一、嵌入式PLC

嵌入式PLC是將PLC系統(tǒng)軟件構(gòu)建于控制器內(nèi),根據(jù)用戶控制需要定制硬件,以PLC的應(yīng)用方式解決對象控制問題的PLC键先。它由兩部分組成:嵌入式PLC系統(tǒng)軟件和芯片組

1、嵌入式PLC系統(tǒng)軟件

嵌入式PLC系統(tǒng)軟件將PLC語言(梯形圖語言)最咖、CAN總線嵌入到單片機(jī)中,使單片機(jī)的產(chǎn)品開發(fā)從使用匯編語言變?yōu)槭褂肞LC梯形圖語言,并具有CAN總線的互連特性沈跷。

該系統(tǒng)軟件具有以下特點(diǎn):

1.以梯形圖語言為內(nèi)核,添加了中斷管理系統(tǒng),能實(shí)現(xiàn)PLC無法實(shí)現(xiàn)的硬實(shí)時(shí)操作;

2.強(qiáng)化運(yùn)算能力,增加了CANBUS函數(shù)庫、浮點(diǎn)數(shù)庫碑甘、專家自整定PID亮铛、嵌入式WEB等,豐富了PLC的功能;

3.提供開放式擴(kuò)展結(jié)構(gòu),支持第三方開發(fā)擴(kuò)展單元的接線;

4.增加了網(wǎng)絡(luò)互連功能,在遠(yuǎn)程端加載專用瀏覽器后,即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

系統(tǒng)軟件包括三個(gè)部分销顷。

①嵌入式PLC內(nèi)核: 它完成實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度受卒、梯形圖語言解釋、執(zhí)行灼烫、通訊等基本功能,并提供二次開發(fā)驅(qū)動接口筋蝴；

②二次開發(fā)驅(qū)動程序 通過系統(tǒng)軟件提供的外掛任務(wù),使用內(nèi)核開發(fā)各種面向具體對象個(gè)性化、差異化的驅(qū)動程序窄忱；

③終端應(yīng)用程序 指面向工藝流程控制的梯形圖語言程序

2岛涝、嵌入式PLC芯片組

EASYCORE1.00是一個(gè)加載了嵌入式PLC系統(tǒng)軟件的核心芯片組,作為一款加載了系統(tǒng)軟件的硬件平臺,可以用來設(shè)計(jì)通用和專用PLC。

1)芯片組基本性能:

①供電:+5V200mA,RAM掉電保護(hù)5年糟秘。

②CPU:C8051F040简逮。

③嵌入擴(kuò)展能力

●32I/O:可復(fù)用成SPI、I2C接口及外中斷尿赚、外計(jì)數(shù)散庶、AD等。

●4AD:12位精度,100KPS凌净。

●2DA:12位精度,100KPS悲龟。

④通信接口

●CANBUS:系統(tǒng)軟件管理,使用工具軟件CANSet構(gòu)建CANBUS總線網(wǎng)絡(luò)。

●UART0:系統(tǒng)軟件管理,用于梯形圖編程冰寻、監(jiān)控,支持人機(jī)界面及用戶驅(qū)動程序下載须教。

●UART1:系統(tǒng)軟件管理,用于下載CANBUS網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、構(gòu)建RS485網(wǎng)絡(luò)及支持第三方設(shè)備互連斩芭。

2)芯片組原理框圖:

二没卸、應(yīng)用開發(fā)

基于加載了系統(tǒng)軟件的核心芯片組,我們可以根據(jù)工藝需要來開發(fā)自己的嵌入式PLC產(chǎn)品。下面就介紹基于嵌入式PLC芯片組開發(fā)的16路輸入的模擬量PLC產(chǎn)品(可輸入標(biāo)準(zhǔn)信號或熱電偶信號)秒旋。

1约计、硬件設(shè)計(jì)

硬件整體結(jié)構(gòu)圖如下:

AI0是芯片組內(nèi)的一個(gè)AD轉(zhuǎn)換通道,P1.0—P1.4作為模擬開關(guān)的通道控制線來進(jìn)行16個(gè)模擬信號通道間的切換诀拭。

(1)信號采集電路

用AD公司的高精密放大器OP07構(gòu)成模擬信號放大電路,OP07具有低輸入偏移電壓(10uV)、低漂移電壓(0.2uV/℃)和寬范圍的供電電壓(±3V-±18V),可以很好地滿足該產(chǎn)品的要求善簸。在這里OP07由±5V供電,R18传撰、R79作為調(diào)零電阻,輸出電壓由下式給出:Vout＝Vin(1+R98/R56)。

(2)信號選擇電路

選擇16通道的模擬開關(guān)CD4067構(gòu)成信號選擇電路,A呛产、B距搂、C、D治勒、INH接到芯片組的P1.0-P1.4引腳,做為模擬開關(guān)的通道選擇控制信號恰磷。OUT引腳接到芯片組的AIN0,即第一個(gè)AD轉(zhuǎn)換通道。

2路倔、軟件開發(fā)

嵌入式PLC是基于Cygnal公司的C8051f040芯片開發(fā)的,所以二次程序的開發(fā)使用51匯編語言熏屎。開發(fā)選擇的編譯器是KEILC51,因?yàn)樗梢陨晌覀兯枰?HEX文件。

