單片機和plc畢業設計
在現在工廠控制系統中，PLC 作為過程控制的核心部件，工作穩定、運行可靠、強大的控制能力和成熟的技術使其具有很大的競爭優勢,各位，我們看看下面的單片機和plc畢業設計吧！
單片機和plc畢業設計
【摘 要】本文針對當前PLC以及單片機通信的研究趨勢，探索應用最簡單的控制電路實現所需的功能。并且恰當選用輸入顯示裝置，以較低的成本完成了PLC專用觸摸屏的部分功能，彌補PLC專用觸摸屏價格昂貴的不足，實現對PLC的有效控制。
【關鍵詞】PLC；MCS-51單片機；串行通信；實時控制
0 引言
PLC 也有其不足之處，操作過程缺乏交互性。現場工作人員無法直觀地對其工作狀態進行實時監控，修改運行參數必須由專業人員使用專用的編程器來完成，不但成本高昂，而且極為不便。對于一些需要經常更改工藝參數的應用場合控制系統，這些不足尤為突出。各PLC 公司專用的觸摸屏交互性雖好，但價格較貴，兼容性差。
針對目前應用的問題，本文設計實現了基于單片機的PLC 實時控制系統。單片機利用PLC必備的編程接口與之進行通信，采用LED顯示PLC程序執行狀態，使用按鍵來設置工藝參數。
1 AT89系列單片機介紹
AT89系列單片機是美國ATMEL公司生產的`8位Flash系列單片機，與INTEL公司生產的MCS-51單片機兼容，是市場的主流產品。其特點如下：
1）片內含有Flash程序存儲器，開發編程方便；
2）全面兼容8051，引腳完全相同可直接取代8751；
3）具有靜態時鐘方式、降低系統功耗，適合便攜式系統；
4）Flash程序存儲器可以多次快速擦寫，適合學習、開發。
2 PLC的介紹
可編程序控制器（ Programmable Logic Controller） ，簡稱PLC ，是一種專為工業環境應用而設計的電子系統. 它采用可編程序的存儲器，在內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的生產過程. PLC 具有編程簡單，使用方便，抗干擾能力強，在特殊的環境中仍能可靠地工作，故障修復時間短，維護方便，接口功能強等優點，因此在工業中得到了廣泛應用。
3 單片機和PLC實時控制系統的設計實現
3.1 單片機的硬件的系統總體結構
根據要求，設計系統的總體結構如圖1所示。由圖中可以看出，設計的系統較為簡單，采用單片機的最小系統即可滿足要求，整個系統可以分為電源電路，時鐘電路，復位電路，按鍵電路，顯示電路，RS-232通信電路等部分。
電源電路為單片機提供5V電壓，并保證從內部ROM開始執行程序。
時鐘電路為單片機提供正確的時鐘頻率，確保單片機正常工作。
復位電路保證單片機執行程序發生錯誤時，能夠回到初始狀態重新執行程序。
按鍵電路和顯示電路是單片機的輸入輸出部分，使用戶可以和單片機進行交互。
通信部分利用了MAX-232芯片，使單片機和PLC可以以RS-232標準進行通信。
3.2 通信接口電路及設置硬件連接
PLC 通過Host Link 協議與單片機進行1： 1 上位鏈接通信，單片機作為上位機發送讀寫命令，實現的功能有：讀寫PLC 的運行狀態，
讀寫繼電器區和數據區DM的內容，讀寫定時器/計數器的設定值和當前值，對指定點或通道強迫置位/復位。上位機與PLC 通信，單片機是主動的，PLC 是被動的，每次通信由單片機主動發起，PLC 不需編寫通信程序，但用戶應遵循通信協議即命令幀、響應幀的要求，在單片機上設計通信程序。為了保證單片機與PLC 的正常通信，通信前，應保證單片機的通信參數（ 如幀格式、波特率、較驗方法等） 必須和PLC 設置一致。
3.2.1 PLC串行通信接口設置
通信前， 必須先在PLC 設置中正確設置如表1所示的參數。
3.2.2 單片機串口設置
AT89S51內部有一個全雙工增強型UART口，TXD（P3.1）為發端，RXD（P3.0）為接收端。它主要受兩個特殊寄存器（SCON 和PCON）的控制，可用軟件設置的四種工作方式。通信工作方式中，方式1 是標準的異步通信方式，此方式工作時，串行口為8 位異步通信接口， 每幀信息包括10 位：1 個起始位、8 個數據位和1個停止位。波特率可變，由定時器T1的溢出率和SMOD的狀態決定，在CPU 的晶振為11.0592MHz時，波特率采用9600bps。通信參數設置如下：置SCON為01010000B（50H）（串口工作方式1，允許接收），置TMOD00100000B（20H）（定時器1工作于模式2，做波特率發生器）。
3.3 通信協議
上位機鏈接通信使用的是OMRON 的Host Link協議，在一次交換中傳輸的命令或應答的數據被稱為一幀，一幀最多可包含131 個數據字符。當PLC 接收到從上位機發來的ASCII 碼命令時，自動返回ASCII碼應答。單片機必須有一個能控制命令和應答的傳送和接收的程序。
當點對點通信時，塊中無設備號和校驗碼。一幀最多128個字符。命令塊單幀時的正文內容最多124個字符，多于一幀時，由起始幀、中間幀、結束幀構成，起始幀正文內容最多125個字符，中間幀正文最多127個字符，結束幀正文最多126個字符。響應塊中包含有兩位響應碼，單幀時的正文內容為122個字符，在多幀情況下，起始幀含有兩位響應碼，正文內容最多為123個字符，中間幀正文最多127個字符，結束幀正文最多126個字符。
3.4 單片機和PLC的通信編程
當PLC 使用Host Link協議與單片機通信時，單片機具有傳送優先權，單片機總是首先向PLC發出命令并啟動通信，發送過程結束后，PLC立即作出響應，然后將執行結果返回單片機，單片機接收由PLC發出的響應幀，二者以幀為單位輪流交換數據。PLC處于被動通信，無需編制通信程序。單片機需要編制上位機通信程序，該程序可以發送命令幀和接收PLC發出的應答幀。其中包括： 發送命令子程序、接收響應子程序。AT89S51單片機可以工作在查詢方式也可以工作在中斷方式下，單片機作為主站不繁忙時，可以采用查詢方式；當主站任務繁忙時，則不宜采用查詢方以免影響主站工作效率，需要采用在中斷方式。
其中主程序流程圖如圖2所示。
4 結論
PLC 與AT89S51單片機之間的串行通信方法應用于現代控制系統中，不僅發揮了PLC 控制穩定可靠、抗干擾能力強的優勢，而且發揮單片機擴展靈活、適應性強的優點，使兩者優勢互補。該方法簡易實用、靈活方便、安全可靠、成本低廉， 具有良好的社會效益和經濟效益。
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