龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
基于芯片组的嵌入式PLC于温控系统的设计
作者：姜秀玲
来源：《科技创新导报》2011年第10期
摘 要:通过分析芯片组,对嵌入式PLC系统的功能及基于芯片组的嵌入式PLC系统的开发过程中的关键技术进行了探讨。运用基于芯片组的嵌入式系统设计方法,开发农业温室控制系统中的控制器,体现了选用CB290芯片组对控制器进行设计的优势。 关键词:芯片组 嵌入式PLC 控制器 CB290
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(a)-0118-02 1 引言
嵌入式PLC是根据用户控制需要定制硬件,能满足特定的功能要求,灵活方便。利用嵌入式PLC芯片组开发的的PLC产品可以满足用户的个性化需求,节约成本和缩短周期。为了把握好新兴市场先机,PLC生产厂家利用IT技术不断完善其功能,形成嵌入式PLC(如图1),现代的PLC不仅能实现开关量的顺序逻辑的控制,并且具有数字运算和数据处理等功能,集成了计算机的运算和处理、网路通信等功能。利用嵌入式PLC芯片组自身所固有的许多优越性能,用户可以根据实际系统的需要,利用芯片组灵活定制嵌入式控制器,从控制器通过SPI接口接收相应的命令后,执行相应的程序。
2 嵌入式PLC应用开发的关键技术
嵌入式PLC以用户的应用为中心,是将PLC系统软件构建于控制器内。要想提高整个系统的执行效率,降低应用成本,需要不断加强系统软件设计,解决一些关键问题,实现强大功能与简单操作的有机结合。
2.1 开关量的输入与输出
PLC内部控制电路是由编程实现的逻辑电路。实现各种逻辑控制是嵌入式PLC系统的基本功能,功能的实现不仅基于硬件作用,也要靠软件的支持。输入输出接口将处理好的输出信号转换成用户设备所要求的信号驱动外部负载。根据输入输出信号的类型选择合适的输入输出接口。设计中要保持输入输出接口有良好的抗干扰能力,确保系统运行可靠。 (1)开关量输入单元
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
在PLC的控制系统中,为了达到一定的抗干扰能力,如图2中所示,必须按照要求在输入接口采取相应的措施,输入单元有良好的电隔离和滤波功能,在输入接口内采用光电耦合电路和滤波电路。光电耦合电路,当电信号在电路之间传递可以保证电路之间是电器隔离的,滤波电路可以防止干扰。开关量的输入接口电路要求PLC的输入信号是数字信号。交流输入接口电路如图3中所示,先将交流转化为直流,其内部电路结构与直流输入接口电路基本相同。 (2)开关量输出单元
开关量输出设计需要根据具体情况选择合适的方案。下面简单介绍下继电器输入接口电路。如图4继电器中需要在芯片组和外部之间增加光电偶尔器,这样可以使继电器既是输出开关器又是隔离器件。同时要保证有足够的电流来驱动继电器的动作。 2.2 模拟量的输入与输出
模拟量输入通道是要把被控制对象的一些相关过程参数转换成计算机可以接收的数字量信号,以便计算机进行分析和处理。通过多路模拟开关采集模拟信号,前置放大,采样保持和模/数转换,然后通过计算机对数字信号进行处理。D/A转换器是输出通道的核心部件,通道任务将其处理后的数字信号转换成模拟量的电压或电流信号,转换过程中待转换的数字量要一致,通过设置驱动放大电路,驱动执行机构工作。 2.3 Modbus数据通信
采用Modbus协议通讯时,每个控制器需要规定有自己的设备地址,能够通过设备地址识别信息。控制器的传输方式模式是ASCII和RTU。这两种模式对于标准的标准的Modbus网络都适用。Modicon控制器使用RS232C实行串行的Modbus。ARTU模式传输的数据是8位二进制字符数据通讯,通讯速度比较快,ASCII数据处理比SCII简单些,通讯速度比较慢。使用SCII可打印字符,对故障问题能及时进行检测。
Modbus协议需要对数据进行校验,数据通讯方式采用主从方式收发数据,主设备既可以和从设备单独通讯,也可以和从设备以广播方式通讯。其它设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。当主机发送命令时,从机只能作出响应。要是以单独方式通讯,从设备要响应消息,对于以广播方式查询的可以不需要作出响应。Modbus设备通讯使用主从技术,当通讯命令发送至仪器时,符合相应地址码的设备接通讯命令,读取信息,如果出现错误信息就不要发送任何信息;如果没有出现错误信息,就执行相应的任务,将执行结果返送给发送者。 2.4 人机交互
人机交互部件包括键盘、红外遥控器、LED或LCD显示。工作人员可以在现场对某个节点进行操作控制。如独立按键接线原理图所示的以按键输入为例,人机交互是人机交互界面通过串行接口与控制系统进行交互,发送按键信息或数据给控制系统,用户通过键盘可以方便操
