EEPW论坛

作者:钟山职业技术学院 王波 章浩 邵倩光

指导老师:曹冬梅 王永波

作品简介:

　　结构说明

　　该作品一共有两部分组成：微型PLC程序编辑器、微型PLC控制执行器。

　　功能与使用说明

　　(1)程序编辑与保存

　　在微型PLC程序编辑器上，通过键盘按键完成PLC程序指令输入、修改等编辑功能。编辑后，通过“保存”按键，将PLC程序指令保存至存储器，供给微型PLC控制执行器使用。

　　(2)程序读取与执行

　　微型PLC控制执行器上电后读入存储器中的PLC程序指令，并根据I/O输入端口状态进行逻辑处理，处理后输出到I/O输出端口，达到系统控制要求。

　　作品特色

　　(1)先进性：

　　本作品采用STC公司的IAP15F2K61S2单片机作为核心，输入输出电路采用光电耦合进行隔离，具有抗干扰、稳定性好、系统存储容量大等特点。经实验证明本设计对程序存储能快速响应，稳定可靠。

　　(2)实用性：

　　本作品操作简单、性价比高，在快速消费品等OEM工业自动化领域具有广泛的应用前景。

　　(3)创新性：

　　本系统在STC公司IAP15F2K61S2单片机系统上实现了PLC程序的编辑及执行。

平台选型说明:

　　该作品选用单片机开发板(以STC公司IAP15F2K61S2芯片为控制核心)。

设计说明:

　　一.设计原理

　　微型PLC编辑系统是以单片机作为核心，通过对键盘按键和LCD设计完成PLC程序编辑与显示功能。通过对键盘输入指令进行处理，编辑内存单元中的PLC指令，并将其保存至存储器供给微型PLC控制执行器使用。

　　微型PLC执行单元读取指令后，根据IO口的输入，进行逻辑处理，处理后采用继电器输出方式控制外设。

　　二.设计方案

　　三.电路原理图

　　(一)微型PLC程序编辑器

　　(1)单片机

　　本作品采用的IAP15F2K61S2单片机如图3所示，主要用于对键盘、LCD和存储器控制。

　　(2)液晶显示

　　该电路由12864液晶显示模块构成，主控芯片为HD61202，主要用于对程序编辑、保存等人机交互信息进行显示。

　　(3)键盘

　　该电路由4*4阵列按键构成(使用开发板上的键盘阵列)，主要用来实现程序保存，读取、取消、确定、光标上、下、左、右移动，指令输入、数值输入及上、下翻页显示等功能。

　　(4)存储器

　　该电路由I2C总线芯片24C04构成，主要用于存储程序，便于程序在编辑器和控制执行器间传输。

　　(二)微型PLC控制执行器

　　(1)输入接口电路

　　该电路主要由光电耦合器构成，实现对输入通道信号的采集(带有输入指示功能)。

　　(2)输出接口电路

　　该输出接口电路采用继电器输出型，可用于驱动直流和交流负载(带有输出指示功能)。

　　(3)电源电路

　　该电路主要由开关电源芯片LM2575-5芯片、肖特基二极管IN5819、储能电感等组成，将+24V转换为+5V为系统供电。

　　(4)存储器

　　该电路由I2C总线芯片24C04构成，主要用于存储程序，便于程序在编辑器和控制执行器间传输。

　　四.软件设计

　　本作品软件部分主要实现西门子(LD、LDN、A、AN、O、ON、=、TON、SHRB、END)指令编辑、读取和执行。

　　(一)微型PLC程序编辑器软件设计

　　该部分软件设计主要由存储器I2C模块、键盘模块、LCD液晶显示模块、main主程序、menu菜单模块和时钟模块等六部分组成，流程图如下：

　　存储器I2C模块程序(I2C_24c16.c I2C_APP.C)：用于实现I2C总线驱动和I2C总线应用;

　　键盘模块程序(key.c)：主要包括键盘全扫描程序、键值扫描程序、键值转换、按键处理程序等，实现按键扫描驱动;

　　LCD液晶显示模块程序(HD61202a.c，LCD_app.c，LCD_asc8.c，LCD_asc16a.c， LCD_ch16.c)：实现对HD61202 IO访问方式驱动、LCD12864应用及字符显示(5×8点阵西文字库、8×16点阵西文字库、16×16点阵中文字库);

　　main主程序(mcu1_main.c)：主要是调用各个模块子程序实现程序编辑器功能;

　　menu菜单模块程序(key_processing.c、lcd_refresh.c、menu.c、menu_processing.c)：包含按键处理、菜单显示、菜单程序、菜单处理等，实现菜单不同，显示内容不同，同一按键在不同菜单下实现不同操作，菜单内容自动处理等功能;

　　时钟模块程序(timer.c)：提供系统节拍。

　　(二)微型PLC控制执行器软件设计

　　该部分软件设计主要由存储器I2C模块、I/O模块、main主程序和时钟模块等四部分组成，流程图如下：

　　存储器I2C模块程序(I2C_24c16.c I2C_APP.C)：用于实现I2C总线驱动和I2C总线应用;

　　I/O模块程序(IO.c)：实现14路输入和8路输出功能;

　　main主程序(mcu2_main.c)：主要是调用各个模块子程序进行逻辑处理，I/O输出，完成控制执行功能;

　　时钟模块程序(timer.c)：提供系统节拍。

　　(三)系统定义及说明

　　(1)系统指令定义

　　本作品设计存储单元格式，按照在LCD上显示一行完整PLC语句为依据，每4个存储字节定义为一行。具体定义如下：

　　第一字节

　　*备注：中间一位保留*

　　第二字节：存储单元I、Q、M、T编号，或数值。

　　第三字节：存储单元I、Q、M、T编号，或数值。

　　第四字节：数值(备用)。

　　(2)按键定义

　　本作品设计中键盘定义如下:

　　保存：完成将输入语句表保存至存储器中;

　　读取：将保存在存储器中程序进行读取;

　　取消：取消误操作;

　　确定：完成操作;

　　PgUp、PgDn：实现液晶显示上、下翻页;

　　上、下、左、右：完成光标上、下、左、右移动;

　　加、减：实现指令和数值输入。

此文档的相关视频来自：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/13468