1 EASY CORE的PLC芯片組

　　EASY CORE是一個(gè)加載了EASY嵌入式PLC軟件平臺(tái)的芯片組，用于設(shè)計(jì)PLC，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　1.1 EASY CORE內(nèi)核

　　內(nèi)核采用C8051F040混合式高性能單片機(jī)，片內(nèi)有64個(gè)I/O端口引腳、1個(gè)CAN2.0B集成控制器、12位的ADC、PGA和模擬復(fù)用開關(guān)、2個(gè)12位DAC、64 KB的可編程Flash存儲(chǔ)器、4 352(4 096+256)字節(jié)的RAM、SPI、SMBus/I2C、2個(gè)UART串行接口、5個(gè)16位通用定時(shí)器，可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)陣列有6個(gè)捕捉/比較模塊，片內(nèi)有看門狗定時(shí)器、VDD監(jiān)視器、溫度傳感器等，工業(yè)溫度范圍-45℃～+85℃內(nèi)采用2.7～3.6 V的工作電壓。

　　可通過設(shè)置開關(guān)交叉控制寄存器，將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、ADC轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部的其他數(shù)字信號(hào)配置為在I/O引腳輸出。允許用戶根據(jù)自己特定的應(yīng)用選擇通用端口I/O和所需數(shù)字資源的組合。

　　內(nèi)核采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，加載了與FX2N PLC兼容的梯形圖語言的監(jiān)控程序，指令系統(tǒng)與通信格式與FX2NPLC兼容。因而可以采用FX2N PLC軟件編程，也可采用通用組態(tài)軟件監(jiān)控。

　　1.2 用戶驅(qū)動(dòng)開發(fā)接口

　　用戶根據(jù)接口規(guī)范，可以嵌入完成特定功能的匯編程序，實(shí)現(xiàn)I/O點(diǎn)配置、AD/DA以及其他特殊的功能。

　?、偾度氤绦虼a存放地址為E000H～F7FFH。

　?、谟脩艨墒褂玫闹袛嘣慈绫?所列。

　?、畚患拇嫫鲄^(qū)中用戶使用區(qū)(20H～23H)。

　?、苤苯訉ぶ芳拇嫫髦杏脩羰褂脜^(qū)(58H～67H)。

　?、萃獠縍AM中用戶使用區(qū)(3600H～3FFFH)。

　?、轕LC資源區(qū)(0000～5080H)，系統(tǒng)程序和用戶程序均可訪問。位變量區(qū)和字變量區(qū)分別如表2、表3所列。

    2 應(yīng)用實(shí)例

　　現(xiàn)以8個(gè)輸入點(diǎn)、7個(gè)輸出點(diǎn)PLC設(shè)計(jì)為例，說明專用PLC的設(shè)計(jì)過程。

　　2.1 硬件電路設(shè)計(jì)

　　硬件電路由芯片組、電源電路、輸入接口電路、輸出接口電路、通信接口電路等組成。

　　2.1.1 EASY CORE芯片組外圍引腳

　　EASY CORE芯片組引腳分布如圖2所示。

　　(1)特殊用途引腳P0.0，串口1的RXD，用于程序。

　　P0.1，串口1的TXD。

　　P0.2，串口2的RXD，用于RS4.85通信。

　　P0.3，串口2的TXD。

　　P4.5，PRO，嵌入式程序，低電平有效。

　　P4.4，RUN/SET。

　　CANRX、CANTXD，CAN總線接口。

　　(2)用戶應(yīng)用引腳AIN0.0～AIN0.3，模擬量輸入;DAC0～DAC1，模擬量輸出;P1、P2、P3、P0.4～P0.7——數(shù)字I/O，可通過接口程序與PLC的輸入/輸出緩沖區(qū)相連。

　　2.1.2 輸入/輸出接口電路

　　輸入接口電路：輸入點(diǎn)為X0～X7(圖中只畫一條)，輸入接口采用光電隔離器TLP180，防止外界干擾，接口電路如圖3所示。P3.0為高電平電壓3.3 V。

　　輸出接口電路：輸出點(diǎn)為Y0～Y7(圖中只畫一條)，輸出信號(hào)經(jīng)2003驅(qū)動(dòng)輸出繼電器或晶體管，如圖4所示。ULN2003AN為7路驅(qū)動(dòng)器。

　　2.2 軟件設(shè)計(jì)

　　PLC指令的解釋、與上位機(jī)的通信等功能已由EASY CORE內(nèi)核完成;用戶程序只要根據(jù)接口規(guī)范，結(jié)合用戶設(shè)計(jì)要求，編制少量的接口程序。

　　用戶程序主要是把外部接口電路與內(nèi)核軟件的輸入、輸出緩沖區(qū)相聯(lián)系。讀P3.0～P3.7(X0～X7)，送到相應(yīng)RAM-PX，把RAM—PY(Y0～Y6)數(shù)據(jù)輸出到P1.0～P1.6(Y0～Y6)。主要程序結(jié)構(gòu)如圖5所示。

　　3 結(jié) 論

　　基于芯片組的嵌入式PLC，能有效彌補(bǔ)通用PLC在低端市場(chǎng)的不足，與工藝對(duì)象結(jié)合緊密。只要解決好電路的抗干擾設(shè)計(jì)問題，嵌入式PLC有較大的市場(chǎng)前景。目前，筆者已將成功應(yīng)用于龍門銑床的改造。

參考文獻(xiàn):

[1]. PLC datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/PLC_1248813.html.
[2]. C8051F040 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/C8051F040_209840.html.
[3]. TLP180 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/TLP180_652708.html.
[4]. ULN2003AN datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/ULN2003AN_672379.html.