單片機與PLC串行口通信電路設(shè)計研究,電氣工程論文 在工業(yè)智能控制領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用的設(shè)備有兩種，一種是單片機，另一種就是PLC,但是單片機與PLC各自存在優(yōu)缺點。PLC是在單片機的原理上得出的產(chǎn)物，它的主要功能就是降低工程研發(fā)時間，和單片機相比，其具備的優(yōu)勢就在于操作方便，不需要運用過多的電子方面的知識。單片機作為一個獨立的單片計算機系統(tǒng)，性能方面存在較高的優(yōu)勢，且功能強大，能夠知足各個電氣控制的需求，但是，單片機具備開發(fā)困難、開發(fā)周期長、開發(fā)成本高等缺點，而PLC控制器中沒有安裝鍵盤、顯示器等設(shè)備，因而不能對控制數(shù)據(jù)進行顯示。 鑒于以上因素，針對多種控制任務(wù)，假若將單片機與PLC進行融合，各自發(fā)揮本身具備的優(yōu)勢，將會獲得理想的結(jié)果。因而，要想實現(xiàn)上述功能，首先要就實現(xiàn)單片機與PLC之間的串行通信。本篇文章將重點對單片機與PLC之間的串行通信實現(xiàn)進行全面的解析和討論。 2 單片機和PLC概述 單片機主要是借助超大規(guī)模集成電路技術(shù)，將具備數(shù)據(jù)處理功能的設(shè)備集中整合構(gòu)建成一個微型的計算機控制系統(tǒng)，華而不實具備數(shù)據(jù)處理功能的設(shè)備主要有處理器、數(shù)據(jù)儲存器、I/O口、中斷系統(tǒng)、定時器等。 PLC即是可編程邏輯控制器，它是具備編程功能的存儲器，其內(nèi)部設(shè)有存儲程序，一旦用戶發(fā)出運算、控制、定時、保存等指令，能夠利用數(shù)字或者模擬式輸入或輸出的方式來實現(xiàn)機械或者工業(yè)生產(chǎn)的控制。 3 單片機與PLC串行口通信接口電路及設(shè)置 3.1接口電路設(shè)計 PLC設(shè)備提供了標(biāo)準(zhǔn)化的RS系列接口，電平邏輯為常規(guī)的EIA邏輯，而AT89C5型號1的電平邏輯和PLC并不兼容，主要為TTL或CMOS系列的電平邏輯，因而就需要進行電平件的邏輯轉(zhuǎn)換處理。通常情況下，我們主要應(yīng)用MAX系列的串行通信芯片，這是由于其具有單片集成雙的驅(qū)動功能和接收功能。在進行通信接口電路供電時，一般應(yīng)用單一+5V型號的電源，并在通信接口電路外部接入四支RS系列接口，進而實現(xiàn)TTL或CMOS系列的電平邏輯轉(zhuǎn)換。因而，TTL或CMOS系列的電平邏輯直接借助RS系列接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的輸送。 3.2 RS-232C串行通信接口的設(shè)置 〔1〕PLC串行口的設(shè)置 以松下電工FP1系列的PLC為例，利用安裝系統(tǒng)托存器的方式來實現(xiàn)PLC串行口初始化處理，該串行通信接口格式主要以RS系列接口為主，華而不實，在進行控制字各位設(shè)定時，能夠?qū)⑵湓O(shè)定為H00,也就是設(shè)計一個起始位置、設(shè)計八個數(shù)據(jù)位置、設(shè)計一個無校驗以及設(shè)計一個停止位置。但是，在進行No.414型號的托存器安裝時，必需要應(yīng)用RS系列中型號為232C的接口，并在進行控制字各位設(shè)定時，將其設(shè)定為H01,我們可以以將其稱之為計算機連接通信方式。 〔2〕單片機串行口的設(shè)置 在進行單片機串行口的設(shè)置時，首先要在單片機內(nèi)部安置一個串行口，將TXD設(shè)置為數(shù)據(jù)的輸送位置，把RXD設(shè)置為數(shù)據(jù)的接收位置。華而不實，該設(shè)備中主要被兩種型號的托存器進行控制，一種是SCON型號的托存器，另一種是PCON型號的托存器。在進行軟件設(shè)置時，通信方式常采用的是標(biāo)準(zhǔn)異步通信。它是將單片機串行口設(shè)置成八個異步通信接口，這種方式主要應(yīng)用在點對點的單片機串行口中。每幀信息有十個位，包括一個起始位置、八個數(shù)據(jù)位置、一個停止位置。 3.3通信協(xié)議設(shè)計 單片機與PLC之間的串行通信的工作原理是，借助單片機設(shè)備對PLC發(fā)送命令，PLC根據(jù)單片機設(shè)備下達的命令，進行數(shù)據(jù)信息的傳送和接收，進而給機械或者工業(yè)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)參數(shù)。通信協(xié)議主要利用指令或接收等形式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，華而不實每幀字符不能高于三十個。 單片機設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)流構(gòu)造形式分為六種：起始符、指令碼、元件首址、字節(jié)數(shù)、數(shù)據(jù)塊以及結(jié)束符。 〔1〕起始符 數(shù)據(jù)流中排在首位的字符，預(yù)示著單片機設(shè)備將要傳送數(shù)據(jù)。 〔2〕指令碼 單片機設(shè)備給PLC發(fā)送的執(zhí)行指令。華而不實發(fā)送的指令有兩種，一種是讀取指令，另一種是修改指令。 〔3〕元件首址 PLC內(nèi)部構(gòu)造中存在的元件型號和托存器所在的位置，華而不實元件首址占據(jù)兩個字符。 〔4〕字節(jié)數(shù) 以元件首址為起點，對PLC內(nèi)部構(gòu)造中所有數(shù)據(jù)信息進行讀取和傳送，同時還要保證數(shù)據(jù)信息讀取和傳送的精準(zhǔn)性。 〔5〕數(shù)據(jù)塊 其占據(jù)字符數(shù)量不高于20個。 〔6〕結(jié)束符 主要是指指令結(jié)束，在PLC中占據(jù)一個字符。 4 單片機與PLC串行口的通信經(jīng)過 在單片機與PLC串行口的通信經(jīng)過中，單片機的串行接口處設(shè)有一個SBUF型號的數(shù)據(jù)托存器，這個托存器不僅具備數(shù)據(jù)傳送功能，同時還具備數(shù)據(jù)接收功能。在一樣的條件下，單片機只要把想傳送的數(shù)據(jù)進行輸入，并啟動設(shè)備，就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，這時數(shù)據(jù)托存器就會啟動接收功能進行數(shù)據(jù)接收。當(dāng)PLC利用RS型號的接口來實現(xiàn)和單片機通信時，我們能夠先讓單片機給PLC發(fā)送一個命令幀格式指令，并進行數(shù)據(jù)的發(fā)送，當(dāng)PLC接收到指令后，會立即作出響應(yīng)，這時單片機也會接收到PLC發(fā)送的響應(yīng)幀格式指令，并進行數(shù)據(jù)的接收。這些通信經(jīng)過都是由單片機來實現(xiàn)，PLC不需要進行通信程序的編制。 4.1發(fā)送命令幀格式 在進行通信時，首先需要單片機給PLC發(fā)送一個呼叫命令，華而不實包含一些特殊表碼或者呼叫字符等，發(fā)送命令幀格式見圖1: