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)與繼電器常規控制技術(shù)相結合的產(chǎn)物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發(fā)展起來(lái)的新型控制器。它的高可靠性、簡(jiǎn)單直觀(guān)易于掌握的編程方式，以及越來(lái)越完善的功能，使得它在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應用，特別是在特定場(chǎng)合以及大規?？刂葡到y中使用。但它也存在一些不足：內存有限，編程優(yōu)化調試困難；價(jià)格高；針對性差。當環(huán)境條件尚好，控制量不大，控制邏輯不復雜，控制要求不高時(shí)，它的優(yōu)勢不但不能完全發(fā)揮出來(lái)，而且會(huì )使控制系統成本提高。

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

單片機具有較強的開(kāi)關(guān)量邏輯記憶、判斷，數據運算、處理能力，并具有體積小、功能多樣化、可靠性高、價(jià)格低等特點(diǎn)。所以，可以利用單片機通過(guò)增加一些輸入輸入電路，構成一個(gè)微機PLC，完成各種自動(dòng)控制。微機PLC的優(yōu)點(diǎn)在于：系統結構緊湊、造價(jià)低、針對性強，在設計時(shí)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(lèi)型以及內存容量，可以更加方便靈活地構成自己適用的控制系統，沒(méi)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的系統構成

開(kāi)關(guān)量邏輯和順序控制是PLC的最基本應用范圍，可用PLC取代傳統繼電控制、順序控制等，如組合機床的加工過(guò)程自動(dòng)控制一般可由PLC完成。我們在此給出一個(gè)組合機床的控制系統實(shí)例，該組合機床具有多刀同時(shí)工作且工作自動(dòng)循環(huán)的功能，控制它的是一個(gè)由單片機外加輸入輸出電路所構成的微機PLC。該系統不但完全可以實(shí)現對機床的開(kāi)關(guān)量邏輯和順序控制，而且具備PLC系統對各種開(kāi)關(guān)量邏輯和順序控制的特性。其硬件結構原理圖見(jiàn)圖1，軟件流程圖見(jiàn)圖2。

根據輸入輸出信號的點(diǎn)數，擴充了若干個(gè)I/O接口，接口采用8255A。按照實(shí)際應用需要，輸入電路應具有光電耦合器隔離、消除抖動(dòng)及噪聲的RC濾波器、電平轉換等，在此例中，它將多個(gè)行程開(kāi)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。

系統軟件設計采用了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中觸點(diǎn)競爭和時(shí)序分配的問(wèn)題。為了配合這種工作方式，系統在內存中開(kāi)辟有I/O映象區，存放現場(chǎng)數據和運算處理結果。每個(gè)掃描周期分為輸入采樣、邏輯關(guān)系處理和數據刷新、輸出控制三個(gè)階段。在輸入采樣階段，順序讀入所有機床開(kāi)關(guān)量輸入信號（系統各工步的動(dòng)作主令信號），并將讀入的數據存入內存中所對應的輸入映象寄存器，緊接著(zhù)對輸入輸出映象寄存器數據與狀態(tài)進(jìn)行邏輯運算與處理，并根據結果刷新輸出映象寄存器的內容。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結束語(yǔ)

利用單片機實(shí)現PLC功能的新方法對于舊設備自動(dòng)化改造與利用、機床自動(dòng)控制以及小型自控系統都有著(zhù)一定的參考價(jià)值和廣闊的應用前景。