ~ %QX0.7	从站 1	aLED[0..7]	8 路 LED 输出
%QX1.0	从站 1	HL_Fault	故障指示灯

6.3 IO 用途分工

PLC 主控: 全部 DO 由 PLC 直接驱动 LED, DI 采集操作员按钮
安全链: 急停按钮接常闭触点, 断线即触发停机, 属于硬件级保护
扩展预留: AM600-1616END 预留 8 点 DI 与 8 点 DO, 后续可扩展到 16 路流水灯

7. 核心数据结构

TYPE UDT_LightStation:
STRUCT
    bEnable     : BOOL;                    // 系统使能
    eMode       : INT;                     // 0=闪烁 1=流水 2=乒乓
    tStepSpeed  : TIME;                    // 步进间隔
    nCurrentPos : INT;                     // 当前流水位置
    aOutput     : ARRAY[0..7] OF BOOL;     // 输出镜像
END_STRUCT
END_TYPE

// DB_Config (Retain) —— HMI 可调参数
VAR_GLOBAL RETAIN
    gCfg_Mode       : INT  := 1;           // 默认流水模式
    gCfg_StepSpeed  : TIME := T#200ms;     // 默认步速
END_VAR

// DB_Runtime —— 运行态
VAR_GLOBAL
    gRun_Light      : UDT_LightStation;
    gRun_CycleCount : DINT;                // 累计循环次数
END_VAR

8. 核心程序代码

FB_MainControl — 模式分发状态机:

FUNCTION_BLOCK FB_MainControl
VAR_INPUT
    bStart      : BOOL;
    bStop       : BOOL;
    bEStop      : BOOL;
END_VAR
VAR
    tonStep     : TON;
    bToggle     : BOOL;
    bForward    : BOOL := TRUE;
    i           : INT;
END_VAR

// 急停联锁 (失效安全)
IF NOT bEStop THEN
    gRun_Light.bEnable := FALSE;
    FOR i := 0 TO 7 DO gRun_Light.aOutput[i] := FALSE; END_FOR;
    RETURN;
END_IF;

// 启停
IF bStart THEN gRun_Light.bEnable := TRUE; END_IF;
IF NOT bStop THEN gRun_Light.bEnable := FALSE; END_IF;

// 模式 0: 单灯闪烁 (1 Hz)
IF gCfg_Mode = 0 AND gRun_Light.bEnable THEN
    tonStep(IN := NOT tonStep.Q, PT := T#500ms);
    IF tonStep.Q THEN bToggle := NOT bToggle; END_IF;
    gRun_Light.aOutput[0] := bToggle;
END_IF;

// 模式 1: 流水灯
IF gCfg_Mode = 1 AND gRun_Light.bEnable THEN
    tonStep(IN := NOT tonStep.Q, PT := gCfg_StepSpeed);
    IF tonStep.Q THEN
        gRun_Light.nCurrentPos := (gRun_Light.nCurrentPos + 1) MOD 8;
    END_IF;
    FOR i := 0 TO 7 DO
        gRun_Light.aOutput[i] := (i = gRun_Light.nCurrentPos);
    END_FOR;
END_IF;

FB_AlarmManager — 报警管理:

FUNCTION_BLOCK FB_AlarmManager
VAR_INPUT
    bEStop      : BOOL;
    bStopBtn    : BOOL;
END_VAR
VAR_OUTPUT
    bAlarm      : BOOL;
    sMsg        : STRING[40];
END_VAR

IF NOT bEStop THEN
    bAlarm := TRUE;
    sMsg   := '急停按钮已按下';
ELSIF NOT bStopBtn THEN
    bAlarm := FALSE;
    sMsg   := '';
ELSE
    bAlarm := FALSE;
END_IF;

9. 运行与调试

仿真 Runtime 验证: IDE 内置仿真模式, 不接硬件即可观察 DO 输出
下载到 Runtime: IDE 菜单 "部署" → 选择目标 IP → 下载 PLC 程序
在线监控: 打开 DB_Runtime, 观察 nCurrentPos 按设定速度递增
强制信号测试: 强制 %IX0.7 := TRUE (模拟急停复位), 观察 LED 正常亮灭
常见报警排查: 若全部 LED 不亮, 优先检查 24V 电源电压 + 从站 RUN 灯 + EtherCAT 链路

10. 用到的 Darra 功能

功能模块	本案例用到的	说明
PLC 编程	SCL + OB1 主循环 + TON 定时器 + FOR 循环	行业标准 IEC 61131-3
工艺对象	无 (纯逻辑)	入门案例
HMI	本地浏览器 + 手机远程同屏	无需额外组态软件
通讯	EtherCAT 主站	高精度 IO 采集
服务	终端授权管理	设备出厂后可远程运维

11. 项目总结

实测指标: 扫描周期 50 ms, 响应延迟 ≤ 1 个周期, 连续运行 72 小时零丢步
扩展方向:
1. 增加"按节拍闪烁" (对接 MES 订单节拍信号), 红/黄/绿自动切换
2. 增加 16 路灯塔版 + RGB 幻彩 (需换 16DO 模块)
3. 对接微信/钉钉 Webhook, 故障灯亮时推送到维修群

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2. 项目模块组成​

3. 机械装配架构​

4. 程序架构​

5. 硬件选型 BOM​

6. IO 模块配置​

6.1 选择 IO 模块​

6.2 IO 地址分配​

6.3 IO 用途分工​

7. 核心数据结构​

8. 核心程序代码​

9. 运行与调试​

10. 用到的 Darra 功能​

11. 项目总结​