專利名稱：可編程邏輯控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可編程邏輯控制裝置，尤其涉及ー種以MCS-51系列單片機(jī)為核心的可編程邏輯控制裝置。
背景技術(shù)：
可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，通常簡(jiǎn)稱為PLC)是自動(dòng)化控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的ー個(gè)重要產(chǎn)品，其方便靈活的控制方式得到了普遍的認(rèn)可。PLC在國(guó)外已有幾十年的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，其技術(shù)發(fā)展較快，也較成熟。目前市場(chǎng)上之PLC產(chǎn)品可靠性及穩(wěn)定性雖然較高，但是價(jià)格也較為高昂。在一些對(duì)控制要求相對(duì)不高的場(chǎng)合，采用現(xiàn)有的PLC構(gòu)建的控制系統(tǒng)僅利用PLC很少的功能，無(wú)疑造成了生產(chǎn)成本的増加。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上內(nèi)容，有必要提供ー種成本較低的可編程邏輯控制裝置。一種可編程邏輯控制裝置，其包括MCS_51系列SOC型單片機(jī)，其EEPROM區(qū)燒入系統(tǒng)程序；直流電源模塊，其包括抗干擾電路以及與該抗干擾電路連接的第一輸出端和第 ニ輸出端，該第一輸出端與該單片機(jī)相連；以及與該單片機(jī)相連的I/O模塊、繼電器輸出模塊和脈沖輸出模塊；該I/O模塊用于接收/送出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，該第二輸出端與該繼電器輸出模塊相連；該系統(tǒng)程序包括編程模塊以及控制模塊。該編程模塊包括主函數(shù)以及實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)指令的功能子函數(shù)庫(kù)，該主函數(shù)調(diào)用該功能子函數(shù)庫(kù)以根據(jù)用戶的編程數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的控制指令。該控制模塊在設(shè)定的周期內(nèi)用采用集中采集輸入信號(hào)、集中程序處理并集中刷新輸出的方式采集I/O模塊送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并根據(jù)該編程模塊生成的控制指令進(jìn)行處理后控制繼電器輸出模塊和脈沖輸出模塊的輸出。上述可編程邏輯控制裝置以MCS-51系列SOC型單片機(jī)為核心進(jìn)行構(gòu)建，其硬件成本較低且易于使用，可通過(guò)較低的成本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的PLC的基本功能。且通過(guò)直流電源模塊同時(shí)為單片機(jī)和繼電器輸出模塊提供電壓，精簡(jiǎn)了電路結(jié)構(gòu)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的可編程邏輯控制裝置的功能模塊圖。圖2是圖1所示單片機(jī)的電路原理圖。圖3是圖1所示可編程邏輯控制裝置的直流電源模塊的電路原理圖。圖4是圖1所示可編程邏輯控制裝置的I/O模塊的電路原理圖。圖5是圖1所示可編程邏輯控制裝置的繼電器輸出模塊的電路原理圖。圖6是圖1所示可編程邏輯控制裝置的脈沖輸出模塊的電路原理圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明可編程邏輯控制裝置100MCS-51系列單片機(jī)20直流電源模塊30I/O模塊40繼電器輸出模塊50脈沖輸出模塊60系統(tǒng)程序21編程模塊211控制模塊212抗干擾電路31第一輸出端32第二輸出端33第一濾波電路311第二濾波電路312隔離直流轉(zhuǎn)換模塊313光電耦合器件41繼電器51可調(diào)電阻61狀態(tài)指示単元81通訊接ロ単元8具體實(shí)施例方式請(qǐng)參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施方式的可編程邏輯控制裝置100以MCS-51系列 SOC (System On Chip)型單片機(jī)20為核心，包括直流電源模塊30、I/O模塊40、繼電器輸出模塊50及脈沖輸出模塊60。單片機(jī)20的EEPROM區(qū)燒入系統(tǒng)程序21。系統(tǒng)程序21采用集中采集輸入信號(hào)、集中程序處理并集中刷新輸出的控制方式，在設(shè)定的周期內(nèi)掃描I/O模塊40送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理后控制繼電器輸出模塊50和脈沖輸出模塊60的輸出，以實(shí)現(xiàn)邏輯、運(yùn)算及脈沖輸出的控制。單片機(jī)20上集成了定時(shí)器、硬件看門狗、11. 0592M晶振以及A/D轉(zhuǎn)換模塊等。 MCS-51系列SOC型單片機(jī)20具有價(jià)格低廉且易于使用的優(yōu)點(diǎn)，以其為核心構(gòu)建可編程邏輯控制裝置100，可降低硬件成本。