基于PLC與單片機通訊的概述

劉茜

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基于PLC與單片機通訊的概述

劉茜

（南京工業職業技術學院，江蘇 南京 210023）

PLC與單片機之間的通訊在工業自動控制中是非常重要的。由于可編程控制器PLC具有功能強大、可靠性高等特點，在現代工業自動化控制中多用PLC控制系統。而單片機由于其成本低等優點在一些智能化設備中常被采用。將單片機控制的智能設備與PLC控制系統整合，實現工廠智能化生產的升級，其中PLC與單片機的數據通訊起著至關重要的作用。通過對PLC與單片機通訊相關內容進行分析，以期為兩者數據通訊產業穩健發展提供依據。

PLC；單片機；RAM；CPU

PLC（Programmable Logic Controller）即可編程邏輯控制器，在應用過程中具有抗干擾能力強、穩定性好、使用方便、適應性強等優勢，為此可以控制各類機械加工及生產過程。單片機屬于集成電路芯片，采用集成技術將只讀存儲器（ROM）、中央處理器（CPU）、I/O口、隨機存儲器（RAM）、定時器/計數器、中斷系統等功能集成到一起，并在硅片上形成微小、完善、精細的微型計算機系統。PLC與單片機的有機結合，可以提高后者應用實效性，為我國工業制造業發展奠定基礎。基于此，為使工廠控制系統更富成效，研究PLC與單片機控制系統的融合，實現PLC與單片機數據傳輸通訊顯得尤為重要。

1 分析PLC與單片機通訊的融合

PLC與單片機在網絡終端及相關技術加持下可以完成數據傳遞任務，在傳輸消息同時，提高數據傳遞及接收效率，并可以實現循環往復通訊目標。PLC作為可編程邏輯控制器會率先接收數據及相關指令，隨后向單片機傳遞數據指令，待單片機接收信息后讀取、識別、執行數據指令，完成PLC要求的這個單片機系統的某部分功能，繼而達到單片機通訊目的。在PLC與單片機連接狀態下，技術人員著重針對PLC地址進行分析，確保其與單片機融合科學、高效，提高單片機通訊自動化能效，通常情況下可從以下幾個方面分析，解決PLC輸出通道地址值設置問題：①設置并行I/O口，基于該方法在應用過程中容易受到一些因素的干擾，如PLC輸出通道數量等，因此，在單片機通訊中鮮少應用；②在PLC終端設置觸摸屏，繼而拓展控制視野，提高PLC控制效率，凸顯PLC應用優勢，基于該方法需要耗費大量成本，因此，對單片機通訊規模有一定的要求，需要技術人員從實際出發，將PLC與單片機通訊融合在一起，在融合過程中累積經驗，為優化相關融合技術奠定基礎，旨在推動單片機通訊技術穩健發展[1]。

2 PLC與單片機通訊數據傳輸的工作步驟

2.1 雙工通訊在數據傳輸系統中的工作內容

雙工通信猶如打電話一般，可以在同一時刻完成數據雙向傳輸任務，將接收機與發射機置于兩個頻率上并同時工作，雙工機囊括雙工車載機、雙工手持機、雙供基地/中轉臺等，通常在UHF、VHF頻段上進行跨段工作，UHF、VHF均可交叉接收或發射信號，其中雙工/中站臺及雙工車載機可以同時進行跨段雙工工作，通過無線接駁器還可將有線網絡與無線網絡聯接到一起，實現對講機與有線電話通信目標，同時，對講機也可通過撥號與有線電話進行通信，完成數據傳輸工作。PLC具有執行邏輯運算功能，還可控制數據傳輸順序，依據雙工通信需求設計不同的指令并傳輸給單片機，用以保證數據傳統暢通無阻，達到提高雙工通信效率的目的。例如，由S7-200PLC與PIC 16F877單片機組成的雙工通信數據傳輸模式，采用差分接收、平衡驅動RS-485接口標準，可以同TTL電平呈兼容狀態，數據傳輸系統更為穩定、高效，為踐行雙工通信在數據傳輸系統中的工作奠定基礎。

2.2 PLC的構成和工作內容

在PLC與單片機通訊傳輸進程中PLC構成尤為重要，可以說PLC構成支撐整個通信系統的運行。基于PLC結構復雜，在分析其構成前需對其工作內容進行簡要分析。無協議通訊主要是指無需在具有約束性的共同規則加持下進行通訊，在網絡終端可以實現數據傳輸目標并不用重置，削減數據傳輸格式轉化環節，提高數據接收、傳輸及處理效率，在依據單片機通訊需求配置PLC后，單片機將與PLC完成數據傳輸任務，在DSA、RXD等指令加持下，PLC將朝著單片機單向傳輸指令，在指定區域內存儲該指令，單片機在接收到指令后進行取讀、識別等工作，根據指令完成數據傳輸工作任務。

