基于嵌入式PLC芯片组开发PLC的方法
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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3.plc论文致谢