电气自动化专业题目是单片机及PLC交互应答(485通讯) 模拟PLC接收

1、毕业设计说明书题目： _产品设计工艺设计方案设计 类型：学生姓名： _学 号： _学 院： _专 业： _班 级： _学校指导教师：_企业指导教师：_年 月 日PLC与单片机串行通信的实现摘 要将PLC与单片机相比较会发现，二者之间最主要的差异在于性能和用途上。就PLC来说，强大的应用运行能力适合专业的工作，且具有较高的稳定性和可操控性，在条件较差的环境下工作时也能保持稳定的运行。单片机的用途与PLC相似，由于其总质量较轻、材料质量较低等原因在对抗自然环境条件时存在一定的缺陷，但同时拥有的便捷性使单片机可以广泛应用在普通电器和相对简单的工具上。在实际使用过程中，一般都是把两者放在一起使用，把两

2、者形成一个控制系统，这样就既可以发挥自己的功能优势，还能发挥共同的优势。在将二者连接形成完整信息传输系统时所面临的最困难的部分是串行通信。本文根据型号为S7-200的PLC串行通信的方式对上述连接方式进行信息连接的尝试和改进，并根据实际情况对通信协议进行了明确的阐述。关键词：PLC； 单片机；串行通信目 录1. 绪论11.1单片机概述11.2 单片机的特点12. 西门子S7-200系列PLC硬件单元22.1 主机22.2 S7-200PLC的主要结构特点 22.3 PLC通信网络简介32.3.1 通信方式32.3.2 通信介质32.3.3 PLC常用通信接口33.AT89C51单片机的硬件结构

3、33.1 硬件组成33.2 管脚说明33.3 串行通信43.3.1特殊寄存器43.3.2波特率44. PLC与单片机的串行通信44.1 硬件分析44.1.1 S7-200系列PLC的自由口通信44.1.2 AT89C51单片机串行通信实现44.1.3 MAX485芯片44.2 通信原理54.2.1接口电路设计54.2.2通信协议设计54.2.3通信程序55. PLC与单片机通信实例76. 结论8参考文献9致谢10IV1 绪论越来越多的高科技电子设备进入我们的生活，在自动化控制的今天，某公司生产了一种具有高性能，多功能的新设备，它是一种可以通过自动化控制的设备，又可以叫做控制器。这种产品虽然有许

4、多优质的性能和高科技的技术支持，但是也存在弊端，如虽然能自动控制但是不能很细致的通过一些性能的数据改变来实现功能的改变，在构造上缺少一些装备零件等装置。因此，为了在此基础上进一步改进和提升，可以将产品上安装PLC这个结构，除此之外以及另一个结构的安装，这两者共同作用可以改进总体的控制水平，使其更先进。这两种结构具有很多的优点，它们的结合可以提高控制系统的工作效率，节省消耗。以下我们主要探讨一下通信技术如何实现自由口的串行通信，最后达到控制目的。1.1单片机概述最初，单片机这个结构的名词是从英语中的一个专有名词发展而来，慢慢的逐渐发展，它曾经有过几种不同的专业称谓，进而又逐渐发展，使其功能和作用

5、进一步增强，原有的某些概念已经不能完全概括它了，因此又出现了其它的名词来取代它，并且慢慢的被人们接受和认可，也因此单片机这个名词被我们所默认，提到单片机就能够联想到这个产品，并且除了中文的默认外，它还有了默认的专有英文词汇，并且这两种名词到今天也在使用。1.2单片机的特点单片机主要有如下特点：1. 有优异的性能价格比。2. 它还有很多除了我们提到的良好性能，这种结构不但能使我们的总体设备更加先进化，电子化，也会大大的提高性能，在很多种情况下都能排除各种不好的条件去运作。也是由于它的内部有很多复杂又高级的结构设计，让它具有这么强的功能，这也极大地方便了我们的工业电子业发展。3. 制功能强。现在生

6、产的产品都是极其简化的，都带有转移指令，这样就减少了整个设备的体积。很多的小的机器不用单独的添加，增加了系统的调节能力。这种型号的产品在市场中非常的受欢迎，相比其他的同类产品，有很多的优点，是受到市场认可的。4. 这个产品非常的节约电量，是一款环保的产品，符合国家的号召。并且携带方便，深受市场的好评。5. 在结构设置上，采用了当今最先进的技术，做到最大化的节约空间。很多的线路问题得到了有效的解决，不仅仅是节约了空间，还让整个设备的保护措施做得更加的到位。不会产生一些由于长时间的使用和环境因素造成的磨损、腐蚀的现象。6. 这种产品的系统是非常的专业化和智能化的，很多的设备都用到这个系统，并且具有

