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類型分類:
科普知識
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大型PLC可編程控制器

基于單片機的PLC系統的實現

發布日期:2022-04-22 點擊率:74

引言

  該系統cpu芯片使用了一種新型的51系列單片機即cygnal公司的c8051f040。其指令集與msc_51指令集完全兼容,使用方便,且采用流水線結構,其周期由標準的12個系統時鐘周期降為1個系統時鐘周期,處理能力大大提高,峰值性能可達25mips。

 

1 簡介

  可編程控制器(plc)作為繼電控制盤的替代物,以極高的可靠性和應用方便等特點,成為當今用途最為廣泛的工業控制器。現在它的應用已突破了當初邏輯控制的場合,深入到過程控制、位置控制、網絡通訊等工程領域。本文根據某工程的實際需要,以三菱plc為模擬目標,提出了一種以單片機構建plc系統的思想。

2 系統構成

  系統框圖見圖1。

  該系統cpu芯片使用了一種新型的51系列單片機即cygnal公司的c8051f040。其指令集與msc_51指令集完全兼容,使用方便,且采用流水線結構,其周期由標準的12個系統時鐘周期降為1個系統時鐘周期,處理能力大大提高,峰值性能可達25mips。內部集成了64k flash rom、4352字ram、64位數據i/o口以及幾乎所有的模擬與數字外設如:adc、dac、smbus、uart、can、spi、pca、電壓比較器、溫度傳感器、可編程增益放大器等。開發工具采用標準的jtag接口,以邊界掃描方式對cpu進行非入侵式全速的在系統調試。其性能較之傳統51單片機有了很大的提高。

  cpu和外部i/o接口之間采用光電耦合器件,實行強電和弱電隔離,切斷現場干擾。計算機通過rs232串口與plc系統通信,將plc程序指令傳送到plc。plc將接收到的指令保存到非易失性ram中。這樣做即可以長期保存plc程序,又可以方便地隨時修改程序。

3 plc程序的執行過程

  常見plc以掃描方式工作。每次掃描的工作過程分為三步。

  (1) 輸入處理

  程序執行前,plc將全部輸入點的狀態讀到輸入鏡像寄存器。在程序執行過程中,plc不再讀取這些輸入點的狀態,直到下一個掃描周期的輸入處理。

  (2) 程序處理

  plc根據讀入的外部輸入狀態和其它元件的狀態執行用戶程序。這時的輸出指令只寫到輸出鏡像寄存器,輸出點的狀態并沒有發生變化。

  (3) 輸出處理 全部指令執行完畢,將輸出寄存器的內容全部刷新到外部輸出點。程序回到第一步工作過程。

  本plc系統的工作過程與此相同。輸入處理和輸出處理用單片機實現起來比較容易,無需贅述。系統的關鍵是用戶程序的處理。下面以三菱fx系列plc一個簡單的例子來說明本plc系統對用戶程序的處理方法。梯形圖和相應的指令表見圖2。

  0:ld x000 9: ld x010

  1:and x001 10:ld x011

  2:and x002 11:and x012

  3:ld x003 12:ld x013

  4:or x004 13:and x014

  5:anb 14:orb

  6:out y000 15:or x015

  7:or x006 16:anb

  8:ld x010 17:out y001

 


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