電氣自動(dòng)化專業(yè)題目是單片機(jī)及PLC交互應(yīng)答(485通訊) 模擬PLC接收

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目： _產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 類型：學(xué)生姓名： _學(xué) 號(hào)： _學(xué) 院： _專 業(yè)： _班 級(jí)： _學(xué)校指導(dǎo)教師：_企業(yè)指導(dǎo)教師：_年 月 日PLC與單片機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)摘 要將PLC與單片機(jī)相比較會(huì)發(fā)現(xiàn)，二者之間最主要的差異在于性能和用途上。就PLC來(lái)說(shuō)，強(qiáng)大的應(yīng)用運(yùn)行能力適合專業(yè)的工作，且具有較高的穩(wěn)定性和可操控性，在條件較差的環(huán)境下工作時(shí)也能保持穩(wěn)定的運(yùn)行。單片機(jī)的用途與PLC相似，由于其總質(zhì)量較輕、材料質(zhì)量較低等原因在對(duì)抗自然環(huán)境條件時(shí)存在一定的缺陷，但同時(shí)擁有的便捷性使單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用在普通電器和相對(duì)簡(jiǎn)單的工具上。在實(shí)際使用過(guò)程中，一般都是把兩者放在一起使用，把兩

2、者形成一個(gè)控制系統(tǒng)，這樣就既可以發(fā)揮自己的功能優(yōu)勢(shì)，還能發(fā)揮共同的優(yōu)勢(shì)。在將二者連接形成完整信息傳輸系統(tǒng)時(shí)所面臨的最困難的部分是串行通信。本文根據(jù)型號(hào)為S7-200的PLC串行通信的方式對(duì)上述連接方式進(jìn)行信息連接的嘗試和改進(jìn)，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行了明確的闡述。關(guān)鍵詞：PLC； 單片機(jī)；串行通信目 錄1. 緒論11.1單片機(jī)概述11.2 單片機(jī)的特點(diǎn)12. 西門子S7-200系列PLC硬件單元22.1 主機(jī)22.2 S7-200PLC的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 22.3 PLC通信網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介32.3.1 通信方式32.3.2 通信介質(zhì)32.3.3 PLC常用通信接口33.AT89C51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

3、33.1 硬件組成33.2 管腳說(shuō)明33.3 串行通信43.3.1特殊寄存器43.3.2波特率44. PLC與單片機(jī)的串行通信44.1 硬件分析44.1.1 S7-200系列PLC的自由口通信44.1.2 AT89C51單片機(jī)串行通信實(shí)現(xiàn)44.1.3 MAX485芯片44.2 通信原理54.2.1接口電路設(shè)計(jì)54.2.2通信協(xié)議設(shè)計(jì)54.2.3通信程序55. PLC與單片機(jī)通信實(shí)例76. 結(jié)論8參考文獻(xiàn)9致謝10IV1 緒論越來(lái)越多的高科技電子設(shè)備進(jìn)入我們的生活，在自動(dòng)化控制的今天，某公司生產(chǎn)了一種具有高性能，多功能的新設(shè)備，它是一種可以通過(guò)自動(dòng)化控制的設(shè)備，又可以叫做控制器。這種產(chǎn)品雖然有許

4、多優(yōu)質(zhì)的性能和高科技的技術(shù)支持，但是也存在弊端，如雖然能自動(dòng)控制但是不能很細(xì)致的通過(guò)一些性能的數(shù)據(jù)改變來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的改變，在構(gòu)造上缺少一些裝備零件等裝置。因此，為了在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)和提升，可以將產(chǎn)品上安裝PLC這個(gè)結(jié)構(gòu)，除此之外以及另一個(gè)結(jié)構(gòu)的安裝，這兩者共同作用可以改進(jìn)總體的控制水平，使其更先進(jìn)。這兩種結(jié)構(gòu)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)合可以提高控制系統(tǒng)的工作效率，節(jié)省消耗。以下我們主要探討一下通信技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)自由口的串行通信，最后達(dá)到控制目的。1.1單片機(jī)概述最初，單片機(jī)這個(gè)結(jié)構(gòu)的名詞是從英語(yǔ)中的一個(gè)專有名詞發(fā)展而來(lái)，慢慢的逐漸發(fā)展，它曾經(jīng)有過(guò)幾種不同的專業(yè)稱謂，進(jìn)而又逐漸發(fā)展，使其功能和作用

