電氣自動化專業(yè)題目是單片機與PLC交互應(yīng)答(485通訊) 模擬PLC接收

1、畢業(yè)設(shè)計說明書題目： _產(chǎn)品設(shè)計工藝設(shè)計方案設(shè)計 類型：學(xué)生姓名： _學(xué) 號： _學(xué) 院： _專 業(yè)： _班 級： _學(xué)校指導(dǎo)教師：_企業(yè)指導(dǎo)教師：_年 月 日PLC與單片機串行通信的實現(xiàn)摘 要將PLC與單片機相比較會發(fā)現(xiàn)，二者之間最主要的差異在于性能和用途上。就PLC來說，強大的應(yīng)用運行能力適合專業(yè)的工作，且具有較高的穩(wěn)定性和可操控性，在條件較差的環(huán)境下工作時也能保持穩(wěn)定的運行。單片機的用途與PLC相似，由于其總質(zhì)量較輕、材料質(zhì)量較低等原因在對抗自然環(huán)境條件時存在一定的缺陷，但同時擁有的便捷性使單片機可以廣泛應(yīng)用在普通電器和相對簡單的工具上。在實際使用過程中，一般都是把兩者放在一起使用，把兩

2、者形成一個控制系統(tǒng)，這樣就既可以發(fā)揮自己的功能優(yōu)勢，還能發(fā)揮共同的優(yōu)勢。在將二者連接形成完整信息傳輸系統(tǒng)時所面臨的最困難的部分是串行通信。本文根據(jù)型號為S7-200的PLC串行通信的方式對上述連接方式進行信息連接的嘗試和改進，并根據(jù)實際情況對通信協(xié)議進行了明確的闡述。關(guān)鍵詞：PLC； 單片機；串行通信目 錄1. 緒論11.1單片機概述11.2 單片機的特點12. 西門子S7-200系列PLC硬件單元22.1 主機22.2 S7-200PLC的主要結(jié)構(gòu)特點 22.3 PLC通信網(wǎng)絡(luò)簡介32.3.1 通信方式32.3.2 通信介質(zhì)32.3.3 PLC常用通信接口33.AT89C51單片機的硬件結(jié)構(gòu)

3、33.1 硬件組成33.2 管腳說明33.3 串行通信43.3.1特殊寄存器43.3.2波特率44. PLC與單片機的串行通信44.1 硬件分析44.1.1 S7-200系列PLC的自由口通信44.1.2 AT89C51單片機串行通信實現(xiàn)44.1.3 MAX485芯片44.2 通信原理54.2.1接口電路設(shè)計54.2.2通信協(xié)議設(shè)計54.2.3通信程序55. PLC與單片機通信實例76. 結(jié)論8參考文獻9致謝10IV1 緒論越來越多的高科技電子設(shè)備進入我們的生活，在自動化控制的今天，某公司生產(chǎn)了一種具有高性能，多功能的新設(shè)備，它是一種可以通過自動化控制的設(shè)備，又可以叫做控制器。這種產(chǎn)品雖然有許

4、多優(yōu)質(zhì)的性能和高科技的技術(shù)支持，但是也存在弊端，如雖然能自動控制但是不能很細致的通過一些性能的數(shù)據(jù)改變來實現(xiàn)功能的改變，在構(gòu)造上缺少一些裝備零件等裝置。因此，為了在此基礎(chǔ)上進一步改進和提升，可以將產(chǎn)品上安裝PLC這個結(jié)構(gòu)，除此之外以及另一個結(jié)構(gòu)的安裝，這兩者共同作用可以改進總體的控制水平，使其更先進。這兩種結(jié)構(gòu)具有很多的優(yōu)點，它們的結(jié)合可以提高控制系統(tǒng)的工作效率，節(jié)省消耗。以下我們主要探討一下通信技術(shù)如何實現(xiàn)自由口的串行通信，最后達到控制目的。1.1單片機概述最初，單片機這個結(jié)構(gòu)的名詞是從英語中的一個專有名詞發(fā)展而來，慢慢的逐漸發(fā)展，它曾經(jīng)有過幾種不同的專業(yè)稱謂，進而又逐漸發(fā)展，使其功能和作用

