【摘 要】
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可编程序逻辑控件（PLC）由于程序编写容易、安全性高、通用性强等优点,在工业生产控制领域中应用非常普遍。但随着社会的多样化、自动化以及嵌入式科技的不断进步,PLC兼容性差、计算能力不强等局限性也显露了出来。同时,国内的PLC市场一直被国外产品所垄断,国内PLC研究与国外厂家的差距仍然很大,国内市场需要自主知识产权的新型PLC出现。而在最近几年,微控制器和嵌入式技术飞速发展,因此针对上述问题,本文使
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可编程序逻辑控件（PLC）由于程序编写容易、安全性高、通用性强等优点,在工业生产控制领域中应用非常普遍。但随着社会的多样化、自动化以及嵌入式科技的不断进步,PLC兼容性差、计算能力不强等局限性也显露了出来。同时,国内的PLC市场一直被国外产品所垄断,国内PLC研究与国外厂家的差距仍然很大,国内市场需要自主知识产权的新型PLC出现。而在最近几年,微控制器和嵌入式技术飞速发展,因此针对上述问题,本文使用单片机作为硬件支撑平台、利用嵌入式系统实现PLC的基本功能,设计了一种基于STM32的嵌入式PLC,具有成本低、可移植性强、灵活小巧等特点。本课题深入研究了西门子、三菱等公司的小型PLC的组成结构和内部运行原理,并对国内部分高校的PLC研发成果进行分析,确定了本课题的小型嵌入式PLC的系统设计及实现方案。本论文的主要工作包括硬件电路设计和软件设计。在硬件方面,采用整体式PLC结构,由核心板和信号板组成。核心板使用STM32作为主控芯片,使用EEPROM作为存储器,同时还集成有以太网通信、RS485通信和CAN总线通信等通信接口。信号板上设计了12路数字量输入接口和12路数字量输出接口,使用光耦或继电器进行隔离,同时还设计有24V输入电压的开关电源模块。在软件方面,主控芯片上移植了Free RTOS嵌入式操作系统,能够更加合理的调度任务和分配系统资源并实现PLC循环扫描的工作方式,设计了PLC指令的解释程序,实现了PLC的基本指令和部分高级指令,使PLC具备基本的工作能力。本文完成了小型嵌入式PLC早期样机的开发设计,并对本文设计的嵌入式PLC的部分功能进行测试,测试结果表明本系统可以实现PLC的基本逻辑控制功能和部分高级功能。本文的工作对于国产PLC的研发具有一定的参考价值。
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