在現在工廠控制系統中，PLC 作為過程控制的核心部件，工作穩定、執行可靠、強大的控制能力和成熟的技術使其具有很大的競爭優勢,各位，我們看看下面的微控制器和plc畢業設計吧！
微控制器和plc畢業設計
【摘 要】本文針對當前PLC以及微控制器通訊的研究趨勢，探索應用最簡單的控制電路實現所需的功能。並且恰當選用輸入顯示裝置，以較低的成本完成了PLC專用觸控式螢幕的部分功能，彌補PLC專用觸控式螢幕價格昂貴的不足，實現對PLC的有效控制。
【關鍵詞】PLC；MCS-51微控制器；序列通訊；實時控制
0 引言
PLC 也有其不足之處，操作過程缺乏互動性。現場工作人員無法直觀地對其工作狀態進行實時監控，修改執行引數必須由專業人員使用專用的程式設計器來完成，不但成本高昂，而且極為不便。對於一些需要經常更改工藝引數的應用場合控制系統，這些不足尤為突出。各PLC 公司專用的觸控式螢幕互動性雖好，但價格較貴，相容性差。
針對目前應用的問題，本文設計實現了基於微控制器的PLC 實時控制系統。微控制器利用PLC必備的程式設計介面與之進行通訊，採用LED顯示PLC程式執行狀態，使用按鍵來設定工藝引數。
1 AT89系列微控制器介紹
AT89系列微控制器是美國ATMEL公司生產的`8位Flash系列微控制器，與INTEL公司生產的MCS-51微控制器相容，是市場的主流產品。其特點如下：
1）片內含有Flash程式儲存器，開發程式設計方便；
2）全面相容8051，引腳完全相同可直接取代8751；
3）具有靜態時鐘方式、降低系統功耗，適合行動式系統；
4）Flash程式儲存器可以多次快速擦寫，適合學習、開發。
2 PLC的介紹
可程式序控制器（ Programmable Logic Controller） ，簡稱PLC ，是一種專為工業環境應用而設計的電子系統. 它採用可程式序的儲存器，在內部儲存執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算操作的指令，並通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種型別的生產過程. PLC 具有程式設計簡單，使用方便，抗干擾能力強，在特殊的環境中仍能可靠地工作，故障修復時間短，維護方便，介面功能強等優點，因此在工業中得到了廣泛應用。
3 微控制器和PLC實時控制系統的設計實現
3.1 微控制器的硬體的系統總體結構
根據要求，設計系統的總體結構如圖1所示。由圖中可以看出，設計的系統較為簡單，採用微控制器的最小系統即可滿足要求，整個系統可以分為電源電路，時鐘電路，復位電路，按鍵電路，顯示電路，RS-232通訊電路等部分。
電源電路為微控制器提供5V電壓，並保證從內部ROM開始執行程式。
時鐘電路為微控制器提供正確的時鐘頻率，確保微控制器正常工作。
復位電路保證微控制器執行程式發生錯誤時，能夠回到初始狀態重新執行程式。
按鍵電路和顯示電路是微控制器的輸入輸出部分，使使用者可以和微控制器進行互動。
通訊部分利用了MAX-232晶片，使微控制器和PLC可以以RS-232標準進行通訊。
3.2 通訊介面電路及設定硬體連線
PLC 通過Host Link 協議與微控制器進行1： 1 上位連結通訊，微控制器作為上位機發送讀寫命令，實現的功能有：讀寫PLC 的執行狀態，
讀寫繼電器區和資料區DM的內容，讀寫定時器/計數器的設定值和當前值，對指定點或通道強迫置位/復位。上位機與PLC 通訊，微控制器是主動的，PLC 是被動的，每次通訊由微控制器主動發起，PLC 不需編寫通訊程式，但使用者應遵循通訊協議即命令幀、響應幀的要求，在微控制器上設計通訊程式。為了保證微控制器與PLC 的正常通訊，通訊前，應保證微控制器的通訊引數（ 如幀格式、波特率、較驗方法等） 必須和PLC 設定一致。
3.2.1 PLC序列通訊介面設定
通訊前， 必須先在PLC 設定中正確設定如表1所示的引數。
3.2.2 微控制器串列埠設定
AT89S51內部有一個全雙工增強型UART口，TXD（P3.1）為發端，RXD（P3.0）為接收端。它主要受兩個特殊暫存器（SCON 和PCON）的控制，可用軟體設定的四種工作方式。通訊工作方式中，方式1 是標準的非同步通訊方式，此方式工作時，序列口為8 位非同步通訊介面， 每幀資訊包括10 位：1 個起始位、8 個數據位和1個停止位。波特率可變，由定時器T1的溢位率和SMOD的狀態決定，在CPU 的晶振為11.0592MHz時，波特率採用9600bps。通訊引數設定如下：置SCON為01010000B（50H）（串列埠工作方式1，允許接收），置TMOD00100000B（20H）（定時器1工作於模式2，做波特率發生器）。
3.3 通訊協議
上位機連結通訊使用的是OMRON 的Host Link協議，在一次交換中傳輸的命令或應答的資料被稱為一幀，一幀最多可包含131 個數據字元。當PLC 接收到從上位機發來的ASCII 碼命令時，自動返回ASCII碼應答。微控制器必須有一個能控制命令和應答的傳送和接收的程式。
當點對點通訊時，塊中無裝置號和校驗碼。一幀最多128個字元。命令塊單幀時的正文內容最多124個字元，多於一幀時，由起始幀、中間幀、結束幀構成，起始幀正文內容最多125個字元，中間幀正文最多127個字元，結束幀正文最多126個字元。響應塊中包含有兩位響應碼，單幀時的正文內容為122個字元，在多幀情況下，起始幀含有兩位響應碼，正文內容最多為123個字元，中間幀正文最多127個字元，結束幀正文最多126個字元。
3.4 微控制器和PLC的通訊程式設計
當PLC 使用Host Link協議與微控制器通訊時，微控制器具有傳送優先權，微控制器總是首先向PLC發出命令並啟動通訊，傳送過程結束後，PLC立即作出響應，然後將執行結果返回微控制器，微控制器接收由PLC發出的響應幀，二者以幀為單位輪流交換資料。PLC處於被動通訊，無需編制通訊程式。微控制器需要編制上位機通訊程式，該程式可以傳送命令幀和接收PLC發出的應答幀。其中包括： 傳送命令子程式、接收響應子程式。AT89S51微控制器可以工作在查詢方式也可以工作在中斷方式下，微控制器作為主站不繁忙時，可以採用查詢方式；當主站任務繁忙時，則不宜採用查詢方以免影響主站工作效率，需要採用在中斷方式。
其中主程式流程圖如圖2所示。
4 結論
PLC 與AT89S51微控制器之間的序列通訊方法應用於現代控制系統中，不僅發揮了PLC 控制穩定可靠、抗干擾能力強的優勢，而且發揮微控制器擴充套件靈活、適應性強的優點，使兩者優勢互補。該方法簡易實用、靈活方便、安全可靠、成本低廉， 具有良好的社會效益和經濟效益。
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