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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