基于单片机的PLC系统的实现-工控网

1 引言

　　可编程控制器（plc）作为继电控制盘的替代物，以极高的可靠性和应用方便等特点，成为当今用途*为广泛的工业控制器。现在它的应用已突破了当初逻辑控制的场合，深入到过程控制、位置控制、网络通讯等工程领域。本文根据某工程的实际需要，以三菱plc为模拟目标，提出了一种以单片机构建plc系统的思想。

2 系统构成

　　系统框图见图1。

　　该系统cpu芯片使用了一种新型的51系列单片机即cygnal公司的c8051f040。其指令集与msc_51指令集完全兼容，使用方便，且采用流水线结构，其周期由标准的12个系统时钟周期降为1个系统时钟周期，处理能力大大提高，峰值性能可达25mips。内部集成了64k flash rom、4352字ram、64位数据i/o口以及几乎所有的模拟与数字外设如：adc、dac、smbus、uart、can、spi、pca、电压比较器、温度传感器、可编程增益放大器等。开发工具采用标准的jtag接口，以边界扫描方式对cpu进行非入侵式全速的在系统调试。其性能较之传统51单片机有了很大的提高。

　　cpu和外部i/o接口之间采用光电耦合器件，实行强电和弱电隔离，切断现场干扰。计算机通过rs232串口与plc系统通信，将plc程序指令传送到plc。plc将接收到的指令保存到非易失性ram中。这样做即可以长期保存plc程序，又可以方便地随时修改程序。

3 plc程序的执行过程

　　常见plc以扫描方式工作。每次扫描的工作过程分为三步。

　　（1）输入处理

　　程序执行前，plc将全部输入点的状态读到输入镜像寄存器。在程序执行过程中，plc不再读取这些输入点的状态，直到下一个扫描周期的输入处理。

　　（2）程序处理

　　plc根据读入的外部输入状态和其它元件的状态执行用户程序。这时的输出指令只写到输出镜像寄存器，输出点的状态并没有发生变化。

　　（3）输出处理全部指令执行完毕，将输出寄存器的内容全部刷新到外部输出点。程序回到**步工作过程。

　　本plc系统的工作过程与此相同。输入处理和输出处理用单片机实现起来比较容易，无需赘述。系统的关键是用户程序的处理。下面以三菱fx系列plc一个简单的例子来说明本plc系统对用户程序的处理方法。梯形图和相应的指令表见图2。

　　0:ld x000 9： ld x010

　　1:and x001 10:ld x011

　　2:and x002 11:and x012