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嵌入式PLC芯片组的多路模拟量应用开发

作者:时间:2018-09-10来源:网络收藏

本文介绍了一种新的开发过程——的开发。以用户的应用为中心,软硬件可由用户根据工艺需要来裁剪,很好地满足了用户的个性化需求。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201809/388815.htm

关键词:PLC芯片组系统软件内核

如今工业控制产品已发展到一个追求个性化、差异化的阶段。传统的PLC产品已经无法满足更加细分化的市场需求,为了满足这种需求,出现了嵌入式PLC产品。

一、嵌入式PLC

嵌入式PLC是将PLC系统软件构建于控制器内,根据用户控制需要定制硬件,以PLC的应用方式解决对象控制问题的PLC。它由两部分组成:嵌入式PLC系统软件和芯片组

1、嵌入式PLC系统软件

嵌入式PLC系统软件将PLC语言(梯形图语言)、CAN总线嵌入到单片机中,使单片机的产品开发从使用汇编语言变为使用PLC梯形图语言,并具有CAN总线的互连特性。该系统软件具有以下特点:1.以梯形图语言为内核,添加了中断管理系统,能实现PLC无法实现的硬实时操作;2.强化运算能力,增加了CANBUS函数库、浮点数库、专家自整定PID、嵌入式WEB等,丰富了PLC的功能;3.提供开放式扩展结构,支持第三方开发扩展单元的接线;4.增加了网络互连功能,在远程端加载专用浏览器后,即可实现远程监控。
系统软件包括三个部分。
①嵌入式PLC内核: 它完成实时任务调度、梯形图语言解释、执行、通讯等基本功能,并提供二次开发驱动接口;
②二次开发驱动程序 通过系统软件提供的外挂任务,使用内核开发各种面向具体对象个性化、差异化的驱动程序;
③终端应用程序 指面向工艺流程控制的梯形图语言程序

2、嵌入式PLC芯片组

EASYCORE1.00是一个加载了嵌入式PLC系统软件的核心芯片组,作为一款加载了系统软件的硬件平台,可以用来设计通用和专用PLC。
1)芯片组基本性能:
①供电:+5V200mA,RAM掉电保护5年。
②CPU:C8051F040。
③嵌入扩展能力
●32I/O:可复用成SPI、I2C接口及外中断、外计数、AD等。
●4AD:12位精度,100KPS。
●2DA:12位精度,100KPS。
④通信接口
●CANBUS:系统软件管理,使用工具软件CANSet构建CANBUS总线网络。
●UART0:系统软件管理,用于梯形图编程、监控,支持人机界面及用户驱动程序下载。
●UART1:系统软件管理,用于下载CANBUS网络参数、构建RS485网络及支持第三方设备互连。
2)芯片组原理框图:

二、应用开发

基于加载了系统软件的核心芯片组,我们可以根据工艺需要来开发自己的嵌入式PLC产品。下面就介绍基于嵌入式PLC芯片组开发的16路输入的PLC产品(可输入标准信号或热电偶信号)。

1、硬件设计

硬件整体结构图如下:

AI0是芯片组内的一个AD转换通道,P1.0—P1.4作为模拟开关的通道控制线来进行16个模拟信号通道间的切换。

(1)信号采集电路
用AD公司的高精密放大器OP07构成模拟信号放大电路,OP07具有低输入偏移电压(10uV)、低漂移电压(0.2uV/℃)和宽范围的供电电压(±3V-±18V),可以很好地满足该产品的要求。在这里OP07由±5V供电,R18、R79作为调零电阻,输出电压由下式给出:Vout=Vin(1+R98/R56)。

(2)信号选择电路
选择16通道的模拟开关CD4067构成信号选择电路,A、B、C、D、INH接到芯片组的P1.0-P1.4引脚,做为模拟开关的通道选择控制信号。OUT引脚接到芯片组的AIN0,即第一个AD转换通道。

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