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lyq_4652
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樓主  發(fā)表于: 2008-09-20 14:51
摘要:本文介紹了一種新的PLC開發(fā)過程——嵌入式PLC的開發(fā)。嵌入式PLC以用戶的應(yīng)用為中心,軟硬件可由用戶根據(jù)工藝需要來裁剪,很好地滿足了用戶的個(gè)性化需求。
關(guān)鍵詞:嵌入式PLC芯片組 系統(tǒng)軟件  內(nèi)核    
如今工業(yè)控制產(chǎn)品已發(fā)展到一個(gè)追求個(gè)性化、差異化的階段。傳統(tǒng)的PLC產(chǎn)品已經(jīng)無法滿足更加細(xì)分化的市場需求,為了滿足這種需求,出現(xiàn)了嵌入式PLC產(chǎn)品。
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。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)、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。
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、專家自整定PID、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。
①嵌入式PLC內(nèi)核: 它完成實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度、梯形圖語言解釋、執(zhí)行、通訊等基本功能,并提供二次開發(fā)驅(qū)動(dòng)接口;
②二次開發(fā)驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序;
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、         嵌入式PLC芯片組
EASY CORE 1.00 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(tái),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:+5V 200mA,RAM掉電保護(hù)5年。
②   CPU: C8051F040。
③   嵌入擴(kuò)展能力
●32 I/O:可復(fù)用成SPI、I2C接口及外中斷、外計(jì)數(shù)、AD等。
●4 AD:   12位精度,100 KPS。
●2 DA:   12位精度,100 KPS。
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、監(jiān)控,支持人機(jī)界面及用戶驅(qū)動(dòng)程序下載。
●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。
(2)芯片組原理框圖:


二、    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(hào)或熱電偶信號(hào))。
1、     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(hào)通道間的切換。


(1)信號(hào)采集電路
       用AD公司的高精密放大器OP07構(gòu)成模擬信號(hào)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。在這里OP07由±5V供電,R18、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(hào)選擇電路
       選擇16通道的模擬開關(guān)CD406 7構(gòu)成信號(hào)選擇電路,A、B、C、D、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(hào)。OUT引腳接到芯片組的AIN0,即第一個(gè)AD轉(zhuǎn)換通道。

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