在本實(shí)施方式中，采用8位單機(jī)器周期指令的MCS-51系列 SOC型單片機(jī)。系統(tǒng)程序21包括編程模塊211以及控制模塊212。編程模塊211用于接收用戶的編程數(shù)據(jù)并且生成相應(yīng)的控制指令。編程模塊211包括進(jìn)行編譯鏈接的主函數(shù)，以及實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)指令的功能子程序庫(kù)。該功能子程序庫(kù)包括可實(shí)現(xiàn)移位、比較等功能的多個(gè)子程序。 主函數(shù)通過(guò)調(diào)用功能子程序庫(kù)中的子程序，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單便利的編程。當(dāng)然，系統(tǒng)程序21也可以用解釋的方式運(yùn)行，其還可以支持用戶自編的KeilC/ASM程序。編程模塊211采用主函數(shù)調(diào)用子函數(shù)的方式，可方便用戶編寫控制程序，便于可編程邏輯控制裝置100的使用和操作?？刂颇K212在設(shè)定的周期內(nèi)采用集中采集的方式掃描各端ロ的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并根據(jù)編程模塊211生成的控制指令進(jìn)行集中程序處理后，進(jìn)行集中刷新輸出，以控制繼電器輸出模塊50和脈沖輸出模塊60的輸出。控制模塊212掃描各端ロ的方式與現(xiàn)有的PLC 基本相似，即在ー個(gè)掃描周期內(nèi)，順次掃描各端ロ的狀態(tài)，并將獲得的狀態(tài)或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于寄存器中?？刂颇K212根據(jù)編程模塊211指令處理從各端ロ獲取的的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，得到相應(yīng)的輸出量，并據(jù)此刷新對(duì)應(yīng)的輸出端ロ。請(qǐng)同時(shí)參見(jiàn)圖2至圖6，直流電源模塊30用于提供穩(wěn)定的電壓源，其包括抗干擾電路31以及與抗干擾電路31連接的第一輸出端32和第二輸出端33。直流電源模塊30的輸入端接24V直流開(kāi)關(guān)電源，第一輸出端32輸出5V直流電源并與MCS-51系列單片機(jī)20相連，以向該MCS-51系列單片機(jī)20供電。第二輸出端33輸出24V直流電源，其與繼電器輸出模塊50相連，從而為繼電器輸出模塊50提供穩(wěn)定的控制電壓。為增強(qiáng)直流電源模塊30輸出電壓的穩(wěn)定性并減小噪音干擾，抗干擾電路31包括第一濾波電路311、第二濾波電路312，以及連接于第一濾波電路311與第二濾波電路312 之間的隔離直流轉(zhuǎn)換模塊313。第一、第二濾波電路311、312均為多級(jí)濾波電路。隔離直流轉(zhuǎn)換模塊313可采用MC34063A芯片器件。第一輸出端32及第ニ輸出端33與第二濾波電路312相連。上述直流電源模塊30的輸出電流噪聲較小，有利于提高可編程邏輯控制裝置 100的穩(wěn)定性及可靠性。I/O模塊40用于接收/送出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，其輸入端與輸出端之間設(shè)有光電耦合器件41。該光電耦合器件41可選擇TIi^SO-I型。本實(shí)施方式中，I/O模塊40共12路輸入輸出，其中包括高速脈沖/計(jì)數(shù)輸入ロ，模擬量輸入ロ /模數(shù)轉(zhuǎn)換ロ，及中速開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入口等。繼電器輸出模塊50包括用于控制工作部件動(dòng)作的繼電器51。本實(shí)施方式中，繼電器輸出模塊50共8路輸出。脈沖輸出模塊60包括一個(gè)連接于其輸入端與輸出端之間的可調(diào)電阻61。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻61的電阻值，可調(diào)節(jié)輸出的脈沖信號(hào)的幅值。脈沖輸出模塊60用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)動(dòng)作。本實(shí)施方式中，脈沖輸出模塊60共2路輸出。此外，本發(fā)明實(shí)施方式的可編程邏輯控制裝置100還可包括狀態(tài)指示単元81以及通訊接ロ単元82。狀態(tài)指示単元81連接至相應(yīng)的輸入輸出端ロ，并設(shè)有發(fā)光二極管(圖未示)。當(dāng)單片機(jī)20的輸入輸出端ロ狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光或熄滅而對(duì)上述狀態(tài)作出指示。通訊接ロ単元82可進(jìn)行在線編程，并通過(guò)組態(tài)通訊子程序以及向量映射表實(shí)現(xiàn)
