單片機作為PLC的新用法

1引言

可編程控制器（PLC）是微機技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型控制器。它的高可靠性、簡單直觀易于掌握的編程方式，以及越來越完善的功能，使得它在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，特別是在特定場合以及大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中使用。但它也存在一些不足：內(nèi)存有限，編程優(yōu)化調(diào)試困難；價格高；針對性差。當環(huán)境條件尚好，控制量不大，控制邏輯不復(fù)雜，控制要求不高時，它的優(yōu)勢不但不能完全發(fā)揮出來，而且會使控制系統(tǒng)成本提高。

鑒于此，根據(jù)不同的控制目的，按照PLC的工作方式及控制理念，設(shè)計有針對性的小規(guī)模經(jīng)濟型控制系統(tǒng)，具有明顯的實用性。

單片機具有較強的開關(guān)量邏輯記憶、判斷，數(shù)據(jù)運算、處理能力，并具有體積小、功能多樣化、可靠性高、價格低等特點。所以，可以利用單片機通過增加一些輸入輸入電路，構(gòu)成一個微機PLC，完成各種自動控制。微機PLC的優(yōu)點在于：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、造價低、針對性強，在設(shè)計時完全按照需要擴充I/O接口，選擇輸入輸出電路與裝置的類型以及內(nèi)存容量，可以更加方便靈活地構(gòu)成自己適用的控制系統(tǒng)，沒有不必要的浪費，而且在控制性能方面仍能保持PLC的優(yōu)勢。

2微機PLC的系統(tǒng)構(gòu)成

開關(guān)量邏輯和順序控制是PLC的最基本應(yīng)用范圍，可用PLC取代傳統(tǒng)繼電控制、順序控制等，如組合機床的加工過程自動控制一般可由PLC完成。我們在此給出一個組合機床的控制系統(tǒng)實例，該組合機床具有多刀同時工作且工作自動循環(huán)的功能，控制它的是一個由單片機外加輸入輸出電路所構(gòu)成的微機PLC。該系統(tǒng)不但完全可以實現(xiàn)對機床的開關(guān)量邏輯和順序控制，而且具備PLC系統(tǒng)對各種開關(guān)量邏輯和順序控制的特性。其硬件結(jié)構(gòu)原理圖見圖1，軟件流程圖見圖2。

根據(jù)輸入輸出信號的點數(shù)，擴充了若干個I/O接口，接口采用8255A。按照實際應(yīng)用需要，輸入電路應(yīng)具有光電耦合器隔離、消除抖動及噪聲的RC濾波器、電平轉(zhuǎn)換等，在此例中，它將多個行程開關(guān)、壓力繼電器的狀態(tài)信號輸入。輸出電路可以有晶體管輸出型、繼電器輸出型、靜閘管輸出型等，在此例中采用了直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器，用于控制電磁鐵的通斷電與電機的啟停。

系統(tǒng)軟件設(shè)計采用了PLC的循環(huán)掃描工作方式，這種串行工作方式避免了繼電器控制系統(tǒng)中觸點競爭和時序分配的問題。為了配合這種工作方式，系統(tǒng)在內(nèi)存中開辟有I/O映象區(qū)，存放現(xiàn)場數(shù)據(jù)和運算處理結(jié)果。每個掃描周期分為輸入采樣、邏輯關(guān)系處理和數(shù)據(jù)刷新、輸出控制三個階段。在輸入采樣階段，順序讀入所有機床開關(guān)量輸入信號（系統(tǒng)各工步的動作主令信號），并將讀入的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中所對應(yīng)的輸入映象寄存器，緊接著對輸入輸出映象寄存器數(shù)據(jù)與狀態(tài)進行邏輯運算與處理，并根據(jù)結(jié)果刷新輸出映象寄存器的內(nèi)容。在輸出控制階段，將輸出映象寄存器中的狀態(tài)以控制信號的形式送到輸出接口電路，去控制外部負載。

3結(jié)束語

利用單片機實現(xiàn)PLC功能的新方法對于舊設(shè)備自動化改造與利用、機床自動控制以及小型自控系統(tǒng)都有著一定的參考價值和廣闊的應(yīng)用前景。