單片機作為PLC的新用法

摘  要：簡述了單片機作為可編程控制器的一種新方法，介紹了微機PLC的硬件系統構成原理以及軟件設計思想。
關鍵詞：單片機 可編程控制器 自動控制
1引言
  可編程控制器（PLC）是微機技術與繼電器常規控制技術相結合的產物，是在順序控制器和微機控制器的基礎上發展起來的新型控制器。它的高可靠性、簡單直觀易于掌握的編程方式，以及越來越完善的功能，使得它在工業控制領域得到了廣泛應用，特別是在特定場合以及大規模控制系統中使用。但它也存在一些不足：內存有限，編程優化調試困難；價格高；針對性差。當環境條件尚好，控制量不大，控制邏輯不復雜，控制要求不高時，它的優勢不但不能完全發揮出來，而且會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濟型控制系統，具有明顯的實用性。

   單片機具有較強的開關量邏輯記憶、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、價格低等特點。所以，可以利用單片機通過增加一些輸入輸入電路，構成一個微機PLC，完成各種自動控制。微機PLC的優點在于：系統結構緊湊、造價低、針對性強，在設計時完全按照需要擴充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，沒有不必要的浪費，而且在控制性能方面仍能保持PLC的優勢。

2微機PLC的系統構成

   開關量邏輯和順序控制是PLC的*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程自動控制一般可由PLC完成。我們在此給出一個組合機床的控制系統實例，該組合機床具有多刀同時工作且工作自動循環的功能，控制它的是一個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現對機床的開關量邏輯和順序控制，而且具備PLC系統對各種開關量邏輯和順序控制的特性。其硬件結構原理圖見圖1，軟件流程圖見圖2。

       根據輸入輸出信號的點數，擴充了若干個I/O接口，接口采用8255A。按照實際應用需要，輸入電路應具有光電耦合器隔離、消除抖動及噪聲的RC濾波器、電平轉換等，在此例中，它將多個行程開關、壓力繼電器的狀態信號輸入。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繼電器和交流固態繼電器，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競爭和時序分配的問題。為了配合這種工作方式，系統在內存中開辟有I/O映象區，存放現場數據和運算處理結果。每個掃描周期分為輸入采樣、邏輯關系處理和數據刷新、輸出控制三個階段。在輸入采樣階段，順序讀入所有機床開關量輸入信號（系統各工步的動作主令信號），并將讀入的數據存入內存中所對應的輸入映象寄存器，緊接著對輸入輸出映象寄存器數據與狀態進行邏輯運算與處理，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

   利用單片機實現PLC功能的新方法對于舊設備自動化改造與利用、機床自動控制以及小型自控系統都有著一定的參考價值和廣闊的應用前景。