基于嵌入式PLC芯片组开发PLC的方法

　　摘要：介绍利用嵌入式PLC芯片组开发PLC产品的方法。整个开发过程全部是自主开发，易学易用，符合国人编程及使用习惯。
　　关键词：嵌入式PLC芯片组  PLC  开发
　　嵌入式PLC芯片组是一个加载了嵌入式PLC软件平台的核心芯片组，具备PLC功能和CAN，RS232/485通信功能，能够完成常规过程控制的控制模块。在其基础上，能轻松、快速地设计出PLC产品。下面就以我用嵌入式PLC芯片组开发的24点开关量PLC为例，介绍PLC的开发方法。
　　1嵌入式PLC芯片组介绍
　　⒈1嵌入式PLC芯片组原理框图
　　① 供电：+5V 200mA，RAM有掉电保护功能。
　　② CPU： C8051F040。
　　③ 引脚功能：
　　32 个I/O、4 个AD、 2 个DA
　　④ 通信接口
　　CANBUS：整个CAN总线网络互联全由CANSet 软件来实现。设置起来十分简便。
　　UART0：可用于梯形图程序及上位机的监控，还可以与人机界面通讯。
　　UART1：可用于下载CANSET软件生成的CAN网络配置文件，可以通过RS485网络连接第三方设备，如PC、三菱PLC等等。
　　2 、 24点开关量PLC的开发
　　采用嵌入式PLC芯片组构建单片机嵌入系统，设计方首先要有满足设计自身要求的PLC硬件，另外还要用C或汇编语言编少量的接口驱动程序。
　　2.1硬件设计
　　⑴功能特点：
　　①16点输入，8点输出的开关型通用PLC。
　　②支持CAN总线网络，可作CAN网络的主站或从站。
　　③支持梯形图编程，可连接计算机或人机界面。
　　④支持RS485网络，可作RS485网络的主站或从站。
　　⑵原理图
　　原理大体可分为四大部分：即输入、输出、指示灯、通信四大部分
　　开关量的输入部分原理图
　　开关量输出部分原理图
　　指示灯部分
　　有了输入、输出，怎样知道输入已接通？或者输出已经输出？人们最常用的办法是用指示灯来指示，一看一目了然。
　　在此我们不妨也来借鉴一下。
　　通信部分
　　嵌入式芯片组中有两个串口和一个CAN通信口。串口是RS-232接口。部分电路原理图如下：
　　在构建原理图时，一定注意各个芯片相连时的电平匹配问题。
　　⒉2软件开发Uvision2是KEIL C51 for windows 的集成开发环境（IDE），可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。
　　整个嵌入式PLC产品的软件包括三个部分。
　　⑴内核程序（嵌入式PLC内核）
　　内核的功能体现在梯形图语言、通信及用户驱动程序接口三个方面。
　　⑵驱动程序的嵌入
　　用户驱动程序包括头文件部、中断入口调用矢量地址部分和用户程序部分。其中头文件部分和中断入口调用矢量地址部分程序基本是大同小异，主要是用户程序的嵌入部分。内核给出了七个用户嵌入程序的接口，我们只需要充分理解各个接口的功能就可进行嵌入程序的开发了，下面以24点开关量驱动程序的嵌入为例，对用户程序部分作简单的说明。
　　*******************USER_CONFIG*********************
　　这部分主要是对用户I/O进行配置。
　　例：USER_CONFIG：
　　MOV   SFRPAGE,#0FH
　　MOV   P3MDOUT,#0FFH
　　MOV   P2MDOUT,#0FFH
　　ANL      P4MDOUT,#0F0H
　　ORL   P4MDOUT,#0FH
　　ORL      P0MDOUT,#0F0H
　　ORL   P0MDOUT,#0F4H
　　RET
　　*******************USER_START**********************
　　这部分是用户上电初始化程序代码。
　　例：USER_START：
　　MOV   DPTR,#RAM_PX+1
　　MOV  A,#00H
　　MOVX  @DPTR,A
　　MOV  INPUT_CNT,#08 ;输入口采样次数指针
　　MOV      LAMP_CNT,#00H  ;指示灯组数指针
　　RET
　　********************INIT_RUN*********************
　　这部分是用户运行初始化程序代码。如果没有可直接返回。
　　例：INIT_RUN：
　　RET
