[實用新型]基于STC單片機的嵌入式PLC硬件裝置

有效

• 申請號: 201320357432.9
• 申請日: 2013-06-19
• 公開（公告）號: CN203338071U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 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

本實用新型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硬件裝置。

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，本實用新型的目的在于提供基于STC單片機的嵌入式PLC硬件裝置。該裝置其硬件成本較低，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，本實用新型采用了以下的技術方案：

基于STC單片機的嵌入式PLC硬件裝置，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；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。

本實用新型由于選用STC12系列單片機作為核心進行構建，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。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型單片機引腳示意圖和復位電路、晶振電路圖。

圖3為本實用新型直流電源模塊電路圖。

圖4為本實用新型光電耦合輸入和模擬量輸入電路圖。

圖5為本實用新型繼電器/晶閘管輸出電路圖。

圖6為本實用新型ISP編程電路圖。