基于嵌入式PLC芯片组开发PLC的方法_自动化专业毕业论文-经管之家官网！

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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》

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