　　********************INIT_SET*********************
　　这部分是用户设置初始化程序代码。
　　例：INIT_RUN：
　　MOV   DPTR,#XLAMP
　　MOV      A,#00H
　　MOVX      @DPTR,A
　　MOV   DPTR,#RAM_PY+1
　　MOV   A,#00H
　　MOVX   @DPTR,A
　　LCALL  SCAN
　　RET
　　********************USER_STEP*********************
　　这部分是用户每步执行程序。如果没有可直接返回。
　　例：USER_STEP：
　　RET
　　********************USER_TMS**********************
　　这部分是用户2.5MS定时运行程序代码。24点开关量PLC输入的采样及指示灯的刷新这是在这里完成的。
　　指示灯的刷新：
　　MOV         DPTR,#XLAMP ；XLAMP是指示灯的值
　　MOVX        A,@DPTR
　　CPL    A
　　MOV         P2,A        ；P0、P2口是控制指示灯的。
　　INC         DPTR
　　MOVX        A,@DPTR
　　MOV   P0,A
　　输入口的采样如下：
　　MOV    A,INPUT_CNT
　　ANL    A,#0FH
　　JNZ    USER_INTMS1  ;八次采样结束
　　RET
　　USER_INTMS1:DEC   A
　　```````MOV   B,#02H
　　```````MUL   AB
　　```````MOV   DPTR,#XINPUT
　　```````ADD   A,DPL
　　```````MOV   DPL,A
　　```````MOV   A,DPH
　　```````ADDC  A,B
　　```````MOV   DPH,A
　　MOV   SFRPAGE,#0FH
　　ORL     P4,#0CH
　　ANL   P4,#0FBH  ;P4.2片选
　　LCALL  DELAY
　　MOV   A,P1
　　MOVX  @DPTR,A  ;
　　ORL   P4,#04H
　　ANL   P4,#0F7H  ;P4.3片选
　　MOV   A,P1
　　INC   DPTR
　　MOVX  @DPTR,A    ；保存16个输入口采样值
　　ORL        P4,#08H
　　DEC   INPUT_CNT
　　RET
　　DELAY:  NOP
　　NOP
　　NOP
　　RET
　　********************USER_SCAN**********************
　　这部分是用户演算周期扫描程序代码。如每个输入口的8次采样值的处理、输出的刷新、输入输出指示灯的赋值都可在此完成。
　　例：输出口的刷新：
　　MOV      DPTR,#RAM_PY+1
　　MOVX  A,@DPTR
　　CPL      A
　　MOV        P3,A
　　RET
　　RAM_PY+1的值与输出继电器物理地址一一对应并且输出。其中P3口是控制继电器的。
　　以上便是驱动程序的嵌入。
　　综上所述，整个嵌入过程主要是完成三件事情：a、输入采样并对采样进行处理，处理后的结果存放到RAM_PX+
　　1、 RAM_PX。每个开关量的输入与输入指示灯的物理地址的一一对应并保持刷新。b、输出的刷新。输出刷新的值是从RAM_PY+1 、RAM_PY中取的。同时开关量的输出与输出指示灯的物理地址同样需要一一对应。c、对输入输出指示灯的刷新。
　　⑶梯形图程序。（略）
　　由于内核的系统软件中已经加入了232通信、485通信和CAN通信的功能，所以通信功能也就水到渠成了。
　　3结束语
　　利用嵌入式芯片组做嵌入式PLC产品，设计方只需用C或汇编 编少量的接口驱动程序——不到源软件设计工作量的10%，且硬件上内核的电磁兼容性有保障，半个月即推出新品。嵌入式PLC芯片组一定会有一个美好的未来！
　　参考文献：
　　1. 黄石科威自控有限公司《嵌入式PLC原理与应用》
　　2. 沈阳新华龙有限公司《C8051F040数据手册》
　　3. 黄石科威自控有限公司《EASY编程手册》
　　4．《KEIL C51开发环境使用手册》