5、進(jìn)一步增強(qiáng)，原有的某些概念已經(jīng)不能完全概括它了，因此又出現(xiàn)了其它的名詞來(lái)取代它，并且慢慢的被人們接受和認(rèn)可，也因此單片機(jī)這個(gè)名詞被我們所默認(rèn)，提到單片機(jī)就能夠聯(lián)想到這個(gè)產(chǎn)品，并且除了中文的默認(rèn)外，它還有了默認(rèn)的專有英文詞匯，并且這兩種名詞到今天也在使用。1.2單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)主要有如下特點(diǎn)：1. 有優(yōu)異的性能價(jià)格比。2. 它還有很多除了我們提到的良好性能，這種結(jié)構(gòu)不但能使我們的總體設(shè)備更加先進(jìn)化，電子化，也會(huì)大大的提高性能，在很多種情況下都能排除各種不好的條件去運(yùn)作。也是由于它的內(nèi)部有很多復(fù)雜又高級(jí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓它具有這么強(qiáng)的功能，這也極大地方便了我們的工業(yè)電子業(yè)發(fā)展。3. 制功能強(qiáng)?，F(xiàn)在生

6、產(chǎn)的產(chǎn)品都是極其簡(jiǎn)化的，都帶有轉(zhuǎn)移指令，這樣就減少了整個(gè)設(shè)備的體積。很多的小的機(jī)器不用單獨(dú)的添加，增加了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力。這種型號(hào)的產(chǎn)品在市場(chǎng)中非常的受歡迎，相比其他的同類產(chǎn)品，有很多的優(yōu)點(diǎn)，是受到市場(chǎng)認(rèn)可的。4. 這個(gè)產(chǎn)品非常的節(jié)約電量，是一款環(huán)保的產(chǎn)品，符合國(guó)家的號(hào)召。并且攜帶方便，深受市場(chǎng)的好評(píng)。5. 在結(jié)構(gòu)設(shè)置上，采用了當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù)，做到最大化的節(jié)約空間。很多的線路問(wèn)題得到了有效的解決，不僅僅是節(jié)約了空間，還讓整個(gè)設(shè)備的保護(hù)措施做得更加的到位。不會(huì)產(chǎn)生一些由于長(zhǎng)時(shí)間的使用和環(huán)境因素造成的磨損、腐蝕的現(xiàn)象。6. 這種產(chǎn)品的系統(tǒng)是非常的專業(yè)化和智能化的，很多的設(shè)備都用到這個(gè)系統(tǒng)，并且具有

7、很強(qiáng)的應(yīng)用性能。2 西門子S7-200系列PLC硬件單元2.1 主機(jī)硬件的主機(jī)包含：電源、處理器、通信口和I/O接口。主要功能有：用于程序的實(shí)行；在設(shè)備放置處把信號(hào)收集回來(lái)；把收集的信號(hào)發(fā)送到控制臺(tái)。2.2 S7-200PLC的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 圖2.1：S7-200PLC的結(jié)構(gòu)2.3 PLC通信網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介2.3.1 通信方式PLC的通信方式主要是并行和串行兩種。2.3.2 通信介質(zhì)雙絞線、同軸電纜和光纜。2.3.3 PLC常用通信接口PLC通常使用的通信接口是串行通信，并且是不同步的，通信接口的標(biāo)準(zhǔn)有以下幾種：RS-232C、RS-422A和RS-485。3 AT89C51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)3.1

8、硬件組成1個(gè)CPU；分別是128B和4KB的數(shù)據(jù)寄存器；2個(gè)計(jì)時(shí)器；1個(gè)異步串口；4個(gè)可編程并行I/O口；26個(gè)特殊功能寄存器。3.2 管腳說(shuō)明圖3.1：管腳3.3 串行通信3.3.1特殊寄存器串行通信中特殊寄存器主要有以下幾種：SBUF，TCON，TMOD。3.3.2波特率方式0和方式2的波特率是固定不變的，方式0的波特率是fosc/12，方式2的波特率是fosc/64或者fosc/32。而關(guān)于方式1和方式3的波特率，則是根據(jù)定時(shí)器1的溢出速率來(lái)確定。定時(shí)器工作方式2工作的時(shí)候，定時(shí)器1的溢出率： 溢出率（計(jì)數(shù)速率）/(256TH1)4 PLC與單片機(jī)的串行通信4.1 硬件分析4.1.1 S

