一種基于stc單片機(jī)的嵌入式plc工控板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，包括具有監(jiān)控顯示器的上位機(jī)及與上位機(jī)信號連接的下位機(jī)，所述下位機(jī)具有外部設(shè)備輸出端口，所述外部設(shè)備輸出端口與外部設(shè)備連接；所述上位機(jī)包括與下位機(jī)信號連接的外部設(shè)備工控板及與外部設(shè)備工控板相連的用于將用戶編寫程序的梯形圖及指令表生成下位機(jī)可識別的目標(biāo)代碼的梯形圖程序控制模塊；所述下位機(jī)由中央處理器及均與中央處理器電連接的輸入電路模塊、輸出電路模塊、電源電路模塊及通訊電路模塊組成。本實(shí)用新型大大節(jié)約了系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了直接由上位機(jī)控制下位機(jī)繼電器的目的。
【專利說明】—種基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于工業(yè)控制用嵌入式主板【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板。
【背景技術(shù)】
[0002]可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Progra_able LogicController)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC0 PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器工控板的I / 10?I / 100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少?？删幊炭刂破鞯墓δ芡晟疲m用性強(qiáng)、高效、穩(wěn)定的特性被廣泛的應(yīng)用于家庭及工業(yè)的各個領(lǐng)域，但現(xiàn)有的PLC工控板往往需要對用戶程序進(jìn)行編譯，通過對編程語言進(jìn)行分析，確定指令碼和操作數(shù)，而不能實(shí)現(xiàn)直接由上位機(jī)軟件控制下位機(jī)的輸出，需要實(shí)現(xiàn)該功能，需要對上位機(jī)增設(shè)識別系統(tǒng),這樣不但增加了生產(chǎn)成本,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的同時(shí)也增加了故障率，影響控制領(lǐng)域的正常生產(chǎn)及發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種有效節(jié)約成本，可以滿足對PLC對功能全、高可靠性及高能耗的要求,可實(shí)現(xiàn)直接由上位機(jī)軟件控制下位機(jī)輸出設(shè)備動作的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，其特征在于:包括具有監(jiān)控顯示器的上位機(jī)及與上位機(jī)信號連接的下位機(jī)，所述下位機(jī)具有外部設(shè)備輸出端口，所述外部設(shè)備輸出端口與外部設(shè)備連接；
[0005]所述上位機(jī)包括與下位機(jī)信號連接的外部設(shè)備工控板及與外部設(shè)備工控板相連的用于將用戶編寫程序的梯形圖及指令表生成下位機(jī)可識別的目標(biāo)代碼的梯形圖程序控制豐旲塊;
[0006]所述下位機(jī)由中央處理器及均與中央處理器電連接的輸入電路模塊、輸出電路模塊、電源電路模塊及通訊電路模塊組成。
[0007]上述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，所述上位機(jī)通過外部設(shè)備工控板與下位機(jī)的中央處理器電連接。
[0008]上述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，所述外部設(shè)備通過外部設(shè)備輸出端口與下位機(jī)的中央處理器電連接。
[0009]上述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，所述中央處理器兩側(cè)分別連接有可與外部開關(guān)量連接的24V電源輸入端。[0010]上述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，所述中央處理器兩側(cè)分別連接有GND端口。
[0011]上述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，所述中央處理器的左側(cè)連接有可方便外接數(shù)字電路的5V端口。
[0012]上述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，還包括用于將上位機(jī)與下位機(jī)串口通訊連接的RS232C串行接口。
[0013]上述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，所述中央處理器為SCT51單片機(jī)。
[0014]本實(shí)用新型基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板的優(yōu)點(diǎn)是:不但擁有較多的輸出接口，使得本裝置能夠應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域，并且，該電路板系統(tǒng)是可以滿足PLC對功能全、高可靠性、高能耗、低價(jià)格等的要求并且可以對軟硬件剪裁。從現(xiàn)今的工業(yè)控制發(fā)展現(xiàn)狀來看，由于PLC的成功率高，可靠性好，所以針對于某一個項(xiàng)目工程或重復(fù)率比較少的項(xiàng)目，采用PLC方案是最好的途徑，但是它的成本較高。同時(shí)相對的，對于大量的配套系統(tǒng)，則采用本單片機(jī)系統(tǒng)更加節(jié)省成本，從而大大提高收益。但這需要整個系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)目煽啃耘c穩(wěn)定性。因此最好的方法就是單片機(jī)系統(tǒng)嵌入PLC功能，這樣不僅可以簡化單片機(jī)系統(tǒng)的研發(fā)難度，節(jié)省時(shí)間，同時(shí)這也對系統(tǒng)的性能等有一定的保障。通過梯形圖處理程序模塊與外部設(shè)備工控板的聯(lián)用，在上位機(jī)即可生成單片機(jī)可執(zhí)行的目標(biāo)代碼，大大節(jié)約了系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了直接由上位機(jī)控制下位機(jī)繼電器的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)整體運(yùn)行原理圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型上位機(jī)與下位機(jī)連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明；
