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基于AT89s52单片机的小型PLC的设计与实现.doc
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基于AT89s52单片机的小型PLC的设计与实现.doc
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[摘要] 可编程控制器(PLC)以抗干扰性强、可靠性高和编程灵活等特点在工业上得到广泛应用。其
缺点是价格比较昂贵。单片机也以其价格低廉,编程灵活,控制能力强等优点广泛应用于工业控制领域。
把两者的优点结合起来,利用 PLC 的编程思想和实现方法,结合单片机价格低,编程灵活的特点,
设计了一种小型可编程控制器。本文介绍了基于 AT89s52 单片机的小型 PLC 的设计,阐述了软硬件结
构和实现的基本方法。
[关键字] 可编程序控制器(PLC);单片机
[Abstract] Programmable Logic Controller (PLC) has been widely applied in industry because it’s strong
antidisturbance, high reliability and flexible. Its disadvantage is very expensive. But Single Chip
Microcomputer has been widely applied because it’s low price flexible and strong control ability.
Combining their advantage together, this paper designs a smart PLC with using the method of PLC
programmer and advantage of Single Chip Microcomputer. This paper introduce a hardware and software
design method of smart PLC based on MCS-8051。
[Keyword] Programmable Logic Controller (PLC); Single Chip;
1.引言
可编程序控制器(PLC)是按照成熟的继电器控制思想,结合计算机技术、自动化技
术、通讯技术来实时控制的先进控制系统。PLC 广泛应用于工业生产,在工业控制领域占
有重要地位,与机器人、CAD/CAM 并称为当代工业自动化的三大支柱。
可靠性高、接口类型丰富、能适应各种复杂的工业环境是 PLC 的突出优点,同时 PLC
采用面向过程的编程语言,编程简单直观,易学易懂,使用灵活方便,工程技术人员经过
短期学习即能上手。但它也存在不少缺点:内存有限,编程优化调试困难;产品多为进口,
价格昂贵;针对性比较差。特别是当环境条件尚佳,控制量不大,控制逻辑不太复杂,控
制要求不高时,它的优势不能完全发挥出来,而且会提高系统的成本。鉴于此,根据可编
程序控制器的实现思想和理念,设计小型的 PLC 控制系统具有较大的实际意义。
本文中笔者借鉴 PLC 的实现思想和运行原理,利用性价比比较高的 AT89s52 单片机设
计了了一种小型 PLC。
2.硬件设计
此次设计笔者在 PLC 结构和实现思想的基础上进行了一些尝试,把系统程序和用户程
序合并到一起,即不区别系统存储区和用户存储区,不设常驻 CPU 的系统程序,而是在上
位机通过编程软件将用户程序和系统程序合并在一起。此方法简化了硬件结构了,整个硬
件系统由单片机 AT89s52 以及外围接口电路构成。其硬件结构图如图 1 所示:
2.1 CPU
PLC 常用的 CPU 有 8 位 16 位及 32 位通用微处理器和单片机。自从单片机问世以来,
已有不少产品采用单片机制造可编程控制器,如常见的 MSC-8051 系列单片机,就被一些
公司用来制造小型可编程序控制器,特别是该系列的单片机具有较强的布尔处理机,更适
合用来制造 PLC。此次采用的 AT89s52 单片机即是 MSC-8051 系列的衍生产品。
2.2 I/O 单元
I/O 接口的数量是衡量 CPU 性能的主要标准之一。本系统的设计定位是:应用于控制
量较小,控制要求不高的控制场合的微型可编程控制器,故本系统设置了 8 个输入点和 8
个输出点,这种设计完全可以满足该工况的需要。
PLC 工作于工业控制现场,而工业控制现场往往环境恶劣,存在着电磁、噪声、振动
等各种干扰,因此 PLC 要正常工作必须具备良好的抗干扰性能。工业现场中,电磁干扰是
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