一种基于stc单片机的嵌入式plc工控板的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，包括具有监控显示器的上位机及与上位机信号连接的下位机，所述下位机具有外部设备输出端口，所述外部设备输出端口与外部设备连接；所述上位机包括与下位机信号连接的外部设备工控板及与外部设备工控板相连的用于将用户编写程序的梯形图及指令表生成下位机可识别的目标代码的梯形图程序控制模块；所述下位机由中央处理器及均与中央处理器电连接的输入电路模块、输出电路模块、电源电路模块及通讯电路模块组成。本发明大大节约了系统的反应时间，实现了直接由上位机控制下位机继电器的目的。
【专利说明】—种基于STC单片机的嵌入式PLC工控板
【技术领域】
[0001]本发明属于工业控制用嵌入式主板【技术领域】，尤其涉及一种基于STC单片机的嵌入式PLC工控板。
【背景技术】
[0002]可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Progra_able LogicController)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC0 PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器工控板的I / 10?I / 100，因触点接触不良造成的故障大为减少。可编程控制器的功能完善，适用性强、高效、稳定的特性被广泛的应用于家庭及工业的各个领域，但现有的PLC工控板往往需要对用户程序进行编译，通过对编程语言进行分析，确定指令码和操作数，而不能实现直接由上位机软件控制下位机的输出，需要实现该功能，需要对上位机增设识别系统,这样不但增加了生产成本,且结构复杂的同时也增加了故障率，影响控制领域的正常生产及发展。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种有效节约成本，可以满足对PLC对功能全、高可靠性及高能耗的要求，可实现直接由上位机软件控制下位机输出设备动作的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板。
[0004]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，其特征在于:包括具有监控显示器的上位机及与上位机信号连接的下位机，所述下位机具有外部设备输出端口，所述外部设备输出端口与外部设备连接；
[0005]所述上位机包括与下位机信号连接的外部设备工控板及与外部设备工控板相连的用于将用户编写程序的梯形图及指令表生成下位机可识别的目标代码的梯形图程序控制丰旲块;
[0006]所述下位机由中央处理器及均与中央处理器电连接的输入电路模块、输出电路模块、电源电路模块及通讯电路模块组成。
[0007]上述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，所述上位机通过外部设备工控板与下位机的中央处理器电连接。
[0008]上述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，所述外部设备通过外部设备输出端口与下位机的中央处理器电连接。
[0009]上述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，所述中央处理器两侧分别连接有可与外部开关量连接的24V电源输入端。[0010]上述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，所述中央处理器两侧分别连接有GND端口。
[0011]上述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，所述中央处理器的左侧连接有可方便外接数字电路的5V端口。
[0012]上述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，还包括用于将上位机与下位机串口通讯连接的RS232C串行接口。
[0013]上述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，所述中央处理器为SCT51单片机。
[0014]本发明基于STC单片机的嵌入式PLC工控板的优点是:不但拥有较多的输出接口，使得本装置能够应用于广泛的领域，并且，该电路板系统是可以满足PLC对功能全、高可靠性、高能耗、低价格等的要求并且可以对软硬件剪裁。从现今的工业控制发展现状来看，由于PLC的成功率高，可靠性好，所以针对于某一个项目工程或重复率比较少的项目，采用PLC方案是最好的途径，但是它的成本较高。同时相对的，对于大量的配套系统，则采用本单片机系统更加节省成本，从而大大提高收益。但这需要整个系统具有相当的可靠性与稳定性。因此最好的方法就是单片机系统嵌入PLC功能，这样不仅可以简化单片机系统的研发难度，节省时间，同时这也对系统的性能等有一定的保障。通过梯形图处理程序模块与外部设备工控板的联用，在上位机即可生成单片机可执行的目标代码，大大节约了系统的反应时间，实现了直接由上位机控制下位机继电器的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的电路系统结构框图；
[0016]图2为本发明的系统整体运行原理图；
[0017]图3为本发明上位机与下位机连接的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；
