基于EASY CORE 芯片組的專用PLC 設計
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1 EASY CORE的PLC芯片組
EASY CORE是一個加載了EASY嵌入式PLC軟件平臺的核心芯片組，用于設計PLC，其內部結構框圖如圖1所示。
1．1 EASY CORE內核
內核采用C8051F040混合式高性能單片機，片內有64個I／O端口引腳、1個CAN2．0B集成控制器、12位的ADC、PGA和模擬復用開關、2個12位DAC、64 KB的可編程Flash存儲器、4 352(4 096+256)字節(jié)的RAM、SPI、SMBus／I2C、2個UART串行接口、5個16位通用定時器，可編程計數／定時陣列有6個捕捉／比較模塊，片內有看門狗定時器、VDD監(jiān)視器、溫度傳感器等，工業(yè)溫度范圍-45℃～+85℃內采用2．7～3．6 V的工作電壓。
可通過設置開關交叉控制寄存器，將片內的計數器／定時器、串行總線、硬件中斷、ADC轉換啟動輸入、比較器輸出以及微控制器內部的其他數字信號配置為在I／O引腳輸出。允許用戶根據自己特定的應用選擇通用端口I／O和所需數字資源的組合。
內核采用實時操作系統，加載了與FX2N PLC兼容的梯形圖語言的監(jiān)控程序，指令系統與通信格式與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 用戶驅動開發(fā)接口
用戶根據接口規(guī)范，可以嵌入完成特定功能的匯編程序，實現I／O點配置、AD／DA以及其他特殊的功能。
①嵌入程序代碼存放地址為E000H～F7FFH。
②用戶可使用的中斷源如表1所列。
③位寄存器區(qū)中用戶使用區(qū)(20H～23H)。
④直接尋址寄存器中用戶使用區(qū)(58H～67H)。
⑤外部RAM中用戶使用區(qū)(3600H～3FFFH)。
⑥PLC資源區(qū)(0000～5080H)，系統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 應用實例
現以8個輸入點、7個輸出點PLC設計為例，說明專用PLC的設計過程。
2．1 硬件電路設計
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，用于下載程序。
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，嵌入式程序下載，低電平有效。
P4．4，RUN／SET。
CANRX、CANTXD，CAN總線接口。
(2)用戶應用引腳
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：輸出點為Y0～Y7(圖中只畫一條)，輸出信號經2003驅動輸出繼電器或晶體管，如圖4所示。ULN2003AN為7路驅動器。
2．2 軟件設計
PLC指令的解釋、與上位機的通信等核心功能已由EASY CORE內核完成；用戶程序只要根據接口規(guī)范，結合用戶設計要求，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核軟件的輸入、輸出緩沖區(qū)相聯系。讀P3．0～P3．7(X0～X7)，送到相應RAM-PX，把RAM―PY(Y0～Y6)數據輸出到P1．0～P1．6(Y0～Y6)。主要程序結構如圖5所示。
(主要程序略――編者注)
3 結 論
基于芯片組的嵌入式PLC，能有效彌補通用PLC在低端市場的不足，與工藝對象結合緊密。只要解決好電路的抗干擾設計問題，嵌入式PLC有較大的市場前景。目前，筆者已將成功應用于龍門銑床的改造。
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