9、7-200系列PLC的自由口通信整個(gè)設(shè)備的信號(hào)輸出是非常的簡(jiǎn)潔的?？梢造`活的轉(zhuǎn)變。拋棄了傳統(tǒng)的復(fù)雜模式，只要按相應(yīng)的按鈕，就會(huì)行使相應(yīng)的功能，進(jìn)行信息的傳送，幾乎是一步到位，沒有中間的轉(zhuǎn)換過(guò)程，這種模式是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的。被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，市場(chǎng)上銷售的很多產(chǎn)品，都達(dá)不到這種效果，都還是以傳統(tǒng)的模式進(jìn)行信號(hào)的傳導(dǎo)。現(xiàn)在市場(chǎng)中還有一些其他的信息傳導(dǎo)模式，也是進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變，而且沒有這種方式直接，因此還是上一種數(shù)據(jù)處理更受到市場(chǎng)的認(rèn)可。 4.1.2 AT89C51單片機(jī)串行通信實(shí)現(xiàn)AT89C51采用中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，把模擬的東西轉(zhuǎn)變成數(shù)字，再經(jīng)過(guò)濾波，然后送到緩沖區(qū)，AT89C51單片機(jī)

10、最后由TTL電平輸出。 4.1.3 MAX485芯片MAX485芯片里有一個(gè)接受信號(hào)的儀器和一個(gè)使芯片運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)，通過(guò)芯片可以把TTL電平轉(zhuǎn)換成RS-485電平。4.2 通信原理4.2.1 接口電路設(shè)計(jì) 見圖4.1：圖4.1：接口電路4.2.2 通信協(xié)議設(shè)計(jì)1.傳輸波特率為9.6kbps；2.數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的形式為ASCII； 3.當(dāng)PLC收到數(shù)據(jù)后，RI顯示1，當(dāng)PLC發(fā)送ASCII碼時(shí)，TI顯示1。4.2.3通信程序1.單片機(jī)流程圖，如圖4.2圖4.2：?jiǎn)纹瑱C(jī)端程序的實(shí)現(xiàn)2.PLC流程圖，如圖4.3：圖4.3：PLC端程序流程圖的實(shí)現(xiàn)5 PLC與單片機(jī)通信實(shí)例 在自動(dòng)化電焊機(jī)控制系統(tǒng)和固定

11、長(zhǎng)度切割控制系統(tǒng)等電力系統(tǒng)，單片機(jī)把控制信息通過(guò)串口傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)PLC上，PLC又把數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理以及實(shí)行控制，這樣就大大提高了系統(tǒng)的工作效率。以煤氣警示系統(tǒng)為例：當(dāng)煤氣泄漏時(shí)會(huì)降低儲(chǔ)存設(shè)備中的壓力，此時(shí)設(shè)備中的壓力值傳達(dá)到PLC中形成泄漏信號(hào)，再由PLC將泄漏信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化傳遞到單片機(jī)中，最后由單片機(jī)形成報(bào)警提示吸引管理人員的注意并及時(shí)對(duì)煤氣儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和修復(fù)。另外，PLC的用途還有以下幾種方式：遙控打印機(jī)；調(diào)控變頻器；通過(guò)條碼閱讀器來(lái)錄入數(shù)據(jù)以此來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC和單片機(jī)的連接，之后進(jìn)行交換數(shù)據(jù)；在遙控器的使用上也有PLC?？偟膩?lái)說(shuō)應(yīng)用非常廣泛。6 結(jié) 論本文在研究型號(hào)S7-200的PL

12、C通信連接所需要的程序和工具時(shí)發(fā)現(xiàn)，PLC與單片機(jī)的連接以及進(jìn)行串行通信是可行的，并根據(jù)理論調(diào)整和實(shí)踐結(jié)果推出了多種連接方式，在工業(yè)的設(shè)備管理和工作監(jiān)督上取得了良好的反響。通過(guò)我們的驗(yàn)證可以得出這個(gè)方案是可行的，能夠適用于各種惡劣環(huán)境。參考文獻(xiàn)1 王福瑞單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，199806 2 李華MCS一51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，199307 3 李朝青PC機(jī)與單片機(jī)&DSP數(shù)據(jù)通信技術(shù)選編(1)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200312 4 劉金伍單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐M北京：北京航空航天大學(xué)

13、出版社，199508 5 劉大茂智能儀器：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199804 6 萬(wàn)福君，潘松峰單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用M合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，200101   7 美安格斯生串行端口大全M精英科技譯北京：中國(guó)電力出版社，200101致謝本方案從開始的選題到方案的最后確認(rèn)都是在XX老師的指導(dǎo)下完成的。XX老師在對(duì)待學(xué)習(xí)知識(shí)方面一直很嚴(yán)謹(jǐn)，他還是一個(gè)知識(shí)淵博、擁有獨(dú)特的想象力以及在學(xué)術(shù)方面獨(dú)特的思維，這些都深深的吸引著我，我將以老師為終生目標(biāo)，向老師學(xué)習(xí)。在四年的學(xué)習(xí)和生活期間，始終得到XX學(xué)院各位老師的無(wú)私幫助，在此深表感謝!