內(nèi)核留出了七個(gè)用戶嵌入程序接口,我們只需要充分理解各個(gè)接口的功能就可了進(jìn)行二次開發(fā)了,需要熟悉如下內(nèi)容:a逮赋、內(nèi)核功能b京嗽、內(nèi)核結(jié)構(gòu)c、內(nèi)核任務(wù)管理d卓奄、內(nèi)核存儲空間分配墨叛。

【1】由于系統(tǒng)軟件中已經(jīng)加入了232通信、485通信和CAN通信的功能,所以16路模擬量PLC的二次驅(qū)動軟件的開發(fā)主要集中在模擬量的AD轉(zhuǎn)換和PLC資源區(qū)中AD值的實(shí)時(shí)刷新上模蜡。

(1)程序規(guī)劃

T4中斷:完成AD轉(zhuǎn)換和16個(gè)通道的切換程序

USER_SCAN:PLC資源區(qū)中AD值的刷新漠趁。

AD轉(zhuǎn)換過程如下:每一通道連續(xù)采樣16次,采樣完后得到累加和,然后啟動下一通道的AD轉(zhuǎn)換。

PLC資源區(qū)中AD值的刷新過程如下:在梯形圖掃描周期結(jié)束時(shí)進(jìn)行,把各路AD值的累加和求平均值后放入PLC的資源區(qū)的對應(yīng)位置處忍疾。

(2)程序代碼

INIT_AD:;AD初始化

MOVSFRPAGE,#ADC0_PAGE

MOVREF0CN,#07H;內(nèi)部參考電壓/輸出到VERF

;啟動內(nèi)部溫度傳感器

MOVAMX0CF,#00H;單極性輸入

MOVADC0CF,#0B8H;D7--D3=SYSCLK/采樣時(shí)鐘-1

;采樣轉(zhuǎn)換時(shí)鐘=1US

;D2--D0=GAIN

;000GAIN=1

MOVADC0CN,#90H;啟動AD采樣

MOVAD_CHANNEL,#00H;AD通道號,初值為0

MOVAD_COUNT,#00H;16次采樣次數(shù)計(jì)數(shù)闯传。初值為0

RET

SAMPLE_AD:;AD采樣開始

MOVSFRPAGE,#ADC0_PAGE;AD控制寄存器頁

MOVA,AD_CHANNEL;采樣值的累加和是一個(gè)字基地址;為#XAI,偏移地址為AD_CHANNEL

RLA

MOVDPTR,#XAI;XAI存放16次采樣值的累加和

ADDA,DPL;低字節(jié)相加

MOVDPL,A

MOVXA,@DPTR

MOVB,A

MOVA,ADC0L

CLRC

ADDCA,B

MOVX@DPTR,A

INCDPTR;高字節(jié)相加

MOVXA,@DPTR

MOVB,A

MOVA,ADC0H

ANLA,#0FH

ADDCA,B

MOVX@DPTR,A;#XAI中存放格式為低字節(jié)、高字節(jié)

MOVSFRPAGE,#ADC0_PAGE;AD控制寄存器頁

MOVADC0CN,#090H;啟動下次AD采樣

INCAD_COUNT

MOVA,AD_COUNT

CLRC

SUBBA,#16

JNCFILL_XAI_XAD;當(dāng)16次采樣完成后,把XAI中16;個(gè)采樣和(2字節(jié))存放到XAD

RET

3膝昆、驅(qū)動程序的嵌入

在KEILC51中編譯上述程序丸边。使用下載工具軟件“DOWNHEX”,把生成的.HEX文件通過串口下載到芯片組的固定地址處,使得內(nèi)核可以調(diào)用它,從而完成二次驅(qū)動程序的開發(fā)叠必。到此,16路模擬量PLC的開發(fā)工作基本完成荚孵。

三、功能介紹

基于嵌入式PLC開發(fā)的多路模擬量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有以下功能:

1纬朝、采集工業(yè)現(xiàn)場的多路熱電偶信號,

2收叶、支持三菱、臺達(dá)等多家人機(jī)界面,

3共苛、支持梯形圖編程(86條指令),

4判没、支持CANbus互連(多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行或擴(kuò)展單元連接)等。這里簡要介紹下該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的梯形圖功能應(yīng)用氢莫。

嵌入式PLC的系統(tǒng)軟件中內(nèi)置了溫度轉(zhuǎn)換函數(shù),其功能是把熱電偶毫伏信號對應(yīng)的AD值轉(zhuǎn)化成溫度值钳生。適用于任意分度熱電偶輸入信號,應(yīng)用于不同的控溫場合,配合PID調(diào)節(jié),使受控溫度精度可達(dá)±1℃秤慌。

下面的梯形圖程序就是把一路熱電偶信號轉(zhuǎn)換成溫度值,該信號AD值放在D5000,轉(zhuǎn)換后的溫度值存放在D5160中。

四孕称、結(jié)束語

筆者利用嵌入式PLC芯片組開發(fā)的的PLC產(chǎn)品的實(shí)例證明,本著軟硬件可裁剪的原則,開發(fā)出的產(chǎn)品可以很好的滿足用戶的個(gè)性化需求,節(jié)約了硬件成本式涝、縮短了研發(fā)周期,并且得到了許多強(qiáng)大的功能,相信它的出現(xiàn)必將使得PLC生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出越來越多的貼近終端市場的PLC。

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