开放式可编程控制器的设计

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  • 目前,国内用户选用的可编程控制器(PLC)仍以国外产品为主,造成这种局面的一个重要原因是欧、美、日等发达工业国家掌握了高端PLC的核心技术,其硬软件技术对应用者来说完全是封闭的,使用者只能从应用的角度学习PLC,而不能参与PLC的开发[1-2]。近年来,IEC61131-3国际标准的颁布和实施为各PLC生产厂家提供了统一的软件开发准则,开放的高性能单片机技术的发展,为硬件开发提供了有效的物质基础[3]。在这样的背景下,研制开放的PLC系统无论对于科学研究还是促进PLC行业的发展都有积极的现实意义。
     PLC是一种专用于工业控制的计算机,其硬件主要由中央处理器、存储器、输入/输出接口等组成[4],其硬件结构如图1所示。

    开放式可编程控制器的设计

    1 开放式可编程控制器
     开放式PLC硬件结构采用CPU+外围模块+接口构成,各个接口都按标准设计,大大提高了PLC的开放性,使其能方便地与大系统连接。编程语言遵循国际标准IEC61131-3,并将基于PC的编程软件作为PLC首选编程工具。系统硬件部分采用高性能51内核处理器STC89C51,其为模块化设计,采用滤波、隔离电路,以降低成本。主要电路有:微控制器STC89C51RC、开关量输入电路、继电器输出电路、晶体管输出电路、RS232通信接口电路、电源电路、时钟复位电路和USB通信接口电路等,PLC硬件系统框图如图2所示,软件采用Borland公司集成开发软件C++ Builder,通过集成平台对51内核处理器指令集进行解释、编译,使梯形图语言转换为能被51内核处理器识别的代码。

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    2 系统硬件设计
     可编程控制器单片机部分电路图如图3所示。

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     USB通信部分选择Philips公司的PDIUSBD12[5]芯片作为系统的USB接口器件,片内集成了高性能USB接口电路、SIE、FIFO存储器、收发器以及电压调整器等,可与任何外部控制器或微处理器实现高速并行通信,其速率为2 Mb/s,完全能够满足设计所要求的数据传输速度。USB通信接口模块电路如图4所示。

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