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1 引言
隨著社會(huì)的發(fā)展，各類產(chǎn)品已發(fā)展到一個(gè)追求個(gè)性化、差異化的階段，冰淇淋機(jī)的生產(chǎn)廠家在控制系統(tǒng)上有形形色色的差異，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在開發(fā)周期、硬件的靈活性、適應(yīng)性已經(jīng)很難滿足用戶的需求，黃石科威自控有限公司嵌入式PLC芯片組解決方案具有經(jīng)濟(jì)靈活的特點(diǎn)，值得OEM系統(tǒng)關(guān)注。

2 嵌入式PLC 芯片組
2.1 嵌入式芯片組原理
嵌入式芯片組由黃石科威自控有限公司研發(fā)。嵌入式芯片組是一種加載了PLC實(shí)時(shí)內(nèi)核，具備PLC功能和CAN、RS232/485通訊功能、能夠完成各類常規(guī)功能（I/O、A/D、D/A等）的控制模塊。能夠用梯形圖語言編程實(shí)現(xiàn)過程控制，通訊功能的實(shí)現(xiàn)只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置，作為一款加載了系統(tǒng)軟件的硬件平臺(tái)，它大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期、簡(jiǎn)化了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程。黃石科威自控有限公司EASY CORE 1.00 是一個(gè)加載了EASY-V1.00嵌入式PLC軟件平臺(tái)的核心芯片組，用于設(shè)計(jì)PLC，專用控制器（客制式PLC）及其它自動(dòng)化裝置PLC功能的嵌入。芯片組原理框圖參見圖1。

圖1 芯片組原理框圖

2.2 嵌入式芯片組基本性能
（1） 供電：+5V 200mA，RAM掉電保護(hù)5年。
（2） CPU：C8051F040。
（3） 嵌入擴(kuò)展能力
● 32 I/O：可復(fù)用成SPI、I2C接口及外中斷、外計(jì)數(shù)、AD等。
● 4 AD：12位精度，100 KPS。
● 2 DA：12位精度，100 KPS。
（4） 通信接口
● CANBUS：系統(tǒng)軟件管理，使用工具軟件CANSet構(gòu)建CANBUS總線網(wǎng)絡(luò)。
● UART0：系統(tǒng)軟件管理，用于梯形圖編程、監(jiān)控，支持人機(jī)界面及用戶驅(qū)動(dòng)程序下載。
● UART1：系統(tǒng)軟件管理，用于下載CANBUS網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、構(gòu)建RS485網(wǎng)絡(luò)及支持
第三方設(shè)備互連。

3 嵌入式芯片組應(yīng)用
基于加載了系統(tǒng)軟件的核心芯片組，我們可以根據(jù)工藝需要來開發(fā)自己的各類嵌入式PLC產(chǎn)品。下面就介紹基于嵌入式PLC芯片組開發(fā)的一款冰淇淋機(jī)控制器。
3.1 控制器的要求
（1）輸入AD信號(hào)：攪拌機(jī)電流、成型缸溫度、料缸溫度、電源電壓。
（2）輸入開關(guān)量信號(hào)：出料開關(guān)、左缸料位開關(guān)、右缸料位開關(guān)、制冷系統(tǒng)壓力開關(guān)。
（3）輸出開關(guān)量：控制壓機(jī)繼電器（25A）、控制攪拌電機(jī)繼電器（25A）、控制成型缸電磁閥繼電器（5A）、控制風(fēng)扇電機(jī)繼電器（5A）。
（4）參數(shù)、狀態(tài)、故障顯示：彩色液晶屏。
（5）操作：5只輕觸鍵（自動(dòng)、清洗、保鮮、設(shè)置、開/關(guān)）。
3.2 硬件設(shè)計(jì)
基于以上的控制要求，硬件整體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 硬件整體結(jié)構(gòu)

