基于MODBUS协议的单片机与PLC通讯的设计.doc

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1、第1章绪论随着计算机、数字通信的快速发展，计算机控制已经拓展到全部的工业领域。其中，单片机和PLC得到了长足的发展，在小规模的控制系统中得到了非常广的应用。对工业系统来说，PLC与单片机的应用都比较普及，可是，两者都有各自的优缺点。单片机的驱动能力比较弱，且无法驱动大功率、大电流设备的直接运行，因而在使用方面受到限定。相比而言PLC则运行可靠、使用也相对简单、抗干扰效果好，而且负载驱动能力也比较强，所以适合在一些环境较差的地方工作。可是PLC控制能力固然强，但是其结构锁闭，缺乏智能化，无法链接键盘等外部设备，所以在使用PLC时就必须要通过外部智能设备编程来实现控制。想

2、要进行弱电控制强电，必须要有智能程度较高的核心。而单片机的智能化程度很高，在系统的设置和外部设备的管理中起着非常高的作用。PLC和单片机联系可以提升PLC的数据处理功能，友好与简洁的人机交互也给用户提。供了很大便利。本次要实现基于modbus协议的单片机与plc通讯的设计，通过MX232接口。转RS485接口转换电路，将单片机与PLC进行连接，单片机作为上位机向PLC发送数据，实现以51单片机为核心，将输出信号通过RS485总线来与西门子S7-200PLC进行串口通信。1.1主要任务以及目标通过查阅相关资料，了解51单片机及S7-200PLC通讯的发展概况；根据相关文

3、献，深入学习51单片机及S7-200PLC通讯系统各部分的组成以及控。制的基本原理和方法；综合运用所学的模拟电子技术、数字电子技术、电力电子技术、无线通信技术、嵌入式等知识，进而查阅相关文献，研究51单片机及S7-200PLC通讯的设计方法；根据要求，编写软件设计基于51单片机及S7-200的PLC各个功能模块；通过该设计，达到以下几个目标：提高分析和解决问题的能力；提高对所学知识的综合运用的能力；提高查阅有关文献的能力；获得工程设计的基本训练；提高动手操作能力。1.2设计的主要内容对整个MODBUS通讯协议的构成、要求、应用等进行大概的了解，明确课题的定位和所要解决

4、的问题；选择单片机及PLC型号，经过对常用编译软件的相关了解,对单片机控制方法做简单测试；对51单片机控制的理论以及涉及到S7-200PLC的相关知识进行系统的学习；根据选定的单片机型号以及S7-200PLC的机型画出对应的最小系统以及各个功能模块电路图，搭建硬件调试环境；综合调试，主机控制板与从机控制板进行MODBUS通讯，分别控制各个功能块。对设计的结果进行分析和总结；1.3设计的基本要求通过这次毕业设计，要求学生提高查阅文献的能力，提高综合运用所学知识系统分析问题和解决问题的能力。要求学生掌握51单片机与S7-200PLC通讯设计的基本方法，获得工程设计的基本训

5、练，学会科技论文的写作规范。通过本课题，深入研究S7-200单片机与S7-200PLC通讯的设计，通过实践发现问题、解决问题。第2章单片机和plc的现状与展望2.1目的和意义现代的控制领域中当使用老式的控制系统的用户采用MODBUS作为一个能够解决复杂问题的简单解决方案，在他们发现自己需要扩充的是现场仪表或者增加远程控制器的时候，MODBUS的简单性以及它的便利在于在许多通讯媒介上实施应用的特点，所以它受到广泛的支持，用户可以让一个外来设备连接到控制系统里面使用这个设备的MODBUS接口被证明是最为容易的办法。虽然MODBUS已经是最为古老的通讯方法之一，由于非常多的

6、原因它也是最及的通讯方法。MODBUS便于使用、也非常可靠、价格很低廉并且可以连接到控制工业领域几乎所有的传感器和控制设备。传统工业控制系统的带来的不便，形成了大量的“信息孤岛”，对于工业控制来说，想要确保产品质量和进行连续生产，各个站点之间必须互相配合，共同协调，因此这就要求各个站点能互相沟通讯息，互相之间传信。而要想实现对全局的监视控制和优化，上级管理网也要经常与子站交换数据。然而，子站是采用不同的开发调试平台、不同的通讯协议来组成的结构系统，要为每种协议开拓一个转换接口或驱动是比较繁琐的，尤其是在站点和协议较多的时候。所以，采用modbus协议可以很好的解决这个

7、问题，具有很高的性价比。2.2单片机和plc的发展单片机(Microcontrollers)是一种集成电路芯片，是用大规模集成电路技。术来构造的一个小且完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。其系统结构简单，使用方便，实现模块化；单片机的可靠性非常高，可连续工作到10^6~10^7小时而无故障；处理功能强，速度快低电压，低功耗，便于生产便携式产品。控制功能强，环境适应能力强。从上世纪80年代就开始发展，由4位、8位单片机发。展到300M的高速单片机。plc是可编程控制器，它使用方便，编。程简单，有很强的功能，可以实现非常庞大的控制功能。PLC有