基于ISP微控制器的PLC实现方法

设置在低地址空间，系统上电复位从0000H地址直接跳转到PLC系统程序的入口地址，进入PLC监控。下载引导程序位于F000H～FFFFH地址范围，系统上电复位如检测到0000H地址的内容为空“#0FFH”，则自动跳转到下载引导程序的入口地址为F000H，用于升级或更新PLC系统程序。E000H～EFFFH空间固化了若干个PLC控制范例供实验时参照。

SM2965片内768字节RAM作为PLC的梯形图缓冲区，将源程序用PLC汇编器汇编成PLC目标代码文件，并经串行通信口发送到SM2965，由SM2965将其写入梯形图缓冲区。系统无须配置编程器。

三、系统软件组成

系统软件包括微控制器软件和PC机集成软件两部分。为方便系统维护和升级，微控制器软件采用C51编写，对实时性要求较高的部分使用汇编语言编写。微控制器软件主要包括下载引导程序、系统主程序、PLC指令分析程序及串行口中断程序。下载引导程序仅在系统升级时调用。微控制器软件组成如图3所示。

PLC程序按输入采样、执行梯形图程序行及输出刷新三个阶段进行周期性的循环扫描，在输入采样时，间隔2ms连续三次采集P0口状态，结果全相同时为有效，即将其存入输入缓冲区，否则重新采样，以此提高抗干扰能力。执行梯形图程序行时依次读取PLC运行缓冲区数据进行运算，遇到“=”指令时将运算结果存入输出缓冲区。当MCU从运行缓冲区读到“MEND”指令的二进制代码时，表示梯形图程序结束，然后将输出缓冲区的内容一次性输出到P2口，从而完成输出端子的刷新。

PLC上位机软件如图4所示，采用Visual C++6.0编写，主要由串行通信程序和PLC汇编语言汇编器组成，还包括更新范例、装载范例、装载指定实验、系统实时监控、模拟仿真、系统升级和在线帮助等辅助模块。写完梯形图源程序后，用PLC汇编器将其汇编成目标程序文件（OBJ文件）。选取主菜单装载指定实验，再选定相应的OBJ文件，该段目标代码即被传送到PLC运行缓冲区。主菜单上的“更新范例”对应于微控制器的“更新指定范例”模块。调用更新范例和系统升级命令时需要输入权限密码。

四、应用实例

某送料小车自动控制系统如图5所示，STa、STb分别为左行和右行限位开关。小车碰到STa自动停下来装料，10s后装料完毕自动开始右行，碰到STb自动停下来卸料，15s后卸料完毕自动往左行，这样不停地循环工作，直到按下停止按钮为止。

输入：
SBF（右行手动按钮）：I0.0
SBR（左行手动按钮）：I0.1
SB1（手动停止按钮）：I0.2
STa（左行限位）：I0.3
STb（右行限位）：I0.4

输出：
KMF（左行线圈）：Q0.0
KMR（右行线圈）：Q0.1
装料：Q0.2
卸料：Q0.3

此例属于一个被控对象（送料小车）的两种相反的工作状态（左行和右行），所以基本电路采用双向控制电路，结合其他控制条件，可以设计出小车控制的梯形图如图7所示。

图7 继电器梯形图

五、系统特点

根据PLC的发展，可在线升级部分或全部系统程序；

可通过I2C总线扩展系统功能；

无需配置编程器，使用标准的串行口下载梯形图程序；

调用ISP功能把梯形图范例固化到MCU内部FLASH中，具有断电数据保持特性；

对RAM写操作把梯形图实验写到MCU内部EXRAM中，EXRAM擦写次数无限；

在实验中可参考PLC控制范例；

PLC控制范例可以根据不同专业要求自行配置；

用于实际控制时，只需将该梯形图程序形成的OBJ文件在线装载到范例1位置；

系统程序具有梯形图语句翻译功能，可外接键盘/显示器，PLC可独立使用；

通用性强，不局限于某种指令系统，用户可自行设计汇编器；

成本低，器件主要有SM2965、232电平转换器、光电耦合器、稳压块、接线端子以及几个电阻和电容。