基于CPLD的自定义PLC模拟I／o模块的研究.pdf

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1、2010钲仪表技术与传感器2010第8期InstrumentTechniqueandSensorNo．8基于CPLD的自定义PLC模拟I／o模块的研究裴蕾，郑萍，龙滔，胡金凤(西华大学电气信息学院，四川成都610039)摘要：讨论了一种基于CPLD的自定义PLC模拟I／O模块设计。给出了系统的整体解决方案，设计了数据采集模块的软、硬件，实现的数据采集模块和PLC的双向数据交互，突出了采用CPLD实现用户自定义模拟I／O端口的功能。实验证明：基于CPLD的自定义PLC模拟I／0模块设计柔性好，性价比高，具有良好的实

2、用价值。关键词：CPLD；单片机；PLC；串行通信中图分类号：TP202文献标识码：B文章编号：1002—1841(2010)08—0073一O3User-definedPLC’SAnalogI／OModuleSystemBasedonComplexProgrammableLogicDevice(CPLD)PEILei，ZHENGPing，LONGTao，HUJin—feng(SchoolofElectricalandInformationEngineering，XihuaUniversity，Chengdu61

3、0039，China)Abstract：Thispaperdiscussedtheself-definitionanalogI／OmoduleofPLCbasedoncomplexprogrammablelogicdevice(CPLD)．Thesolutionofsystemwasgiven，softwareandhardwareofthedataacquisitionmodulewasdesigned．Itaccomplishedbi—directionaldataexchangebetweenthedata

4、acquisitionmoduleandPLC．Therefore，ithighlightedtoachievethefunctionoftheself-definitionanalogI／OportwithCPLD．Testifiedbyexperiment，thedesignofthismodulebasedonCPLDwasflexible，highcost—el-fective，showedgreatvalueinpractice．Keywords：CPLD；microprocessor；PLC；seri

5、alcommunication0引言所采集的数据发送给PLC，同时单片机接收来自PLC的控制信PLC在过程控制领域应用广泛，在这些控制过程中，有许号，将该控制信号通过D／A送出去控制现场的执行机构。为了多连续变化的如温度、压力、流量、液位和速度模拟量需要测量清晰地显示数据的输入输出情况，设计了LED显示部分；为了和控制，PLC采用标准的A／D(如FX2N4A／D)及D／A(如进行相关设定，设计了键盘以便进行I／O口的定义和相关操FX2N2D／A)模块来进行模拟量的输入输出处理。但该类模块作。价格较贵，尤其在需要大

6、量的模入模出信号的情况下，成本将数据采集卡模块大大增加⋯。该设计就是采用单片机、CPLD(复杂可编程逻辑l一器件)以及A／D、D／A模块等，实现一种高性价比的方案设计，稚_嚣一U不但解决PLC模拟量输入输出需求量大致使成本提高的矛盾，，CPLD一蠡警而且还具有一定的“柔性”，即可根据实际的情况自定义开关量蚤蒺骡一_3i五’和模拟量的I／O口的数量，以适应不同场合的需要，具有良好的实用价值。文中以FX2NPLC的模拟I／O模块设计为例进行讨论。图1系统框图1系统整体设计2数据采集卡模块系统的整体设计如图1所示。单片

7、机是数据采集和处理2．1数据采集模块的基本构成的中心；CPLD连接了单片机的输入输出数据通道，通过对单片机是数据采集模块的处理器，主要完成数据的采集，CPLD的编程，实现单片机对外部通道数据的交互；单片机提对键盘输入、数据显示、模拟输入、模拟输出子模块进行控制和供了一个全双工标准接口，通过电平转换芯片MAX232及相关数据的处理。单片机的外部逻辑电路由可编程逻辑控制器外围电路来实现1TrL信号和RS一232电平信号之间的转换，实CPLD完成，CPLD配合单片机完成模拟量的输入输出功能。现了RS一232串口通信，P

8、LC的通信口为RS一422，其问通过模拟输人模块完成将8路0～5V的模拟输入信号转换为RS一232／RS一422通信转换器实现单片机与PLC的通信。单数字量，并将数字量通过数据总线传送给单片机；模拟输出模片机一方面通过A／D采集现场模拟信号，并经过数据处理后将块将单片机送来的数字量转换为1—5V的模拟量并输出；数据显示模块采用两组四位的LED，用于显示通道信息和采集的数据