在明晰PLC工作內容內后，需要從以下幾個方面對其構成進行分析：①傳輸系統構成。在單片機通訊過程中會產生許多數據，通常情況下采用“雙工通信”方法，實現數據雙向傳輸，將通訊卡設置在PLC接口連接處，確保單片機TXD口與雙工通信相互連接，加之接口電路落實通訊傳輸系統構成目標，例如臺達DVP32EH00T3控制器通過無線通訊模塊SI4463與一個單片機獨立控制的運輸小車建立通訊，PLC發給單片機一個開始的指令，小車開始運輸材料，當運送到系統設定位置時，單片機發送給PLC一個結束、完成指令，PLC控制的智能生產系統可由此接收生產原料。由此將一個PLC控制系統與一個單片機控制部件整合成一個整體的控制系統。②PLC系統構成。PLC可依據單片機通訊需求設置外部總線，與多個模塊相互聯接形成功能組，以功能組為基點形成多個架構，囊括CPU的部分是中央架構，以其他功能組為核心的架構則為“擴展架構”，其具有一定靈動性、發展性，可依據單片機通訊需求適當刪減或添加，使相關系統更為充實，待系統構成后利用I/O將設備與PLC聯系在一起，針對外部溫度、位置信息、運行狀態等數據進行讀取、存儲、傳輸，完成PLC與單片機通訊數據整合工作[2]。

3 單片機在整個系統中的工作內容

為了確保PLC與單片機通訊融合科學得當、安全可靠，單片機在整個系統中借由輸入端口接收PLC的無線通訊模塊發送的信號，通過接收、處理、分析PLC傳輸的數據，確保其數據傳輸工作內容精準無誤，除了接收數據外，還能完成數據傳輸信號檢測工作。一旦PLC對應端口發送低電平，該功能將被啟動，針對低電平信號進行辨別，經判定決定是否解碼數據，將數據變為十進制并進行存儲，同時，單片機的輸入端口，比如INT0還具有保障單片機所在系統安全穩定的能力。

4 數據傳輸的方式

4.1 數據傳輸中的基礎工作

伴隨我國通信技術的飛速發展，相關數據傳輸基礎工作更加穩定，可以實現單向傳輸、串聯通信、雙工通信，其中大部分PLC產品采用串行通信方式，通信接口為RS232，為此具有無法處理復雜控制要求的缺陷，影響數據傳輸成效。為了更好地處理大量信息，實現長距離數據傳輸基礎工作目標，采用RS485方式更為合理，可以抑制數據傳輸過程中的干擾，繼而完成PLC與單片機的通信數據傳輸中的抗干擾、快速高效、長距離、多信息處理等基礎工作。

4.2 數據傳輸過程中的安全保障

PLC遵循數據輸入采樣、用戶程序執行、輸出刷新三個工作階段，可以從源頭保障數據傳輸過程科學、穩定，傳輸內容精準、高效，這主要源于PLC具有系統集成屬性，依據“開關量”實現順序控制目標，不僅可以針對數據采集情況進行監視，還具有越限報警功能，保證單片機通訊數據傳輸安全穩定。

4.3 數據傳輸的顯示

在與單片機通信時，系統可配置組態軟件，繼而全方位接收并查看傳輸數據，也可借助PLC在線數據監控功能，或配置觸摸屏將PLC工作及數據傳輸成果顯示出來，建立實時數據庫，設置其對應的寄存器屬性，實現數據傳輸的讀取與最終顯示目標[4]。

5 總結

綜上所述，通過對PLC與單片機通訊相關內容進行分析可知，PLC控制系統與單片機控制系統整合的可行性，使工廠智能化控制的工作內容、工作方式得以優化，工作環節得以縮減，助力我國工廠自動化控制的行業穩健發展。

［1］黃永東.PLC與單片機之間的串行通信及技術應用分析［J］.電子制作，2018（02）：103-105.

［2］龔志廣.“單片機原理及應用”課程與“PLC原理及應用”課程教學的對比研究［J］.西部素質教育，2017，3（03）：253-255.

［3］武亞雄.關于單片機與PLC之間的串行通信的實現研究［J］.信息通信，2016（12）：223-224.

［4］高飛.西門子S7-300系列PLC與單片機的自由口通信［G］//2016智能城市與信息化建設國際學術交流研討會論文集《智能城市》雜志社、美中期刊學術交流協會，2016：2.

2095－6835（2018）23－0066－02

TP273

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.066

〔編輯：張思楠〕