最简PLC的设计和应用

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1、最简PLC的设计和应用云南昆钢制管有限公司（653106）史允达摘要：单片机加上接口电路，做成最简PLC。为了方便应用，电路中设置了4组4位拨码开关，可作为时间或者计数值的预置和调整。本文并通过实例详细介绍了编程和运用。关键词：单片机，PLC，拨码开关。1引言纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、家电等，这些都离不开单片机。所以不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它使用它。本人用89C51单片机加上输入输

2、出接口电路，并在P0和P2口接有4组拨码开关，方便现场时间好调，构成最简PLC。该最简PLC具有PLC的基本功能，逻辑运算、计数、计时、顺序控制等。2电路原理电路特点，除具有16个I/O口外，其中最主要的设置了4组4位拨码开关作为预置开关，单片机读取拨码开关的数据就能控制时间继电器的时间，计数器计数值。当调整改变拨码开关时，时间继电器时间和计数器数就可改变，以适应不同的控制过程要求。市售的PLC机，如果增加4组4位的拨码开关，预置时间和计数值。那么最少占用六个I/O口，还必须增加译码器等电路，四个I/O口做数据口，两个I/O口做地址口，比较麻烦。

3、不然就要占用16个I/O口。I/O口是与价格成正比的，8I/O口越多价格越贵。从这一点上来说，最简PLC还是很有特点的。本电路遵循简洁至上原则，简单的电路，最少的元件构成具有16位I/0口PLC。电路如图1所示，输入信号经光耦送入89C51的P3口，输出信号由P1口送出，P0、P2口接4个4位拨码开关，充分的利用89C51所有I/0口，I/0不作任何的扩展，实现最简，这样在电路板PCB布线时方便很多。图1电路原理图输入电路见图2，输入信号经发光管限流电阻，通过光电耦合，送入P3口，并接有上拉电阻。其中发光二极管是作为输入状态指示，当信号接通高电平

4、时，发光二极管亮，表示有输入信号。8图2输入接口电路89C51复位口除了有上电复位电路以外，还经过光耦将外部按钮信号送到复位口，可以做复位按钮，与初始化程序配合还可以做停止按钮用。这样就多增加了一个输入口。输出电路见图3，输出信号由P1口输出到TTL集成电码7407，7407直接驱动小型继电器，同样输出电路也接有发光二极管作为输出指示灯。当有输出信号时，继电器线圈带电闭合。同时发光二极管发光。图3输出接口电路工控现场经常需要对控制时间进行调整，所以设置4组拨码开关。P0高4位接一个4位拨码开关，低4位接另一组拨码开关。同样P2口也分别接有两组拨码

5、开关。每个4位拨码开关有0-15个档位，与软件配合可以做成方便可调的时间继电器。拨码开关也可做计数器的预置数据开关。如某物件需要10个。拨码开关设为10，计数器达到拨码开关设定值时，89C51就进行相应的处理。电源电路VCC电压5V为89C51和7407提供工作电源，VCC1电压12V8作为输入口电源，VCC2电压12V做光耦和小型继电器的电源。电源均采用三端稳压集成电路制作。电路常见这里就没有给出。3元件的选择电路中光耦选用TLP512，也可用其它型号的光耦如4N25,TIL117等。驱动继电器是TTL7407六反向驱动器（OC高压输出）集成电

6、路。它可以用DS2003高电流/电压达林顿驱动器代替，电路板布线时会比7407方便，但电路要做相应的改变。拨码开关也可用8421、BCD码二十进制拨码开关，虽然调整范围是0-9，对操作工就方便多了。毕竟大家都习惯十进制，二进制不方便。小型继电器线线圈电压为12伏，线圈并有续流二极管。当输出为电感负载时，输出触头一定要并接电容，因为电路板上继电器不可能离89C51很远，89C51很容易被火花干扰。笔者曾经在现场就遇到火花干扰情况，继电器触头接电磁阀线圈，当断开时产生火花，干扰了89C51，致使程序跑飞。当时在生产线上，干扰不时发生，影响生产。笔者费

7、了很大周折才找到原因。处理方法在继电器触头上并一个电容，减小触头断开时火花，干扰就消除了。用RC阻容吸收回路替代电容效果会更好。如选用固态继电器代替小型继电器，就没有火花干扰问题了，上了一个档次。本电路晶振采用6M的，这一点不能搞错，因为后面定时程序编程是以6M晶振而计算的。4软件编程及应用下面以一个简单的例子来介绍最简PLC编程与运用。焊管生产线要使用飞锯，有一种飞锯是由气缸带动锯切小车同步跟踪运动中的钢管锯切钢管的。是焊管生产线必须有的设备。8焊管生产线焊接钢管是由长带钢连续成型焊接不间断地生产出来，必须由飞锯将钢管切成6米定尺管。飞锯的动作

8、是这样的，源源不断的钢管碰到了6米定尺开关后，行走气缸推进→夹紧→落锯→抬锯→松夹→行走气缸返回→钢管拨出→等待下一根。飞锯控制程序框图