[0019]如图1、2所示，一种基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，包括具有监控显示器的上位机及与上位机信号连接的下位机，所述下位机具有外部设备输出端口，所述外部设备输出端口与外部设备连接；上位机包括与下位机信号连接的外部设备工控板及与外部设备工控板相连的用于将用户编写程序的梯形图及指令表生成下位机可识别的目标代码的梯形图程序控制模块；下位机由中央处理器及均与中央处理器电连接的输入电路模块、输出电路模块、电源电路模块及通讯电路模块组成。上位机通过外部设备工控板与下位机的中央处理器电连接。外部设备通过外部设备输出端口与下位机的中央处理器电连接。中央处理器两侧分别连接有可与外部开关量连接的24V电源输入端。中央处理器两侧分别连接有GND端口。在中央处理器的左侧连接有可方便外接数字电路的5V端口。还包括用于将上位机与下位机串口通讯连接的RS232C串行接口，中央处理器为SCT51单片机。该基于STC单片机的嵌入式PLC工控板可广泛用于执行继电器及机械手等设备。
[0020]如图3所示，为本发明上位机与下位机连接的结构示意图，系统也可以通过RS232C串行接口使上位机与下位机进行串口通讯连接，直接通过上位机的继电器控制软件对下位机PLC的继电器输出进行控制和监控显示。[0021]本发明以STC51单片机作为中央处理器,通过在外围加入数字输入、输出，模拟输入、输出，串行通讯等电路实现其基本硬件系统。另外，用户编写程序的梯形图和指令表不能直接被单片机识别，需要对用户程序进行编译，通过对编程语言进行分析，确定指令码和操作数，根据指令码的类型对指令进行解释，生成单片机可执行的目标代码。因此本设计通过设计一种适于此单片机嵌入式PLC的梯形图处理程序，使其可以满足PLC的各项要求，并实现了由STC单片机嵌入式系统组成的嵌入式PLC的输入采样、梯形图处理、输出刷新功能。另外，通过VC基于MFC的继电器输出上位机应用控制软件，可以实现直接由上位机软件控制下位机继电器输出，不但提高了该系统控制的稳定性及准确性，且大大简化了工控板，降低了成本。
[0022]整个系统的总体可以分为上位机和下位机两部分。
[0023]下位机是基于51单片机的小型PLC硬件开发，主要包括核心STC的51单片机，输入电路模块，输出电路模块，电源电路模块以及通讯电路模块等几部分。采用了 8输入8输出两侧分布的设计，并在两侧分别加入了 24V电源输入端和GND端方便外部开关量与输入端以及输出端相连接。而且还在左侧加入了 5V端口，可以方便外接数字电路。
[0024]上位机主要是由继电器工控板和用于识别系统运行程序的梯形图程序处理模块组成的。
[0025]整个系统的运行原理可以分为两部分，首先，用户可以根据自己的要求编写相应的梯形图程序，然后再根据梯形图的处理程序将其编译成为相应的C语言程序，然后由Keil软件编译成单片机可执行的Hex文件，再通过下载软件STC-1SP将编译好的Hex文件下载到下位机PLC中，然后用户可以进行所需要的相应控制。
[0026]其中，SCT51单片机及RS232C串行接口均为本领域技术人员所熟知及常用的，故在此不多赘述。
[0027]当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本【技术领域】的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，其特征在于:包括具有监控显示器的上位机及与上位机信号连接的下位机，所述下位机具有外部设备输出端口，所述外部设备输出端口与外部设备连接； 所述上位机包括与下位机信号连接的外部设备工控板及与外部设备工控板相连的用于将用户编写程序的梯形图及指令表生成下位机可识别的目标代码的梯形图程序控制模块； 所述下位机由中央处理器及均与中央处理器电连接的输入电路模块、输出电路模块、电源电路模块及通讯电路模块组成。
2.根据权利要求1所述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述上位机通过外部设备工控板与下位机的中央处理器电连接。
3.根据权利要求2所述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述外部设备通过外部设备输出端口与下位机的中央处理器电连接。
4.根据权利要求3所述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述中央处理器两侧分别连接有可与外部开关量连接的24V电源输入端。
5.根据权利要求3所述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述中央处理器两侧分别连接有GND端口。
6.根据权利要求5所述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述中央处理器的左侧连接有可方便外接数字电路的5V端口。
7.根据权利要求6所述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，其特征是:还包括用于将上位机与下位机串口通讯连接的RS232C串行接口。
8.根据权利要求7所述的基于STC单片机的嵌入式PLC工控板，其特征是:所述中央处理器为SCT51单片机。
【文档编号】G05B19/418GK103605328SQ201310496161
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】李胜多, 尚书旗, 王至秋, 胡彩旗 申请人:青岛农业大学