嵌入式PLC芯片组多路模拟量PLC开发探讨

1、基于嵌入式PLC芯片组的多路模拟量 PLC开 发探讨如今工业控制产品已发展到一个追求个性化、差异化的阶段。传统的PLC产品已经无法满足更加细分化的市场需求，为了满足这种需求，出现了嵌入式PLC产品。一、嵌入式PLC嵌入式PLC是将PLC系统软件构建于控制器内，根据用户控制需要定制硬件，以PLC的应用方式解决对象控制问题的PLC。它由两部分组成：嵌入式PLC系统软件和芯片组1、嵌入式PLC系统软件嵌入式PLC系统软件将PLC语言（梯形图语言卜CAN总线嵌入到单片机中，使单片机的 产品开发从使用汇编语言变为使用PLC梯形图语言,并具有CAN总线的互连特性。该系统软件具有以下特点：1.以梯形图语言为

2、内核，添加了中断管理系统，能实现PLC无法实现的硬实时操作；2强化运算能力，增加了 CANBUS函数库、浮点数库、专家自整定PID、嵌入式 WEB等,丰富了 PLC的功能；3.提供开放式扩展结构，支持第三方开发扩展单元 的接线；4.增加了网络互连功能，在远程端加载专用浏览器后，即可实现远程监控。系统软件包括三个部分。 嵌入式PLC内核：它完成实时任务调度、梯形图语言解释、执行、通讯等基本功能， 并提供二次开发驱动接口； 二次开发驱动程序通过系统软件提供的外挂任务，使用内核开发各种面向具体对象个性化、差异化的驱动程序；2、嵌入式PLC芯片组EASY CORE 1.00是一个加载了嵌入式 PLC系

3、统软件的核心芯片组，作为一款加载了 系统软件的硬件平台，可以用来设计通用和专用PLC。1）芯片组基本性能： 供电：+5V 200mA，RAM掉电保护 5年。 CPU :C8051F040。 嵌入扩展能力32 10:可复用成SPI、I2C接口及外中断、外计数、AD等。4 AD :12 位精度，100 KPS。2 DA :12 位精度，100 KPS。 通信接口CANBUS :系统软件管理，使用工具软件 CANSet构建CANBUS总线网络。UART0 :系统软件管理，用于梯形图编程、监控，支持人机界面及用户驱动程序下载。UART1 :系统软件管理，用于下载CANBUS网络参数、构建 RS485网

4、络及支持第三方设备互连。2 ）芯片组原理框图CANUARTOUART1PRCfIBATTDOGA/DD/AP4.a-Pd.3图1芯片组原理框图、应用开发基于加载了系统软件的核心芯片组，我们可以根据工艺需要来开发自己的嵌入式PLC产品。下面就介绍基于嵌入式PLC芯片组开发的16路输入的模拟量 PLC产品（可输入标准信号或热电偶信号）。1、硬件设计硬件整体结构图如下:图2硬件整体结构图AIO是芯片组内的一个AD转换通道，P1.0 P1.4作为模拟开关的通道控制线来进行16个模拟信号通道间的切换。（1 ）信号采集电路用AD公司的高精密放大器 OP07构成模拟信号放大电路，OP07具有低输入偏移电压（

5、10uV ）、低漂移电压（0.2uV C）和宽范围的供电电压（ 均V - ±18V ）,可以很好地满足 该产品的要求。在这里OP07由±5V供电，R18、R79作为调零电阻，输出电压由下式给出：Vout = Vin (1 + R98R56 )。图3模拟信号放大电路(2)信号选择电路选择16通道的模拟开关 CD4067构成信号选择电路，A、B、C、D、INH接到芯片组的OUT引脚接到芯片组的 AIN0，即P1.0 P1.4引脚，做为模拟开关的通道选择控制信号。第一个AD转换通道。LAll9LAE7LAB6LAI4iLAE4LA163LAX72LAH253LAB 422LAIl