5、進一步增強，原有的某些概念已經(jīng)不能完全概括它了，因此又出現(xiàn)了其它的名詞來取代它，并且慢慢的被人們接受和認可，也因此單片機這個名詞被我們所默認，提到單片機就能夠聯(lián)想到這個產(chǎn)品，并且除了中文的默認外，它還有了默認的專有英文詞匯，并且這兩種名詞到今天也在使用。1.2單片機的特點單片機主要有如下特點：1. 有優(yōu)異的性能價格比。2. 它還有很多除了我們提到的良好性能，這種結(jié)構(gòu)不但能使我們的總體設(shè)備更加先進化，電子化，也會大大的提高性能，在很多種情況下都能排除各種不好的條件去運作。也是由于它的內(nèi)部有很多復(fù)雜又高級的結(jié)構(gòu)設(shè)計，讓它具有這么強的功能，這也極大地方便了我們的工業(yè)電子業(yè)發(fā)展。3. 制功能強?，F(xiàn)在生

6、產(chǎn)的產(chǎn)品都是極其簡化的，都帶有轉(zhuǎn)移指令，這樣就減少了整個設(shè)備的體積。很多的小的機器不用單獨的添加，增加了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力。這種型號的產(chǎn)品在市場中非常的受歡迎，相比其他的同類產(chǎn)品，有很多的優(yōu)點，是受到市場認可的。4. 這個產(chǎn)品非常的節(jié)約電量，是一款環(huán)保的產(chǎn)品，符合國家的號召。并且攜帶方便，深受市場的好評。5. 在結(jié)構(gòu)設(shè)置上，采用了當(dāng)今最先進的技術(shù)，做到最大化的節(jié)約空間。很多的線路問題得到了有效的解決，不僅僅是節(jié)約了空間，還讓整個設(shè)備的保護措施做得更加的到位。不會產(chǎn)生一些由于長時間的使用和環(huán)境因素造成的磨損、腐蝕的現(xiàn)象。6. 這種產(chǎn)品的系統(tǒng)是非常的專業(yè)化和智能化的，很多的設(shè)備都用到這個系統(tǒng)，并且具有

7、很強的應(yīng)用性能。2 西門子S7-200系列PLC硬件單元2.1 主機硬件的主機包含：電源、處理器、通信口和I/O接口。主要功能有：用于程序的實行；在設(shè)備放置處把信號收集回來；把收集的信號發(fā)送到控制臺。2.2 S7-200PLC的主要結(jié)構(gòu)特點 圖2.1：S7-200PLC的結(jié)構(gòu)2.3 PLC通信網(wǎng)絡(luò)簡介2.3.1 通信方式PLC的通信方式主要是并行和串行兩種。2.3.2 通信介質(zhì)雙絞線、同軸電纜和光纜。2.3.3 PLC常用通信接口PLC通常使用的通信接口是串行通信，并且是不同步的，通信接口的標(biāo)準(zhǔn)有以下幾種：RS-232C、RS-422A和RS-485。3 AT89C51單片機的硬件結(jié)構(gòu)3.1

8、硬件組成1個CPU；分別是128B和4KB的數(shù)據(jù)寄存器；2個計時器；1個異步串口；4個可編程并行I/O口；26個特殊功能寄存器。3.2 管腳說明圖3.1：管腳3.3 串行通信3.3.1特殊寄存器串行通信中特殊寄存器主要有以下幾種：SBUF，TCON，TMOD。3.3.2波特率方式0和方式2的波特率是固定不變的，方式0的波特率是fosc/12，方式2的波特率是fosc/64或者fosc/32。而關(guān)于方式1和方式3的波特率，則是根據(jù)定時器1的溢出速率來確定。定時器工作方式2工作的時候，定時器1的溢出率： 溢出率（計數(shù)速率）/(256TH1)4 PLC與單片機的串行通信4.1 硬件分析4.1.1 S