7、很强的应用性能。2 西门子S7-200系列PLC硬件单元2.1 主机硬件的主机包含：电源、处理器、通信口和I/O接口。主要功能有：用于程序的实行；在设备放置处把信号收集回来；把收集的信号发送到控制台。2.2 S7-200PLC的主要结构特点 图2.1：S7-200PLC的结构2.3 PLC通信网络简介2.3.1 通信方式PLC的通信方式主要是并行和串行两种。2.3.2 通信介质双绞线、同轴电缆和光缆。2.3.3 PLC常用通信接口PLC通常使用的通信接口是串行通信，并且是不同步的，通信接口的标准有以下几种：RS-232C、RS-422A和RS-485。3 AT89C51单片机的硬件结构3.1

8、硬件组成1个CPU；分别是128B和4KB的数据寄存器；2个计时器；1个异步串口；4个可编程并行I/O口；26个特殊功能寄存器。3.2 管脚说明图3.1：管脚3.3 串行通信3.3.1特殊寄存器串行通信中特殊寄存器主要有以下几种：SBUF，TCON，TMOD。3.3.2波特率方式0和方式2的波特率是固定不变的，方式0的波特率是fosc/12，方式2的波特率是fosc/64或者fosc/32。而关于方式1和方式3的波特率，则是根据定时器1的溢出速率来确定。定时器工作方式2工作的时候，定时器1的溢出率： 溢出率（计数速率）/(256TH1)4 PLC与单片机的串行通信4.1 硬件分析4.1.1 S

9、7-200系列PLC的自由口通信整个设备的信号输出是非常的简洁的。可以灵活的转变。抛弃了传统的复杂模式，只要按相应的按钮，就会行使相应的功能，进行信息的传送，几乎是一步到位，没有中间的转换过程，这种模式是当今世界上最先进的。被广泛的应用到各个领域，市场上销售的很多产品，都达不到这种效果，都还是以传统的模式进行信号的传导。现在市场中还有一些其他的信息传导模式，也是进行数据的转变，而且没有这种方式直接，因此还是上一种数据处理更受到市场的认可。 4.1.2 AT89C51单片机串行通信实现AT89C51采用中断方式进行数据查询，把模拟的东西转变成数字，再经过滤波，然后送到缓冲区，AT89C51单片机

10、最后由TTL电平输出。 4.1.3 MAX485芯片MAX485芯片里有一个接受信号的仪器和一个使芯片运转的驱动，通过芯片可以把TTL电平转换成RS-485电平。4.2 通信原理4.2.1 接口电路设计 见图4.1：图4.1：接口电路4.2.2 通信协议设计1.传输波特率为9.6kbps；2.数据接收和发送的形式为ASCII； 3.当PLC收到数据后，RI显示1，当PLC发送ASCII码时，TI显示1。4.2.3通信程序1.单片机流程图，如图4.2图4.2：单片机端程序的实现2.PLC流程图，如图4.3：图4.3：PLC端程序流程图的实现5 PLC与单片机通信实例 在自动化电焊机控制系统和固定

11、长度切割控制系统等电力系统，单片机把控制信息通过串口传输到一个或多个PLC上，PLC又把数据进行集中处理以及实行控制，这样就大大提高了系统的工作效率。以煤气警示系统为例：当煤气泄漏时会降低储存设备中的压力，此时设备中的压力值传达到PLC中形成泄漏信号，再由PLC将泄漏信号进行转化传递到单片机中，最后由单片机形成报警提示吸引管理人员的注意并及时对煤气储存设备进行调整和修复。另外，PLC的用途还有以下几种方式：遥控打印机；调控变频器；通过条码阅读器来录入数据以此来实现PLC和单片机的连接，之后进行交换数据；在遥控器的使用上也有PLC。总的来说应用非常广泛。6 结 论本文在研究型号S7-200的PL

12、C通信连接所需要的程序和工具时发现，PLC与单片机的连接以及进行串行通信是可行的，并根据理论调整和实践结果推出了多种连接方式，在工业的设备管理和工作监督上取得了良好的反响。通过我们的验证可以得出这个方案是可行的，能够适用于各种恶劣环境。参考文献1 王福瑞单片微机测控系统设计大全M北京：北京航空航天大学出版社，1998062 李华MCS一51系列单片机实用接口技术M北京：北京航空航天大学出版社，1993073 李朝青PC机与单片机&DSP数据通信技术选编(1)M北京：北京航空航天大学出版社，2003124 刘金伍单片机应用与实践M北京：北京航空航天大学出版社，1995085 刘大茂智能仪器：单片机应用系统设计M北京：机械工业出版社，1998046 万福君，潘松峰单片微机原理系统设计与应用M合肥：中国科学技术大学出版社，2001017 美安格斯生串行端口大全M精英科技译北京：中国电力出版社，200101致谢本方案从开始的选题到方案的最后确认都是在XX老师的指导下完成的。XX老师在对待学习知识方面一直很严谨，他还是一个知识渊博、拥有独特的想象力以及在学术方面独特的思维，这些都深深的吸引着我，我将以老师为终生目标，向老师学习。在四年的学习和生活期间，始终得到XX学院各位老师的无私帮助，在此深表感谢!他们是