6、j21LAm20LAJ111 空LAI 0.旧LAISITLAlfl WUVDDonm2V55四IN5meAIH7£maCEH9rIH10milmi2mumbnu斗OUTmuU2i：*CD40MB12+5V|f'10 HP1.111 HP1.214-15EPL4Hfl.O图4信号选择电路图2、软件开发嵌入式PLC是基于Cygnal公司的C8051f040芯片开发的，所以二次程序的开发使用51汇编语言。开发选择的编译器是KEIL C51，因为它可以生成我们所需要的.HEX文件。内核留出了七个用户嵌入程序接口，我们只需要充分理解各个接口的功能就可了进行二 次开发了，需要熟悉如下内

7、容： a、内核功能b、内核结构c、内核任务管理d、内核存储空 间分配。由于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 16 路 模拟量 PLC 的二次驱动软件的开发主要集中在模拟量的 AD 转换和 PLC 资源区中 AD 值的 实时刷新上。（1）程序规划T4 中断：完成 AD 转换和 16 个通道的切换程序USER_SCAN ： PLC 资源区中 AD 值的刷新。AD 转换过程如下：每一通道连续采样 16 次，采样完后得到累加和，然后启动下一通道的 AD 转换。PLC 资源区中 AD 值的刷新过程如下：在梯形图扫描周期结束时进行，把各路AD 值的累加和求平均

8、值后放入 PLC 的资源区的对应位置处。（2）程序代码INIT_AD ;AD 初始化MOVSFRPAGE, #ADC0_PAGEMOVREF0CN, #07H ; 内部参考电压输出到VERF; 启动内部温度传感器MOVAMX0CF, #00H ; 单极性输入MOVADC0CF, #0B8H ;D7-D3=SYSCLK/采样时钟 -1; 采样转换时钟 =1US;D2-D0=GAIN;000 GAIN=1MOV ADC0CN, #90H ;启动 AD 采样MOVAD_CHANNEL, #00H ;AD 通道号，初值为 0MOVAD_COUNT, #00H ;16 次采样次数计数。初值为 0RETS

9、AMPLE_AD ;AD 采样开始MOVSFRPAGE, #ADC0_PAGE ;AD 控制寄存器页MOVA, AD_CHANNEL ;采样值的累加和是一个字基地址为 #XAI, 偏移地址为 AD_CHANNELRL AMOVDPTR, #XAI ;XAI 存放 16 次采样值的累加和ADDA, DPL ;低字节相加MOVDPL, AMOVX A, DPTRMOVB, AMOVA, ADC0LCLRCADDC A, BMOVX DPTR, AINC DPTR;高字节相加MOVX A, DPTRMOV B, AMOV A, ADC0HANL A, #0FHADDC A, BMOVX DPTR,

10、A ;#XAI 中存放格式为低字节、高字节MOV SFRPAGE, #ADC0_PAGE ;AD 控制寄存器页MOV ADC0CN, #090H ; 启动下次 AD 采样INCAD_COUNTMOVA,AD_COUNTCLRCSUBBA,#16JNCFILL_XAI_XAD;当16 次采样完成后 ,把 XAI 中 16 个采样和（ 2 字节）存放到 XAD RET3、驱动程序的嵌入在 KEIL C51 中编译上述程序。 使用下载工具软件 “ DOWNHE”X ，把生成的 .HEX 文件通 过串口下载到芯片组的固定地址处，使得内核可以调用它，从而完成二次驱动程序的开发。 到此， 16 路模拟量

11、PLC 的开发工作基本完成。三、功能介绍基于嵌入式 PLC 开发的多路模拟量网络节点具有以下功能：1. 采集工业现场的多路热电偶信号；2. 支持三菱、台达等多家人机界面；3. 支持梯形图编程（ 86 条指令）；4. 支持 CANbus 互连（多机并联运行或扩展单元连接）等。这里简要介绍下该网络节点的梯形图功能应用。嵌入式PLC的系统软件中内置了温度转换函数，其功能是把热电偶毫伏信号对应的AD值转化成温度值。适用于任意分度热电偶输入信号，应用于不同的控温场合，配合PID调节，使受控温度精度可达 ±1 C。F面的梯形图程序就是把一路热电偶信号转换成温度值，该信号AD值放在D5000，转换后的温度值存放在 D5160中。D