9、7-200系列PLC的自由口通信整個設(shè)備的信號輸出是非常的簡潔的?？梢造`活的轉(zhuǎn)變。拋棄了傳統(tǒng)的復(fù)雜模式，只要按相應(yīng)的按鈕，就會行使相應(yīng)的功能，進行信息的傳送，幾乎是一步到位，沒有中間的轉(zhuǎn)換過程，這種模式是當(dāng)今世界上最先進的。被廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域，市場上銷售的很多產(chǎn)品，都達不到這種效果，都還是以傳統(tǒng)的模式進行信號的傳導(dǎo)。現(xiàn)在市場中還有一些其他的信息傳導(dǎo)模式，也是進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變，而且沒有這種方式直接，因此還是上一種數(shù)據(jù)處理更受到市場的認可。 4.1.2 AT89C51單片機串行通信實現(xiàn)AT89C51采用中斷方式進行數(shù)據(jù)查詢，把模擬的東西轉(zhuǎn)變成數(shù)字，再經(jīng)過濾波，然后送到緩沖區(qū)，AT89C51單片機

10、最后由TTL電平輸出。 4.1.3 MAX485芯片MAX485芯片里有一個接受信號的儀器和一個使芯片運轉(zhuǎn)的驅(qū)動，通過芯片可以把TTL電平轉(zhuǎn)換成RS-485電平。4.2 通信原理4.2.1 接口電路設(shè)計 見圖4.1：圖4.1：接口電路4.2.2 通信協(xié)議設(shè)計1.傳輸波特率為9.6kbps；2.數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的形式為ASCII； 3.當(dāng)PLC收到數(shù)據(jù)后，RI顯示1，當(dāng)PLC發(fā)送ASCII碼時，TI顯示1。4.2.3通信程序1.單片機流程圖，如圖4.2圖4.2：單片機端程序的實現(xiàn)2.PLC流程圖，如圖4.3：圖4.3：PLC端程序流程圖的實現(xiàn)5 PLC與單片機通信實例 在自動化電焊機控制系統(tǒng)和固定

11、長度切割控制系統(tǒng)等電力系統(tǒng)，單片機把控制信息通過串口傳輸?shù)揭粋€或多個PLC上，PLC又把數(shù)據(jù)進行集中處理以及實行控制，這樣就大大提高了系統(tǒng)的工作效率。以煤氣警示系統(tǒng)為例：當(dāng)煤氣泄漏時會降低儲存設(shè)備中的壓力，此時設(shè)備中的壓力值傳達到PLC中形成泄漏信號，再由PLC將泄漏信號進行轉(zhuǎn)化傳遞到單片機中，最后由單片機形成報警提示吸引管理人員的注意并及時對煤氣儲存設(shè)備進行調(diào)整和修復(fù)。另外，PLC的用途還有以下幾種方式：遙控打印機；調(diào)控變頻器；通過條碼閱讀器來錄入數(shù)據(jù)以此來實現(xiàn)PLC和單片機的連接，之后進行交換數(shù)據(jù)；在遙控器的使用上也有PLC?？偟膩碚f應(yīng)用非常廣泛。6 結(jié) 論本文在研究型號S7-200的PL

12、C通信連接所需要的程序和工具時發(fā)現(xiàn)，PLC與單片機的連接以及進行串行通信是可行的，并根據(jù)理論調(diào)整和實踐結(jié)果推出了多種連接方式，在工業(yè)的設(shè)備管理和工作監(jiān)督上取得了良好的反響。通過我們的驗證可以得出這個方案是可行的，能夠適用于各種惡劣環(huán)境。參考文獻1 王福瑞單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，199806 2 李華MCS一51系列單片機實用接口技術(shù)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，199307 3 李朝青PC機與單片機&DSP數(shù)據(jù)通信技術(shù)選編(1)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200312 4 劉金伍單片機應(yīng)用與實踐M北京：北京航空航天大學(xué)

13、出版社，199508 5 劉大茂智能儀器：單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計M北京：機械工業(yè)出版社，199804 6 萬福君，潘松峰單片微機原理系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用M合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，200101   7 美安格斯生串行端口大全M精英科技譯北京：中國電力出版社，200101致謝本方案從開始的選題到方案的最后確認都是在XX老師的指導(dǎo)下完成的。XX老師在對待學(xué)習(xí)知識方面一直很嚴謹，他還是一個知識淵博、擁有獨特的想象力以及在學(xué)術(shù)方面獨特的思維，這些都深深的吸引著我，我將以老師為終生目標(biāo)，向老師學(xué)習(xí)。在四年的學(xué)習(xí)和生活期間，始終得到XX學(xué)院各位老師的無私幫助，在此深表感謝!