RISC架构的PLC微控制器设计与片上系统分析

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1、上海大学硕士学位论文?}二ctbi’dpartyCANn‰o，zcen拉olIPc3fe．r翌e掣e曩gnj譬jjlccn密el曼e’Of}jfurtherresearchanddevelopmentofrelevantproduct．Keywords：PLCmicroeontroller,two—stagepipeiineprocessing．memorybi‘accessinterfaceunit，Booleanpmeessorunit，logicalprocessingunit，PLCsystem--

2、on·-chipVI上海大学硕士学位论文原酗i!主卢胡本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：本论文使用授权说明日期：——本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：11日期：

3、塑．型_上海大学硕士学位论文第一章绪论1．1可编程控制器的发展概况可编程控制器(ProgrammableLogicController，即PLC)是1968年由RichardE．Morley发明的一种自动化装置，其核心设计思想是采用软件编程方法统代替继电控制的硬接线方式建立柔性的程控系统⋯。最初，PLC就用“软线”逻辑或者说“继电器梯形”逻辑(RLL)这种可视化的编程语言模拟硬线逻辑，大大减少了外部设备之间的连线，使电气设备的配置时间从6个月减少到6天，同时也大大提高系统的可靠性。1。1968年通用汽车公司

4、定义了PLC的设计标准。1。自此以后，PLC在工业领域获得了广泛的应用。现在它被广泛应用于包括制造加工系统、运输系统、化工处理设施等各个工业领域中，是数控机床等电气控制系统的关键设备“1。20世纪70年代是PLC崛起时期。从1970年到1974年，由于微处理器技术的引入，大大增强了PLC的智能性和灵活性，而CRT终端和手持编程器人机接口功能又增加了PLC新的应用方向D]o自1977年AB公司(Allen-BradleyCorporation)率先提出基于8位微处理器的PLC以后，许多厂商纷纷效仿，生产了基于

5、Intel公司的8080、Zilog公司的Z80等8位微处理器的PLC产品。20世纪80年代伴随着微电子及微处理器技术发展和Pc机的应用，PLC技术走向成熟时期。Athani“1设计了基于8位微处理器8085的PLC，它有一个手动编程器和一个CRT显示终端，程序段可以显示在CRT上。个人计算机开始被许多PLC厂商作为程序开发工作站91。象IBM的Pc机，其高效的操作和图形显示能力对于可视化编程是非常理想的，许多PLC系统的编程语言就是在那个时期发展起来的。1。其中，梯形图是最受欢迎的一种符号语言“⋯，这种语

6、言对于PLC系统是一种自然的选择，因为一开始PLC就是用来替代那些机电式继电器、计数器、计时器等等。Picard把IBM—PC作为一个标准的PLC系统““。其输入输出利用I／O扩展卡插入PC机的外设插槽进行配置，软件利用IBMPC机支持的梯形图语言编制。Dudeck用IBM～Pc作为AB公司PLC的编程设备““，而Muth上海大学硕士学位论文展／Ji了如何利用一铲IBM—PC来模仿～l、P“，以及作为离线皎含进仃径制程序的开发和调试““。他同时展示了TurboPascal编程语言作为控制程序开发和模拟软件开

7、发的可行性。20世纪90年代随着PLC的国际标准IEC61131的正式颁布，PLC技术进入到第三个发展时期，PLC技术的特点为：1)在系统结构上，从传统的单机向多处理器发展；2)在控制系统组态上，从单机控制系统到分布式及远程控制系统发展；3)在编程语言上，趋向于文本化、图形化、多样化和语言之间的可互相转换性，创造了更具表达控制要求、文字处理、通信能力的编程环境。例如Welch描述了一种算法把自由的继电器梯形逻辑变为布尔逻辑形式，Krogh和Falcione介绍了一种把继电器梯形图逻辑转化为顺序功能图(SFC

8、)的算法。4)从应用范围和应用水平上，除了继续发展机械加工自动生产线的控制系统外，则是发展以PLC为基础的集散控制系统(DCS)系统、监控和数据采集(SCADA)系统、柔性制造系统(FMS)、安全联锁保护(ESD)系统、运动控制系统等，全方位的提高PLC的应用范围和水平。20世纪90年代后期至今，由于信息技术的迅猛发展和用户对开放性的强烈要求，PLC进入了其发展的第四阶段。其特征是：1)网络化：在保留PLC功能的