硬件電路說明：由于嵌入式PLC芯片組是針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制、應(yīng)用開發(fā)的，它的抗干擾能力、電磁兼容性、可靠性等滿足商用標(biāo)準(zhǔn)是毋庸置疑的。
（1）開關(guān)量輸入電路如圖3所示。

圖3 開關(guān)量輸入電路

由于嵌入式PLC芯片組所使用CPU的電源為+3.3VDC，故在設(shè)計(jì)開關(guān)信號(hào)輸入電路時(shí)要考慮其高電平信號(hào)幅值不要超過+3.3VDC。（2）電壓或電流信號(hào)采集電路如圖4所示。

圖4 電壓或電流信號(hào)采集電路

在設(shè)計(jì)模擬電路時(shí)，要考慮最終送至芯片組AD接口的電壓幅度以及所選擇的參考基準(zhǔn)電壓。
（3）顯示、鍵盤處理電路如圖5所示。

圖5 顯示、鍵盤處理電路

（4）繼電器輸出控制電路如圖6所示。

圖6 繼電器輸出控制電路

3.3 軟件開發(fā)
（1）嵌入式PLC芯片組是基于Cygnal公司的C8051f040芯片開發(fā)的，建議開發(fā)選擇的編譯器用KEIL C51，因?yàn)樗梢陨晌覀兯枰腍EX文件。
內(nèi)核留出了七個(gè)用戶嵌入程序入口：
USER_CONFIG: 用戶I/O配置程序入口
USER_START: 用戶上電初始化程序入口
USER_SET_INIT: 用戶設(shè)置初始化程序入口
USER_RUN_INIT: 用戶運(yùn)行初始化程序入口
USER_STEP: 用戶軟中斷程序入口（響應(yīng)時(shí)間<100mS）
USER_SCAN: 用戶演算周期掃描程序入口
USER_TMS: 用戶2.5ms定時(shí)運(yùn)行程序入口
只需要充分理解各個(gè)接口的功能就可進(jìn)行二次開發(fā)了。接口功能詳見科威公司的《EASY原理及應(yīng)用》。
（2）驅(qū)動(dòng)程序的嵌入。在KEIL C51中編譯上述程序。使用下載工具軟件“DOWNHEX”，把生成的.HEX文件通過串口下載到嵌入式PLC芯片組的固定地址處，使得內(nèi)核可以調(diào)用它，從而完成二次驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。
（3）梯形圖程序及通訊。冰淇淋機(jī)的過程控制可用梯形圖語言編程實(shí)現(xiàn)。梯形圖語言是面向工廠自動(dòng)化人員、電工層面的編程語言，易學(xué)易懂，而PLC的軟件資源十分豐富，它的各類繼電器（X、Y、M、S、T）、計(jì)數(shù)器及寄存器對(duì)于冰淇淋機(jī)的過程控制簡(jiǎn)直就是量身定制。冰淇淋機(jī)生產(chǎn)廠的自動(dòng)化人員或電工不必再受控制器開發(fā)方的限制，完全可自己動(dòng)手更改控制過程，到達(dá)控制上的完美要求。詳見科威公司的《嵌入式PLC編程手冊(cè)》。以下為用梯形圖語言編寫的5分鐘延時(shí)程序案例。

要想實(shí)現(xiàn)將多臺(tái)冰淇淋機(jī)的各種工作參數(shù)上傳到個(gè)人PC，用戶坐在計(jì)算機(jī)前就能了解每臺(tái)冰淇淋機(jī)的工作狀態(tài)、產(chǎn)量以及調(diào)整冰淇淋機(jī)的工作模式，也是件很容易的事。

4 結(jié)束語
由于嵌入式PLC芯片組是本著軟硬件可裁剪的原則開發(fā)的，所以基于嵌入式PLC芯片組開發(fā)出的產(chǎn)品可以很好的滿足用戶的個(gè)性化需求，縮短了研發(fā)周期，并且得到了許多單片機(jī)所不具備的強(qiáng)大功能，使很多控制功能的實(shí)現(xiàn)變得簡(jiǎn)單容易。