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PLC仿真器的研制

作者：佚名文章来源：点击数：更新时间：2007-1-2

收稿日期:2000-07
PLC仿真器的研制
赵芸芸
(淮南平圩发电有限责任公司安徽 232089)
摘要:介绍一种基于MCS51单片机的简易PLC仿真器,给出了硬!软件设计原理"该仿真器使用方便!价格低
廉,具有较高的性价比"
关键词:PLC 仿真器单片机
Abstract:ThispaperintroducesasimplePLCsimulatorbasedonMCS251microcontroller,anditsdesignandrealiza2
tionofhardwareandsoftwarearegiven.Thissimulatoriseasytouse,andithaslowcostandhighperformance.
Keywords:PLC Simulator Microcontroller
图1 PLC仿真器硬件原理框图
1 引言
可编程控制器PLC是集微处理器!硬件接口电路
和相应的软件程序为一体的新一代工业控制器"PLC
以抗干扰能力强!工作可靠性高和应用编程灵活等特
点在工业控制中获得了极为广泛的应用"我们使用
MCS51单片机设计了一种简易的PLC仿真器"本仿
真器具有16个输入接点!16个输出接点!64个中间继
电器!16个计时器!16个计数器和16个移位寄存器
等"根据需要可把其I/O接点扩展至32/32"
2 硬件设计
简易PLC仿真器由8031单片机!系统程序存储
器!用户程序存储器!输入/输出接口!仿真开发板!键
盘与显示接口电路等组成,硬件原理框图如图1所示"
系统程序存储器选用EPROM27128(16K字节),
存放系统的监控及管理程序"同普通单片机应用系统
的监控程序相比,它具备PLC应用系统设计所使用的
用户指令的解释程序"
用户程序存储器选用性价比很
高的非易失性SRAM2NVSRAM
(NonvolatileSRAM)芯片DCM0016
(2K字节),它既有EPROM的非易
失性,即断电后数据不变,又能象普
通SRAM一样可快速读写数据,读
写次数无限制,并且它的功耗很小,
在系统中的接法同一般SRAM6116
完全相同"DCM0016不仅作为
8031单片机的程序存储器使用,而
且作为数据存储器使用(8031的
PSEN与RD相与后连DCM0016的
OE,8031的WR直接连DCM0016
的WE)"8031程序存储器的地址
译码采用线选法(P217);系统程序
存储器占用前32K程序地址空间,
用户程序存储器占用后32K程序地址空间"
在硬件接口设计中,数字输入/输出接口是设计的
关键"I/O接点靠并行接口扩展获得,见图1中的
74LS273)"其中,!作为数字输入接口,!
作为数字输出接口(这里可根据需要再扩展四片
74LS273作为数字I/O接口)"I/O地址由单片机的
P214)216经74LS138译码来决定,而DCM0016作为
8031的数据存储器使用时片选信号仍是P217,LCD编辑下移E103下移一条指令
插入E104插入一条指令
删除E105删除一条指令
扩展N@00(或11)扩展I/O接点
运行R运行用户程序
通讯C实现主机通讯
监控M返回监控状态
确认T确认用户指令
注:@为1-4,表示扩展八位I/O接口芯片数,00为输入,
11为输出
对于输入继电器(八进制编号为000-017),仅需
一个位地址,并且在扫描过程中读入外部输入接点的状
态后更新"但对于输出继电器(100-117)和中间继电
器(200-277),却需要分配两个位地址,分别表达线圈
和触点的状态,并在输出更新过程中依据线圈的状态确
定触点状态"
关于计时器(300-317),我们在用户程序存储器中
分别用两个字节存放其预置值与瞬时值"另外,再分配
两个位地址分别存放计时器的线圈与触点状态"由单
片机的内部定时器T0发出单位脉冲作为计时器处理
的启动执行信号"
计数器(400-417)的实现方法,同计时器一样,分
别用两个字节存放计数器的预置值和瞬时值"再分配
四个位地址分别存放计数器的输入点旧态!输入点新
态!复位点与触点状态"
4800bps,实现主机对用户PLC程序运行时有关I/O接
点状态的查询,或者打印用户PLC程序清单等"
键盘和显示模块,一方面负责对4@4非编码键盘
的扫描与管理,这里按照行扫描的方式读入键值,采取
延时去抖动措施,并认定当两个以上的键同时按下时结
果无效;另一方面显示本机各种工作状态的人机交互提
示信息"
用户指令编程和运行模块是监控程序非常重要的
组成部分,它将用户输入的PLC指令程序翻译成
MCS51单片机的代码程序,最终靠这一对应的代码程
序的执行完成PLC应用系统的模拟运行"
定时器T0的2ms定时中断模块,用来满足本机工
作时所需的单位基准脉冲的需要,例如PLC的扫描周
期所需要的基准脉冲"
参考文献
11何立民1MCS251系列单片机应用系统设计1北京航空
航天大学出版社,1999.
21陈金华等1可编程序控制器(PC)应用技术1电子工业
出版社,1995.
(许雪军编发)

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