发布时间：2014-11-22 来源：人大经济论坛

基于嵌入式PLC芯片组开发PLC的方法_自动化专业毕业论文   摘要：介绍利用嵌入式PLC芯片组开发PLC产品的方法。整个开发过程全部是自主开发，易学易用，符合国人编程及使用习惯。 关键词：嵌入式PLC芯片组  PLC  开发      嵌入式PLC芯片组是一个加载了嵌入式PLC软件平台的核心芯片组，具备PLC功能和CAN，RS232/485通信功能，能够完成常规过程控制的控制模块。在其基础上，能轻松、快速地设计出PLC产品。下面就以我用嵌入式PLC芯片组开发的24点开关量PLC为例，介绍PLC的开发方法。 1嵌入式PLC芯片组介绍   ⒈1嵌入式PLC芯片组原理框图        1.2嵌入式PLC芯片组技术性能指标 ① 供电：+5V 200mA，RAM有掉电保护功能。 ② CPU： C8051F040。 ③ 引脚功能：  32 个I/O、4 个AD、 2 个DA  ④ 通信接口  CANBUS：整个CAN总线网络互联全由CANSet 软件来实现。设置起来十分简便。  UART0：可用于梯形图程序及上位机的监控，还可以与人机界面通讯。  UART1：可用于下载CANSET软件生成的CAN网络配置文件，可以通过RS485网络连接第三方设备，如PC、三菱PLC等等。  2 、 24点开关量PLC的开发        采用嵌入式PLC芯片组构建单片机嵌入系统，设计方首先要有满足设计自身要求的PLC硬件，另外还要用C或汇编语言编少量的接口驱动程序。       2.1硬件设计         ⑴功能特点：         ①16点输入，8点输出的开关型通用PLC。         ②支持CAN总线网络，可作CAN网络的主站或从站。         ③支持梯形图编程，可连接计算机或人机界面。         ④支持RS485网络，可作RS485网络的主站或从站。         ⑵原理图 原理大体可分为四大部分：即输入、输出、指示灯、通信四大部分 开关量的输入部分原理图              其中X01是开关量的一个输入点，经过光电隔离后，出来的信号为AX0，有多少个输入，就有多少个这种电路。单片机常常用到I/O的扩展功能，在此我们也要用到这一功能，以增加I/O口。由于简单输入接口扩展只解决数据输入的缓冲问题，所以在这里的扩展依旧使用典型74244作为扩展芯片。       开关量输出部分原理图 指示灯部分 有了输入、输出，怎样知道输入已接通？或者输出已经输出？人们最常用的办法是用指示灯来指示，一看一目了然。 在此我们不妨也来借鉴一下。       通信部分  嵌入式芯片组中有两个串口和一个CAN通信口。串口是RS-232接口。部分电路原理图如下：   在构建原理图时，一定注意各个芯片相连时的电平匹配问题。  ⒉2软件开发     利用嵌入式PLC芯片组做PLC产品，除了硬件之外，还要加载软件。软件编程环境是KEIL C51中的Uvision2 。 Uvision2是KEIL C51 for windows 的集成开发环境（IDE），可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。    整个嵌入式PLC产品的软件包括三个部分。    ⑴内核程序（嵌入式PLC内核）      内核的功能体现在梯形图语言、通信及用户驱动程序接口三个方面。    ⑵驱动程序的嵌入      用户驱动程序包括头文件部、中断入口调用矢量地址部分和用户程序部分。其中头文件部分和中断入口调用矢量地址部分程序基本是大同小异，主要是用户程序的嵌入部分。内核给出了七个用户嵌入程序的接口，我们只需要充分理解各个接口的功能就可进行嵌入程序的开发了，下面以24点开关量驱动程序的嵌入为例，对用户程序部分作简单的说明。  *******************USER_CONFIG*********************  这部分主要是对用户I/O进行配置。  例：USER_CONFIG：     MOV   SFRPAGE,#0FH       MOV   P3MDOUT,#0FFH       MOV   P2MDOUT,#0FFH       ANL      P4MDOUT,#0F0H       ORL   P4MDOUT,#0FH       ORL      P0MDOUT,#0F0H       ORL   P0MDOUT,#0F4H           RET  *******************USER_START**********************  这部分是用户上电初始化程序代码。  例：USER_START：  MOV   DPTR,#RAM_PX+1      MOV  A,#00H      MOVX  @DPTR,A  MOV  INPUT_CNT,#08 ;输入口采样次数指针       MOV      LAMP_CNT,#00H  ;指示灯组数指针            RET  ********************INIT_RUN*********************              这部分是用户运行初始化程序代码。