單片機(jī)作為PLC的新用法

摘  要：簡述了單片機(jī)作為可編程控制器的一種新方法，介紹了微機(jī)PLC的硬件系統(tǒng)構(gòu)成原理以及軟件設(shè)計(jì)思想。
關(guān)鍵詞：單片機(jī) 可編程控制器 自動(dòng)控制
1引言
  可編程控制器（PLC）是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器。它的高可靠性、簡單直觀易于掌握的編程方式，以及越來越完善的功能，使得它在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，特別是在特定場合以及大規(guī)模控制系統(tǒng)中使用。但它也存在一些不足：內(nèi)存有限，編程優(yōu)化調(diào)試?yán)щy；價(jià)格高；針對(duì)性差。當(dāng)環(huán)境條件尚好，控制量不大，控制邏輯不復(fù)雜，控制要求不高時(shí)，它的優(yōu)勢(shì)不但不能完全發(fā)揮出來，而且會(huì)使控制系統(tǒng)成本提高。

   鑒于此，根據(jù)不同的控制目的，按照PLC的工作方式及控制理念，設(shè)計(jì)有針對(duì)性的小規(guī)模經(jīng)濟(jì)型控制系統(tǒng)，具有明顯的實(shí)用性。

   單片機(jī)具有較強(qiáng)的開關(guān)量邏輯記憶、判斷，數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理能力，并具有體積小、功能多樣化、可靠性高、價(jià)格低等特點(diǎn)。所以，可以利用單片機(jī)通過增加一些輸入輸入電路，構(gòu)成一個(gè)微機(jī)PLC，完成各種自動(dòng)控制。微機(jī)PLC的優(yōu)點(diǎn)在于：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、造價(jià)低、針對(duì)性強(qiáng)，在設(shè)計(jì)時(shí)完全按照需要擴(kuò)充I/O接口，選擇輸入輸出電路與裝置的類型以及內(nèi)存容量，可以更加方便靈活地構(gòu)成自己適用的控制系統(tǒng)，沒有不必要的浪費(fèi)，而且在控制性能方面仍能保持PLC的優(yōu)勢(shì)。

2微機(jī)PLC的系統(tǒng)構(gòu)成

   開關(guān)量邏輯和順序控制是PLC的*基本應(yīng)用范圍，可用PLC取代傳統(tǒng)繼電控制、順序控制等，如組合機(jī)床的加工過程自動(dòng)控制一般可由PLC完成。我們?cè)诖私o出一個(gè)組合機(jī)床的控制系統(tǒng)實(shí)例，該組合機(jī)床具有多刀同時(shí)工作且工作自動(dòng)循環(huán)的功能，控制它的是一個(gè)由單片機(jī)外加輸入輸出電路所構(gòu)成的微機(jī)PLC。該系統(tǒng)不但完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的開關(guān)量邏輯和順序控制，而且具備PLC系統(tǒng)對(duì)各種開關(guān)量邏輯和順序控制的特性。其硬件結(jié)構(gòu)原理圖見圖1，軟件流程圖見圖2。

       根據(jù)輸入輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，擴(kuò)充了若干個(gè)I/O接口，接口采用8255A。按照實(shí)際應(yīng)用需要，輸入電路應(yīng)具有光電耦合器隔離、消除抖動(dòng)及噪聲的RC濾波器、電平轉(zhuǎn)換等，在此例中，它將多個(gè)行程開關(guān)、壓力繼電器的狀態(tài)信號(hào)輸入。輸出電路可以有晶體管輸出型、繼電器輸出型、靜閘管輸出型等，在此例中采用了直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器，用于控制電磁鐵的通斷電與電機(jī)的啟停。

   系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用了PLC的循環(huán)掃描工作方式，這種串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點(diǎn)競爭和時(shí)序分配的問題。為了配合這種工作方式，系統(tǒng)在內(nèi)存中開辟有I/O映象區(qū)，存放現(xiàn)場數(shù)據(jù)和運(yùn)算處理結(jié)果。每個(gè)掃描周期分為輸入采樣、邏輯關(guān)系處理和數(shù)據(jù)刷新、輸出控制三個(gè)階段。在輸入采樣階段，順序讀入所有機(jī)床開關(guān)量輸入信號(hào)（系統(tǒng)各工步的動(dòng)作主令信號(hào)），并將讀入的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中所對(duì)應(yīng)的輸入映象寄存器，緊接著對(duì)輸入輸出映象寄存器數(shù)據(jù)與狀態(tài)進(jìn)行邏輯運(yùn)算與處理，并根據(jù)結(jié)果刷新輸出映象寄存器的內(nèi)容。在輸出控制階段，將輸出映象寄存器中的狀態(tài)以控制信號(hào)的形式送到輸出接口電路，去控制外部負(fù)載。

3結(jié)束語

   利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)PLC功能的新方法對(duì)于舊設(shè)備自動(dòng)化改造與利用、機(jī)床自動(dòng)控制以及小型自控系統(tǒng)都有著一定的參考價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。