[0019]如圖1、2所示，一種基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，包括具有監(jiān)控顯示器的上位機(jī)及與上位機(jī)信號連接的下位機(jī)，所述下位機(jī)具有外部設(shè)備輸出端口，所述外部設(shè)備輸出端口與外部設(shè)備連接；上位機(jī)包括與下位機(jī)信號連接的外部設(shè)備工控板及與外部設(shè)備工控板相連的用于將用戶編寫程序的梯形圖及指令表生成下位機(jī)可識別的目標(biāo)代碼的梯形圖程序控制模塊；下位機(jī)由中央處理器及均與中央處理器電連接的輸入電路模塊、輸出電路模塊、電源電路模塊及通訊電路模塊組成。上位機(jī)通過外部設(shè)備工控板與下位機(jī)的中央處理器電連接。外部設(shè)備通過外部設(shè)備輸出端口與下位機(jī)的中央處理器電連接。中央處理器兩側(cè)分別連接有可與外部開關(guān)量連接的24V電源輸入端。中央處理器兩側(cè)分別連接有GND端口。在中央處理器的左側(cè)連接有可方便外接數(shù)字電路的5V端口。還包括用于將上位機(jī)與下位機(jī)串口通訊連接的RS232C串行接口，中央處理器為SCT51單片機(jī)。該基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板可廣泛用于執(zhí)行繼電器及機(jī)械手等設(shè)備。
[0020]如圖3所示，為本實(shí)用新型上位機(jī)與下位機(jī)連接的結(jié)構(gòu)示意圖，系統(tǒng)也可以通過RS232C串行接口使上位機(jī)與下位機(jī)進(jìn)行串口通訊連接，直接通過上位機(jī)的繼電器控制軟件對下位機(jī)PLC的繼電器輸出進(jìn)行控制和監(jiān)控顯示。[0021]本實(shí)用新型以STC51單片機(jī)作為中央處理器，通過在外圍加入數(shù)字輸入、輸出，模擬輸入、輸出，串行通訊等電路實(shí)現(xiàn)其基本硬件系統(tǒng)。另外，用戶編寫程序的梯形圖和指令表不能直接被單片機(jī)識別，需要對用戶程序進(jìn)行編譯，通過對編程語言進(jìn)行分析，確定指令碼和操作數(shù)，根據(jù)指令碼的類型對指令進(jìn)行解釋，生成單片機(jī)可執(zhí)行的目標(biāo)代碼。因此本設(shè)計(jì)通過設(shè)計(jì)一種適于此單片機(jī)嵌入式PLC的梯形圖處理程序，使其可以滿足PLC的各項(xiàng)要求，并實(shí)現(xiàn)了由STC單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)組成的嵌入式PLC的輸入采樣、梯形圖處理、輸出刷新功能。另外，通過VC基于MFC的繼電器輸出上位機(jī)應(yīng)用控制軟件，可以實(shí)現(xiàn)直接由上位機(jī)軟件控制下位機(jī)繼電器輸出，不但提高了該系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，且大大簡化了工控板，降低了成本。
[0022]整個系統(tǒng)的總體可以分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。
[0023]下位機(jī)是基于51單片機(jī)的小型PLC硬件開發(fā)，主要包括核心STC的51單片機(jī)，輸入電路模塊，輸出電路模塊，電源電路模塊以及通訊電路模塊等幾部分。采用了 8輸入8輸出兩側(cè)分布的設(shè)計(jì)，并在兩側(cè)分別加入了 24V電源輸入端和GND端方便外部開關(guān)量與輸入端以及輸出端相連接。而且還在左側(cè)加入了 5V端口，可以方便外接數(shù)字電路。
[0024]上位機(jī)主要是由繼電器工控板和用于識別系統(tǒng)運(yùn)行程序的梯形圖程序處理模塊組成的。
[0025]整個系統(tǒng)的運(yùn)行原理可以分為兩部分，首先，用戶可以根據(jù)自己的要求編寫相應(yīng)的梯形圖程序，然后再根據(jù)梯形圖的處理程序?qū)⑵渚幾g成為相應(yīng)的C語言程序，然后由Keil軟件編譯成單片機(jī)可執(zhí)行的Hex文件，再通過下載軟件STC-1SP將編譯好的Hex文件下載到下位機(jī)PLC中，然后用戶可以進(jìn)行所需要的相應(yīng)控制。
[0026]其中，SCT51單片機(jī)及RS232C串行接口均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知及常用的，故在此不多贅述。
[0027]當(dāng)然，上述說明并非是對本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，其特征在于:包括具有監(jiān)控顯示器的上位機(jī)及與上位機(jī)信號連接的下位機(jī)，所述下位機(jī)具有外部設(shè)備輸出端口，所述外部設(shè)備輸出端口與外部設(shè)備連接； 所述上位機(jī)包括與下位機(jī)信號連接的外部設(shè)備工控板及與外部設(shè)備工控板相連的用于將用戶編寫程序的梯形圖及指令表生成下位機(jī)可識別的目標(biāo)代碼的梯形圖程序控制模塊； 所述下位機(jī)由中央處理器及均與中央處理器電連接的輸入電路模塊、輸出電路模塊、電源電路模塊及通訊電路模塊組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述上位機(jī)通過外部設(shè)備工控板與下位機(jī)的中央處理器電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述外部設(shè)備通過外部設(shè)備輸出端口與下位機(jī)的中央處理器電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述中央處理器兩側(cè)分別連接有可與外部開關(guān)量連接的24V電源輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述中央處理器兩側(cè)分別連接有GND端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述中央處理器的左側(cè)連接有可方便外接數(shù)字電路的5V端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，其特征是:還包括用于將上位機(jī)與下位機(jī)串口通訊連接的RS232C串行接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于STC單片機(jī)的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述中央處理器為SCT51單片機(jī)。
【文檔編號】G05B19/418GK203745856SQ201320650256
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】李勝多, 尚書旗, 王至秋, 胡彩旗 申請人:青島農(nóng)業(yè)大學(xué)