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长期以来,传统PLC以其高可靠性、高性能等优点始终处于工业自动化控制领域的主战场。然而由于成本、易操作性和网络化等方面的不足,PLC技术尚需不断改进。嵌入式技术和现场总线技术的快速发展,为传统PLC注入新鲜血液。将PLC技术和嵌入式技术、现场总线技术相结合,探索新型工业控制器具有十分重大的现实意义。
本文以工控领域的一些低成本、分布式、易操作应用场合的需求为基础,研究一种基于嵌入式系统的总线式PLC实现方案。本系统采用逻辑表达式解析算法实现了PLC的可编程逻辑功能;采用CAN总线拓展了网络功能;采用向导式界面,增强其易操作性;通过强化软件功能,裁剪硬件,降低成本。
本文首先介绍了总线式PLC的数学模型,给出了总线式PLC的总线式拓扑结构,详细介绍了逻辑表达式解析算法。在此基础上,完成了系统硬件、软件和CAN通信协议的设计。
论文硬件部分对主节点最小系统、人机交互接口、从节点开关量输入、从节点开关量输出、从节点模拟量输入、从节点模拟量输出和CAN通信硬件接口电路进行设计。软件部分在简要介绍μC/OS-Ⅱ操作系统的基础上,完成了主节点基于μC/OS-Ⅱ操作系统的驱动层和任务层设计、基于ZLG/GUI的人机界面设计,实现了从节点逻辑表达式解析算法和CAN总线通信的信息接收和发送等。
最后,分析了总线式PLC在MCB标准检测台中的应用。