與上位機(jī)或觸摸屏的通訊功能?？梢岳斫?，需要時(shí)還可以通過(guò)通訊接ロ単元82擴(kuò)展I/O端□。上述可編程邏輯控制裝置以MCS-51系列SOC型單片機(jī)20為核心進(jìn)行構(gòu)建，其硬件成本較低且易于使用，可通過(guò)較低的成本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的PLC的基本功能。且通過(guò)直流電源模塊同時(shí)為MCS-51系列單片機(jī)20和繼電器輸出模塊50提供電壓，精簡(jiǎn)了電路結(jié)構(gòu)?？梢岳斫獾氖?，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可于本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化等用于本發(fā)明的設(shè)計(jì)，只要其不偏離本發(fā)明的技術(shù)效果均可。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可編程邏輯控制裝置，其包括MCS-51系列SOC (System OnChip)型單片機(jī)，其 EEPROM區(qū)燒入系統(tǒng)程序；直流電源模塊，其包括抗干擾電路以及與該抗干擾電路連接的第 ー輸出端和第二輸出端，該第一輸出端與該單片機(jī)相連；以及與該單片機(jī)相連的I/O模塊、 繼電器輸出模塊和脈沖輸出模塊；該I/O模塊用于接收/送出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，該第二輸出端與該繼電器輸出模塊相連；該系統(tǒng)程序包括編程模塊以及控制模塊，該編程模塊包括主函數(shù)以及實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)指令的功能子函數(shù)庫(kù)，該主函數(shù)調(diào)用該功能子函數(shù)庫(kù)以根據(jù)用戶的編程數(shù)據(jù)并且生成相應(yīng)的控制指令，該控制模塊在設(shè)定的周期內(nèi)集中采集I/O模塊送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并根據(jù)該編程模塊生成的控制指令進(jìn)行集中程序處理，并采用集中刷新輸出的方式控制繼電器輸出模塊和脈沖輸出模塊的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的可編程邏輯控制裝置，其特征在于該抗干擾電路包括第一濾波電路、第二濾波電路，以及連接于該第一濾波電路與第二濾波電路之間的隔離直流轉(zhuǎn)換模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的可編程邏輯控制裝置，其特征在于該脈沖輸出模塊包括一可調(diào)電阻，用于調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅值。
4.如權(quán)利要求1所述的可編程邏輯控制裝置，其特征在于還包括與該單片機(jī)相連的通訊接ロ単元。
5.如權(quán)利要求4所述的可編程邏輯控制裝置，其特征在于該通訊接ロ単元通過(guò)在線編程，并通過(guò)組態(tài)通訊子程序以及向量映射表實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)或觸摸屏的通訊功能。
6.如權(quán)利要求1所述的可編程邏輯控制裝置，其特征在于還包括與該單片機(jī)相連的狀態(tài)指示単元。
7.如權(quán)利要求1所述的可編程邏輯控制裝置，其特征在于該I/O模塊包括連接于其輸入端與輸出端之間的光電耦合器件。
8.如權(quán)利要求1所述的可編程邏輯控制裝置，其特征在于該I/O模塊包括高速脈沖/ 計(jì)數(shù)輸入ロ，模擬量輸入ロ /模數(shù)轉(zhuǎn)換ロ，及中速開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入ロ。
9.如權(quán)利要求1所述的可編程邏輯控制裝置，其特征在于該MCS-51系列SOC型單片機(jī)為8位單機(jī)器周期指令的單片機(jī)。
全文摘要
一種可編程邏輯控制裝置，其包括MCS-51系列SOC型單片機(jī)，其EEPROM區(qū)燒入系統(tǒng)程序；直流電源模塊，其包括抗干擾電路以及與該抗干擾電路連接的第一輸出端和第二輸出端，該第一輸出端與該單片機(jī)相連；以及與該單片機(jī)相連的I/O模塊、繼電器輸出模塊和脈沖輸出模塊；該I/O模塊用于接收/送出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，該第二輸出端與該繼電器輸出模塊相連；該系統(tǒng)程序包括編程模塊以及控制模塊。該編程模塊包括主函數(shù)以及實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)指令的功能子函數(shù)庫(kù)，該主函數(shù)調(diào)用該功能子函數(shù)庫(kù)以根據(jù)用戶的編程數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的控制指令。該控制模塊根據(jù)該編程模塊生成的控制指令進(jìn)行處理后控制繼電器輸出模塊和脈沖輸出模塊的輸出。上述可編程邏輯控制裝置具有成本較低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/05GK102566482SQ201010598588
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者葉啟賢, 王陽(yáng), 秦鐘 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司