嵌入式PLC芯片組的多路模擬量應(yīng)用開發(fā)

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

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(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：+5V200mA，RAM掉電保護(hù)5年。
②CPU：C8051F040。
③嵌入擴(kuò)展能力
●32I/O：可復(fù)用成SPI、I2C接口及外中斷、外計(jì)數(shù)、AD等。
●4AD：12位精度，100KPS。
●2DA：12位精度，100KPS。
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)CD4067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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