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PLC擴(kuò)展控制器的設(shè)計及其應(yīng)用
PLC擴(kuò)展控制器的設(shè)計及其應(yīng)用
可編程控制器（PLC）在眾多程控系統(tǒng)中已得到了廣泛的應(yīng)用。它以其高可靠性、邏輯控制的設(shè)計實現(xiàn)方便靈活的控制等優(yōu)點,，成為許多工程技術(shù)人員必須掌握的主要二次設(shè)備之一,。
在實際應(yīng)用中,，程控系統(tǒng)往往采用模擬屏上的設(shè)備燈來實時反映各設(shè)備狀態(tài),，而模擬屏上各設(shè)備燈的亮,、滅,、閃等狀態(tài)通常由PLC輸出點直接控制,，雖然PLC處理點燈問題也比較方便。但在設(shè)備燈很多（尤其是在百只以上）的情況下,，如果仍由PLC直接控制點燈,，一方面需占很多PLC輸出點，即需很多輸出模板和較多的投資,。另一方面也占用了主機(jī)很多處理時間,。當(dāng)主機(jī)負(fù)荷較高，則會影響實時性,。如果能設(shè)計出一種PLC擴(kuò)展控制器,，通過串行通信接受主機(jī)指令，點燈,、熄燈,、閃爍等工作由它自行完成，則一方面可以節(jié)省較多費用,，另一方面可以簡化PLC的編程,，提高控制的實時性。
筆者在設(shè)計半山電廠全廠輸煤程控系統(tǒng)的模擬屏的點燈處理時就遇到了如下情況,。該系統(tǒng)采用AB公司的大型可編程控制器PLC－5,，由于模擬屏上需控制的設(shè)備燈的數(shù)量多達(dá)300多只，采用PLC直接控制點燈,，則需要16點,、24 V的開關(guān)量輸出模板10多塊，由于需顯示皮帶的流動效果,，PLC需不停地對燈進(jìn)行控制,，影響程控的實時性。基于這種情況,，筆者設(shè)計開發(fā)了以ATMEL89C2051單片機(jī)為核心的PLC擴(kuò)展控制器實現(xiàn)點燈,，它通過與PLC的CPU模塊進(jìn)行通訊來實現(xiàn)，以代替10多塊PLC輸出點,。
二,、擴(kuò)展控制器設(shè)計
1、整體結(jié)構(gòu)
AB公司的PLC－5的CPU模板帶一個RS－232串行通信口,，PLC自身編程及與上位機(jī)的通訊通過DH＋網(wǎng)實現(xiàn),，該串行口也可以由用戶自己控制使用，因此,，它可以用于實現(xiàn)與擴(kuò)展控制器的通訊功能,。
半山電廠輸煤程控系統(tǒng)采用的模擬屏上共有21條皮帶，長短不一,，都要考慮流動效果,。采用分散控制方式，每條皮帶設(shè)計1個擴(kuò)展控制器,，共21個擴(kuò)展控制器,，每擴(kuò)展控制器可以控制6個輸出點，21個擴(kuò)展控制器采用主從式樹型連接,、異步串行通信,。其組成結(jié)構(gòu)如圖1所示（點燈部分以9號皮帶為例）。
2,、擴(kuò)展控制器設(shè)計原理
（1）硬件設(shè)計
ATMEL公司生產(chǎn)的MCS－51兼容系列單片機(jī)89C2051單片機(jī),，內(nèi)含2 KBFlash Memory，外圍電路簡單,，在微型控制器中設(shè)計相當(dāng)方便,。設(shè)置開關(guān)可設(shè)置控制器編號，控制器基本結(jié)構(gòu)如圖2所示,。
由圖2可見,，該控制器線路簡潔，并不存在單片機(jī)系統(tǒng)中常見的外部數(shù)據(jù)RAM,，外部程序ROM等外圍芯片,，只需加一片232通信轉(zhuǎn)換芯片即可。整體尺寸為50 mm×50 mm,，只有手掌般大小,。輸出功率部分用8050三極管,，開路集電極輸出,，輸出電流可達(dá)1 A以上，系統(tǒng)最長皮帶可有23只燈,，每只燈額定電流只有20 mA,，負(fù)載總電流不到0．5A,。
（2）擴(kuò)展控制器軟件設(shè)計
有了以上的設(shè)計思路，2051的編程就變得比較容易了,?；緦崿F(xiàn)方法是PLC將各條皮帶的狀態(tài)實時地分級傳送至各皮帶的的擴(kuò)展控制器，各控制器識別自身的編號后取對應(yīng)的燈信號信息實時刷新模擬屏點上狀態(tài)燈,。皮帶燈滾動頻率,、滾動方式（明流動或暗流動）都由PLC程序直接控制（用戶可在PLC的人機(jī)界面上修改）。
該程序設(shè)置兩個中斷源,，其一是串行口接收中斷,，接收點燈信息，其二是50 ms的內(nèi)部時間中斷,，用來控制燈閃爍或燈流動,。主程序流程框圖如圖3所示。
三,、系統(tǒng)投用情況
該系統(tǒng)自1998年11月在半山電廠安裝運行,，至今情況良好。由于擴(kuò)展控制器與PLC之間的通信采用了光電隔離,，使得整個點燈回路與PLC安全隔離,，從硬件上保證了系統(tǒng)的安全性、可靠性,。
使用了擴(kuò)展控制器后,，一方面節(jié)省了成本，另方面簡化了PLC的編程,，降低了PLC的CPU負(fù)荷,，使PLC系統(tǒng)的實時性得到了很大的改善，提高了系統(tǒng)的可靠性,。