[發明專利]一種基于STC單片機的嵌入式PLC系統

有效

• 申請號: 201310248227.3
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN103345193A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 郭奔;李漢瑩;朱輝平
• 申請（專利權）人: 浙江中煙工業有限責任公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 王從友

技術領域

本發明涉及一種工控可編程邏輯裝置，尤其涉及一種以STC12系列單片機作為控制核心的嵌入式PLC系統。

背景技術

可編程邏輯控制器（Programmable?Logic?Controller,縮寫PLC）被廣泛應用于工業自動控制領域中，其方便靈活的控制方式得到了普遍的認可。PLC已有幾十年的發展和廣泛的應用，其技術發展較快，也較成熟。目前市場上的主流PLC產品可靠性和穩定性較高，但成本昂貴。在一些控制要求相對不高的場合，采用現有的PLC????產品構建的控制系統僅利用了PLC很少的資源和功能，無意造成了生產成本的增加。同時，許多廠家針對自己產品獨有開發工具和高級編程語言，通用性差。因此，使新型PLC支持通用編程語言的開發可降低工程師開發成本和難度。

STC12C5201AD系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機，不僅指令系統完全兼容傳統8051單片機，而且速度快8-12倍，內部集成MX810專用復位電路，2路PWM，8路8位A/D轉換，片上資源豐富，在現有PLC基本功能基礎上可拓展其他功能；同時也支持GX-DEVELOPER?7軟件梯形圖語言直接編輯轉換后下載。

發明內容

為了解決現有PLC系統的成本問題，本發明的目的在于提供一種基于STC單片機的嵌入式PLC系統。該系統其硬件成本較低，可靠性強；由于以最小系統為中心，可擴展各種功能板，因此定制性強，擴展靈活。

為了實現上述的目的，本發明采用了以下的技術方案：

一種基于STC單片機的嵌入式PLC系統，該系統包括STC12C5201AD單片機、直流電源模塊、光電耦合輸入模塊和模擬量輸入模塊、繼電器輸出模塊、晶閘管輸出模塊、編程下載模塊、Can總線通訊模塊；所述的STC12C5201AD單片機包括芯片和外部電路，外部電路由復位電路和晶振電路構成；所述的芯片內嵌的系統程序包括編程模塊和控制模塊，編程模塊包括主函數以及實現預定指令功能的子函數庫，該主函數經編譯后鏈接調用的功能子函數庫，并通過編程軟件將上述主函數和功能子函數庫進行解釋和重構，以根據用戶的編程數據產生對應的控制指令；所述的控制模塊在固定的周期內采集光電耦合輸入模塊和模擬量輸入模塊的狀態，并根據該編程模塊生成的控制指令進行集中的程序處理，最后采用統一刷新輸出的方式控制繼電器輸出模塊和晶閘管輸出模塊的狀態；所述的直流電源模塊選用B2405S?1W芯片作為線性降壓型DC-DC轉換器，在輸入和輸出端并聯大容量的電解電容和用于高頻濾波的獨石電容來消除電磁干擾；所述的光電耦合輸入模塊，采用光電隔離的措施來實現，在入口接線端使用電阻對其進行分壓，然后再用普通?TLP521?光電隔離后直接接入到STC12C5201AD單片機的管腳上進行采樣；所述的模擬量輸入模塊利用STC12C5201AD單片機自身內部8位ADC對輸入進行轉換；所述的繼電器輸出模塊選用S8050晶閘管來對輸出電路進行放大；所述的晶閘管輸出模塊，通過繼電器UNL2003?達林頓管內部線圈來控制其輸出狀態；所述的編程下載模塊，分別選用MAX232CPE芯片和MAX485CPA芯片作為RS232串口和RS485串口的硬件驅動；所述的Can總線通訊模塊選用SJA1000芯片，CAN總線收發器選用82C250芯片，通過光電耦合器6N137芯片與SJA1000芯片連接以提高總線驅動能力。

作為進一步改進，所述的復位電路選用上電自動復位，是利用?RC?充電來實現的，上電延時時間由?R1、C3的值來確定；振蕩電路選用11.0952M的外部晶振和電容使系統時鐘和串口波特率更精確。

作為進一步改進，所述的STC12C5201AD單片機的E2PROM區通過模擬量輸入模塊使用STC_ISP軟件直接下載寫入上位機HEX格式的程序。作為優選，所述的HEX程序直接在Keil?uVision2軟件環境下編程C語言或匯編語言得到；或者使用梯形圖語言在GX-DEVELOPER?7軟件上得到PWM文件，再經過PWM-HEX的格式轉換得到HEX文件。

作為進一步改進，所述的STC12C5201AD單片機管腳上同時設計有指示光電耦合輸入模塊工作狀態的LED狀態指示電路。

作為進一步改進，所述的模擬量輸入模塊還包括分壓電阻和濾波電容構成的電路。

作為進一步改進，該系統設計開關選擇模擬量輸入模塊或光電耦合輸入模塊輸入。

作為進一步改進，在82C250芯片RS管腳下拉電阻。