關(guān)鍵詞：單片機(jī);PLC ;仿真;控制

　　0 引言

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟和發(fā)展，微機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生了PLC 控制和單片機(jī)控制兩大分支。PLC 以其高可靠性，使用簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，以高價(jià)格占據(jù)了工業(yè)微控市場(chǎng);單片機(jī)又以其體積小，重量輕，價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品。本文主要闡述了應(yīng)用MCS-51 單片機(jī)仿真三菱FX2N-16MR-001 型號(hào)PLC 控制的原理。

　　1 單片機(jī)與PLC 的聯(lián)系與區(qū)別

　　1.1 基本結(jié)構(gòu)

　　單片機(jī)是將計(jì)算機(jī)的基本環(huán)節(jié)：如CPU，存儲(chǔ)器，總線，輸入輸出接口等，采用集成電路技術(shù)集成在一塊硅基片上。因此，從控制的觀點(diǎn)，我們也常稱它為單片控制器。PLC 的硬件系統(tǒng)主要由五部分組成：CPU、存儲(chǔ)器模塊、輸入輸出模塊、編程器、電源。

　　CPU 是兩者的控制中樞，起運(yùn)算和控制的作用。存儲(chǔ)器主要功能是存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。單片機(jī)一般都是將已設(shè)計(jì)好的程序固化在存儲(chǔ)器中。PLC 對(duì)于不同控制系統(tǒng)的程序可將存儲(chǔ)器中的程序清除重新編寫。它是使用編程器進(jìn)行編程，現(xiàn)在一般都使用個(gè)人電腦進(jìn)行編程，將編寫好的程序通過(guò)編程電纜下載到PLC 的用戶存儲(chǔ)器中。單片機(jī)的工作電源是直流5V，PLC 內(nèi)部有一個(gè)專用的開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源，將交/ 直流供電電源轉(zhuǎn)換為PLC 內(nèi)部電路需要的工作電源(5V 直流)。

　　PLC 目前大量的應(yīng)用單片機(jī)制成，PLC 是單片機(jī)在繼電器控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

　　1.2 工作原理

　　單片機(jī)和PLC 的基本工作原理是一樣的，即：

　　1)從輸入接口接收來(lái)自外界的信息存入存儲(chǔ)器。這些信息主要包括兩部分的來(lái)源一部分是來(lái)自于諸如溫度、壓力等傳感器的信息;另一部分是來(lái)自人工干預(yù)的一些手動(dòng)信息，如開(kāi)關(guān)、按鈕等;

　　2)CPU 根據(jù)存儲(chǔ)器中的程序?qū)斎氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行高速運(yùn)算處理;

　　3)將運(yùn)算處理的結(jié)果通過(guò)輸出接口送去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如繼電器，電機(jī)，燈泡等。上面3 步不斷重復(fù)，即系統(tǒng)中的微電腦不斷監(jiān)視著各種信息，并及時(shí)做出不同的處理使系統(tǒng)正常運(yùn)行。

　　1.3 應(yīng)用場(chǎng)合

　　由于單片機(jī)體積小，功能強(qiáng)，因而廣泛用于電子設(shè)備中做控制器之用。目前，大到導(dǎo)彈火箭國(guó)防尖端武器，小至電視機(jī)微波爐等現(xiàn)代家用電器，都運(yùn)用單片機(jī)作為控制器。PLC 一般用于工業(yè)控制領(lǐng)域。

　　2 單片機(jī)仿真PLC 的原理

　　硬件仿真的原理：

　　1)輸入輸出模塊

　　單片機(jī)具有最簡(jiǎn)單的輸入輸出結(jié)構(gòu)，PLC 的輸入/ 輸出接口部分采取了光電隔離、濾波等抗干擾技術(shù)措施，具有很高的可靠性。

　　所以單片機(jī)仿真PLC 時(shí)，單片機(jī)的作為輸入的接口應(yīng)按照實(shí)際應(yīng)用需要接有光電耦合器隔離、消除抖動(dòng)及噪聲的RC 濾波器、電平轉(zhuǎn)換等部分。PLC 的輸出模塊可以有晶體管輸出型、繼電器輸出型、晶閘管輸出型等，如仿真繼電器輸出型PLC 時(shí)，作為單片機(jī)輸出口的部分也可接上光電耦合電路和驅(qū)動(dòng)電路，控制繼電器。

　　2)接口電路

　　PLC 是可通過(guò)計(jì)算機(jī)直接編程下載的。單片機(jī)仿真PLC 時(shí)，由于單片機(jī)內(nèi)部是TTL 電平，計(jì)算機(jī)采用的是232 電平。為了能與計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行通信，系統(tǒng)可擴(kuò)展RS-232C 接口電路。單片機(jī)的RXD 和TXD 信號(hào)經(jīng)RS-232C 電平變換后接至9 芯插座。由此可與計(jì)算機(jī)機(jī)進(jìn)行串行通信。一方面，在編程狀態(tài)時(shí)，可接收PC機(jī)上梯形圖匯編程序編譯結(jié)果的指令代碼，并存入程序存儲(chǔ)器;另一方面，在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可將I/O 口的狀態(tài)和處理結(jié)果實(shí)時(shí)地發(fā)送給上位機(jī)。

　　3 軟件仿真的原理

　　由于單片機(jī)具有布爾代數(shù)指令，特別是其中的位操作的邏輯指令，可以用這些位操作邏輯指令來(lái)替換PLC 梯形圖中的對(duì)應(yīng)的基本邏輯指令。例如：可以用MCS-52 的位與指令來(lái)替換PLC 的接點(diǎn)串聯(lián)指令，可以用MCS-52 的位或指令來(lái)替換PLC 的接點(diǎn)并聯(lián)指令。下面以MCS-52 單片機(jī)仿真日本三菱FX2N 系列PLC 為例，將在仿真過(guò)程中經(jīng)常用到的可以替換的指令用表列出。

　　4 實(shí)現(xiàn)仿真的意義

PLC 由于可靠性高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格較為昂貴。單片機(jī)價(jià)格低廉，應(yīng)此我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中可以用單片機(jī)仿真PLC，一方面可以為學(xué)校節(jié)約資金，另一方面這樣不僅使學(xué)生分別掌握PLC梯形圖和單片機(jī)的編程，更能理解單片機(jī)和PLC 的聯(lián)系和本質(zhì)區(qū)別。

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