如果没有可直接返回。  例：INIT_RUN：      RET  ********************INIT_SET*********************  这部分是用户设置初始化程序代码。  例：INIT_RUN：           MOV   DPTR,#XLAMP                 MOV      A,#00H        MOVX      @DPTR,A          MOV   DPTR,#RAM_PY+1        MOV   A,#00H        MOVX   @DPTR,A        LCALL  SCAN      RET  ********************USER_STEP*********************  这部分是用户每步执行程序。如果没有可直接返回。  例：USER_STEP：            RET  ********************USER_TMS********************** 这部分是用户2.5MS定时运行程序代码。24点开关量PLC输入的采样及指示灯的刷新这是在这里完成的。 指示灯的刷新：     MOV         DPTR,#XLAMP ；XLAMP是指示灯的值     MOVX        A,@DPTR     CPL    A     MOV         P2,A        ；P0、P2口是控制指示灯的。     INC         DPTR     MOVX        A,@DPTR        MOV   P0,A 输入口的采样如下：           MOV    A,INPUT_CNT       ANL    A,#0FH       JNZ    USER_INTMS1  ;八次采样结束  RET        USER_INTMS1:DEC   A        ```````MOV   B,#02H     ```````MUL   AB     ```````MOV   DPTR,#XINPUT     ```````ADD   A,DPL     ```````MOV   DPL,A     ```````MOV   A,DPH     ```````ADDC  A,B     ```````MOV   DPH,A          MOV   SFRPAGE,#0FH     ORL     P4,#0CH     ANL   P4,#0FBH  ;P4.2片选        LCALL  DELAY     MOV   A,P1     MOVX  @DPTR,A  ;     ORL   P4,#04H     ANL   P4,#0F7H  ;P4.3片选      MOV   A,P1     INC   DPTR     MOVX  @DPTR,A    ；保存16个输入口采样值     ORL        P4,#08H     DEC   INPUT_CNT     RET DELAY:  NOP     NOP     NOP     RET ********************USER_SCAN**********************  这部分是用户演算周期扫描程序代码。如每个输入口的8次采样值的处理、输出的刷新、输入输出指示灯的赋值都可在此完成。    例：输出口的刷新：  MOV      DPTR,#RAM_PY+1        MOVX  A,@DPTR          CPL      A  MOV        P3,A       RET                RAM_PY+1的值与输出继电器物理地址一一对应并且输出。其中P3口是控制继电器的。 以上便是驱动程序的嵌入。  综上所述，整个嵌入过程主要是完成三件事情：a、输入采样并对采样进行处理，处理后的结果存放到RAM_PX+1、 RAM_PX。每个开关量的输入与输入指示灯的物理地址的一一对应并保持刷新。b、输出的刷新。输出刷新的值是从RAM_PY+1 、RAM_PY中取的。同时开关量的输出与输出指示灯的物理地址同样需要一一对应。c、对输入输出指示灯的刷新。  ⑶梯形图程序。（略）  由于内核的系统软件中已经加入了232通信、485通信和CAN通信的功能，所以通信功能也就水到渠成了。 3结束语 利用嵌入式芯片组做嵌入式PLC产品，设计方只需用C或汇编　编少量的接口驱动程序——不到源软件设计工作量的10%，且硬件上内核的电磁兼容性有保障，半个月即推出新品。嵌入式PLC芯片组一定会有一个美好的未来！   参考文献：  1. 黄石科威自控有限公司《嵌入式PLC原理与应用》  2. 沈阳新华龙有限公司《C8051F040数据手册》  3. 黄石科威自控有限公司《EASY编程手册》  4．《KEIL C51开发环境使用手册》