第五章-可编程序控制器技术与嵌入式技术.doc

第五章：可编程序控制器技术与嵌入式技术一、教学建议l 通过文字教材熟悉可编程序控制器技术的组成、特性及编程方法，了解嵌入式技术的组成和设计方法；l 录像教材第5讲讲述了PLC及其应用实例，并通过第10讲课程实验：PLC控制程序的编制及仿真演示了PLC编程与仿真的具体方法。l 流媒体课件第25讲和26讲也详细讲解了可编程序控制器结构和原理和嵌入式技术原理和应用。l 在学习的过程中，如果有学习的心得和体会，请在课程论坛上和大家分享；如果有什么疑惑，也可以在课程论坛寻找帮助。二、教学要求： 1了解可编程序控制器技术PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC主要有以下功能特点：可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单。可编程序控制器的组成与一般计算机基本相同，主要由中央处理器、存储器、输入单元、输出单元、电源等部分组成。PLC的编程语言有梯形图（Ladder Diagram）、语句表（Statement List）、控制系统流程图（Control System Flowchart）等。在一些高档PLC中，还可以提供专用的高级语言和通用计算机程序设计语言，其中梯形图和语句表最为常用。PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的，因此PLC控制系统设计有如下内容：（1）选择用户输入设备如按钮、操作开关、限位开关和传感器等；（2）选择PLC应包括机型、容量、I/O模块和电源等选择；（3）分配I/O点，绘制输入输出端子的连接图。（4）设计控制程序，它包括设计梯形图、语句表（即程序清单）或控制系统流程图；（5）如果必要的话，需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器等；（6）编制控制系统的技术文件。例1：采用PLC设计两台电动机A、B交替工作的系统，要求如下：按压瞬时接触按钮X1，A电机工作(输出Y1)，B电机停止；只有在A电机工作的条件下，按压瞬时接触按钮X2，B电机工作(输出Y2)。A电机停止；任何时候按压瞬时接触按钮X3，A，B二电动机都停止工作。（1）写出I/O分配表；（2）选择PLC，画出梯形图。解：（1）I/O分配表输入/输出X1X2X3Y1Y2I/O口I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1（2）选择西门子S7-200型PLC（也可选择其它品牌和型号的PLC），梯形图如下：Q0.1（s）Q0.0（s）I0.0I0.2Q0.0I0.1I0.2Q0.1Q0.1（R）Q0.0Q0.0（R）2了解嵌入式技术嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”。嵌入式系统与通用计算机系统相比，具有以下重要特征：面向特定应用、高度密集、生命周期长、程序固化。嵌入式系统包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器微处理器、存储器及外设器件和IO端口、图形控制器等；软件部分包括操作系统软件（OS）和应用程序编程，嵌入式的操作系统要求实时和多任务操作等特征，控制着应用程序编程与硬件的交互作用，而应用程序控制着系统的运作和行为，有时设计人员把这两种软件组合在一起。传统的嵌入式系统的设计方法是将系统划分为硬件和软件两个独立的部分，由硬件工程师和软件工程师按照拟订的设计流程分别完成。这种设计方法一般首先考虑的是硬件部分的设计，只能改善硬件、软件各自的性能，但随着系统复杂程度的增加，以及产品更新换代的加快，将使得硬件和软件后期的集成与测试周期延长，成本提高。上述传统设计方法割裂了软件和硬件的开发过程，针对这一缺陷，近年来提出了一种软硬件协同设计的设计思想，典型的硬件软件协同设计的过程如图1所示。系统功能描述软件硬件划分（软硬件统一表示）接口综合硬件综合软件综合系统集成图1 嵌入式系统的软硬件协同设计方法例2：通用型计算机大多工作在为特定用户群设计的系统中，通常都具有低功耗、体