毕业论文(PLC与单片机串行通信的实现).ppt

1、,PLC与单片机 串行通信的实现,摘要和关键词,摘要,PLC和单片机各有所长，PLC简单易用，控制程序可变，抗干扰能力强，并且具有较强的负载驱动能力，适合于各种恶劣的现场环境，可用作机械设备的主控器件；单片机体积小，价格低，使用灵活，适用于家用电器、办公设备、仪器仪表及传感器内部的核心器件，功能强大。在实际应用中，往往需要把二者结合起来共同组成控制系统，发挥出各自的功能优势。要实现以上功能，关键要解决单片机和PLC之间的串行通信。本文主要论述了S7-200系列PLC的自由口串行通信，以及运用串行通信技术实现单片机和PLC之间的自由口通信。其中硬件以AT89C51单片机为核心,输出信号通过RS-

2、485总线与S7-200系列PLC进行通信，并简单介绍了通信协议。,关键词： PLC； 单片机；串行通信,设计报告提纲,1.绪论 PLC可靠性高，功能强大，开发周期短。西门子公司S7-200系列可编程逻辑控制器(Micro PLC)可以满足多种多样的自动化控制需要。但是PLC控制器本身并不带键盘、显示器等人机交互设备，不能实现对控制参数的在线调整及系统运动状态的显示。为满足工业智能化生产的要求，需要PLC和单片机共同组成控制系统。AT89C51单片机功耗低、性能和集成度高，系统结构简单。本文主要对S7-200PLC与AT89C51单片机之间怎样通过通信技术实现自由口的串行通信进而达到控制目的进

3、行论述。,2.西门子S7-200系列PLC硬件单元 2.1 主机 主要包括一个中央处理器（CPU）、电源、通信口及I/O接口。 主要作用有：执行程序、从现场设备中采集信号、输出控制信号、驱动外部负载。 2.2 S7-200PLC的主要结构特点 2.3 扩展单元 扩展单元和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活以满足不同控制的系统需求。 2.4 特殊功能模块 数字量扩展模板、模拟量扩展模块、热电偶/热电阻扩展模块、通信扩展模块和现场设备接口模块。 2.5 内部软元件 输入继电器（I）； 输出继电器（Q）；特殊继电器（SM）：变量存储器（V）； 顺序控制继电器（S）；定时器（T）；计数器（

4、C）等。,2.6 PLC通信网络简介 2.6.1 通信方式：主要有并行通信和串行通信两种方式。 2.6.2 通信介质：双绞线、同轴电缆和光缆。 2.6.3 PLC常用通信接口:主要采用串行异步通信，常用的串行通信接口标准有RS-232C、RS-422A和RS-485等。 3 AT89C51单片机的硬件结构 3.1 硬件组成 1个8位CPU，128B的数据寄存器（RAM） 4KB数据存储器（ROM） 2个16位的定时器/计数器 1个全双工的异步串行口 4个8位可编程并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口） 26个特殊功能寄存器（SFR） 3.2 管脚说明 见图1：,3.3 串行通信 3.3

5、.1特殊寄存器 串口通信需要用到的特殊功能寄存器有SBUF，TCON，TMOD，SCON等。 3.3.2波特率 工作方式0和方式2的波特率是固定的，分别为fosc/12和fosc/64（或fosc/32）。 方式1和方式3的波特率取决于定时器1的溢出速率。可用以下的公式去计算： 波特率（2SMOD/32）定时器1溢出率 定时器工作方式2下定时器1溢出率的计算公式如下： 溢出率（计数速率）/(256TH1) 4 PLC与单片机的串行通信 4.1 硬件分析 4.1.1S7-200系列PLC的自由口通信 当反映CPU作方式的特殊寄存器位SM0.7为1时， PLC的CPU处于RUN模式时，才可能用自由

6、口通信。通过SMB30或SNB130（SMB30和SNB130分别设置端口0、1）的协议选择位置1，将通信端口置为自由口模式。发送指令XMT启动自由口模式下数据缓冲区中的数据发送，它可以发变发送1255个字符，如果有中断程序连接到发送结束事件上，在发送完成后，端口0会产生中断事件9，也可以监视发送完成状态位SM4.5的变化，接收指令RCV可以初始化接收信息服务，通过指定的端口接受信息并存储在数据缓冲区内，在接收完成最后一个字符时，端口0产生中断23。S7-200CPU的通信口输出RS-485电平。,4.1.2 AT89C51单片机串行通信实现 AT89C51采用中断方式对接收的PLC数据进行查

7、询，将模拟量转换成数字量，经滤波后送发送缓冲区的数据段并送显示缓冲区显示。AT89C51单片机串行口输出TTL电平。 4.1.3 MAX485芯片 MAX485芯片内部含有一个驱动器和接收器,用来完成将TTL电平转换为RS485电平。 4.2 通信原理 4.2.1 接口电路设计 见图2： 4.2.2 通信协议设计 1.单片机与PLC之间的传输波特率为9600bps； 2.发送和接收的数据形式为ASCII； 3.需要通信时，当PLC接收到单片机发送的数据后，就将RI标志置1，PLC就要向单片机发送ASCII码，一个ASCII码的数据发送完后，也要将TI标志置1。,4.2.3通信程序 1.单片机端

8、程序的实现 见图3：,2.PLC端程序流程图的实现 见图4：,5 PLC与单片机通信实例 在自动化电焊机控制系统、定尺剪切控制系统及其他动力系统中，单片机将控制信息通过串口传送给一台或多台PLC，PLC集中进行数据处理和实施控制，极大提高了系统的工作效率。 在煤气安全法控制及信号指示系统中，由PLC检测电机运行及各种压力、设备状态信息，输出控制信号写入单片机点亮指示灯或发出报警信号，提醒值班人员做出各种相应处理。 此外，PLC还可用来控制打印机、变频器等执行机构，或者由条码阅读器读入数据实现PLC与单片机数据交换，或者通过调制解调器实现远程控制，并可广泛用于单片机开发现场总线智能仪表以及基于R

9、S-485总线控制系统的设计中，应用范围很广。 6 结 论 本文通过对S7-200系列PLC自由端口模式通信的软硬件研究，利用由AT89C51单片机和S7-200系列PLC组成的串行通信系统，采用平衡驱动、差分接收的RS-485接口标准，与TTL电平兼容，成功地实现了PLC与单片机之间的实时串行通信，为工业控制系统数据监控及存储提供了良好的解决方案。经过试用证明性能稳定，数据显示效果良好，可靠性高，适合于恶劣的现场环境，完全能满足实时数据采集监控系统的要求。,选题的意义 在工业智能化生产效率决定企业命脉的现代化进程中，PLC与单片机结合应用无疑有着极其现实的意义。而其结合的主要问题即对通信的要求，本文针对这一问题