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基于AR嘞CAN总线的嵌入式PLC设计

作者:时间:2012-02-16来源:网络收藏

开关量输出电路是与外部连接的输出通道,通过它向外部现场执行部件输出相应的控制信号。开关量输出通常有晶体管输出和继电器输出两种形式。本中,开关量输出电路采用了13路继电器输出,器件选用松乐SRD-24VDC-SL-C,继电器输出电路可用于直流负载,也可用于交流负载,它特别适合于对动作时间和工作频率要求不高的场合。其电路图如图3所示。D1为稳压二极管1N4148,因为直流继电器的线圈在断开时会产生反向电动势,这时需要在继电器两极并接一个1N4148来进行快速放电。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/149655.htm

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2.2 模拟量输入模块
模拟量输入电路的主要功能是把现场测量到的模拟量信号转变成可以处理的数字量信号。A/D转换器是模拟量输入电路的主要器件,STM32微控制器内部含有8路10位A/D转换器,配合信号调理电路以及相应的控制电路,可以完成模拟量的采样和转换。转换后的数字量由CPU读入PLC系统的输入映像缓冲区,从而完成对模拟量的采集。
中,模拟量输入电路有8路4~20mA电流输入。4~20mA直流信号制是国际电工委员会(IEC)制定的过程控制系统用模拟信号标准。在工业现场,如果采集的信号经调理后是电压信号并且进行长线传输,会产生以下问题:第一,由于传输的信号是电压信号,传输线会很容易受到噪声的干扰;第二,传输线的分布电阻会产生电压降。为了解决上述问题和避开相关噪声的影响,工业现场大量采用电流来传输信号。
2.3 接口电路
是一种支持分布式实时控制的串行通信网络,采用对通信数据进行编码的方式,使得上的节点数量理论上几乎不受限制。然而实际上,CAN总线上的节点数量不宜超过100个。每一个PLC通过CAN总线实现与上位机的通信,传输距离可达10km,通信速率高、可靠性高、抗干扰能力强。由于STM32F103X内部已集成CAN总线控制器,因此只需要外接CAN收发器即可,使得电路更加简洁而且成本更低,同时可靠性得以提高。CAN收发器采用TI公司的SN65HVD230供电电压为3.3V的CAN总线收发器,该收发器采用差分收发方式,最高速率可达1Mb/s,具有高抗电磁干扰、CAN总线保护、斜率控制等特点,电气连接简单,使用方便,完全满足工业级产品的技术要求。通信接口电路如图4所示。

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3 系统软件
由于PLC在工业控制方面的实时性和稳定性要求,选用μC/OS-II操作系统来管理任务调度。μC/OS-II是一个专为嵌入式应用设计,优先级调度的抢占式实时操作系统内核,它包含了任务调度、任务管理、时间管理、任务间通信与同步等功能。各任务之间通过信号量、邮箱和消息队列实现相互间的数据交换和同步。
本系统软件部分由下位机控制程序和上位机监控程序两部分组成。前者主要负责读取开关量和模拟量的输入数据,控制开关量输出,并且负责通过CAN总线将数据上传给上位机,以及接收来自上位机的命令;后者则通过人机交互界面来监控嵌入式PLC的状态。系统需要先完成μC/OS-II操作系统的移植,然后利用μC/OS-II操作系统提供的API函数以及M微控制器集成开发工具Keil开发嵌入式PLC系统的控制程序。

linux操作系统文章专题:linux操作系统详解(linux不再难懂)


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