基于单片机的PLC设计与实现毕业设计论文.pdf

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1引言

1。1课题研究的目的和意义

基于单片机的PLC设计与实现课题的研究是依据应用开发中的实际要求提出来

的。当我们设计机电一体化产品或从事自动化装置设计时，常常会遇到要求设计出成

本极低,同时能完成较为复杂的逻辑控制的控制器的问题.可编程序控制器以其可靠

性能高、编程简单易学、维护方便等优点而广泛应用于工业控制中；单片机具备功能

多、结构紧凑、价格便宜等特点，在工业控制中也得到了广泛的应用.PLC和单片机有

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机地结合,就可实现单片机与PLC之间优势互补,在工业控制中可发挥更大的作用，

不仅可大大简化单片机系统的研制时间，实现复杂的逻辑控制,性能得到保障，效益

也就有保证。

PLC的突出优点是可靠性高、接口类型丰富、能适应各种复杂恶劣的工业环境，

另外PLC采用面向过程的编程语言,编程简单直观，易学易懂,使用灵活方便,工程技

术人员经过短期学习即能上手。同时也有不少缺点:有限的内存,编程优化调试比较困

难;产品多为进口，价格昂贵；针对性比较差。特别是当控制不太复杂的逻辑功能，

控制量不太大,控制要求不高同时环境条件尚佳时,它的优势就不能完全发挥出来，而

且会提高系统的成本。鉴此，根据可编程序控制器的实现原理和工作方式，设计小型

的PLC控制系统有很大的实际意义.

本论文借鉴PLC的实现方式和运行原理，利用性价比比较高的AT89S52单片机设

计了了一种小型PLC。

1.2课题研究背景

近些年来，随着社会的迅速发展,科技的快速进步，可编程控制器(PLC）技术的

发展显得异常迅猛,PLC技术在国内外已经广泛的应用于钢铁业、石油业、化工业、电

力业、建材业、机械设计制造业、汽车业、轻纺业、交通运输业、环保业等诸多领域

［2］。目前PLC市场主要有美系、欧系、日系三大产系，200多家公司生产制造，其中

都是三大产系为主的公司，我国的PLC的研究与生产比较晚,但是通过引进国外先进

技术，消化并吸收，近年来，我国的PLC市场发展的很快,市场前景被十分看好.但是，

国内的PLC仍然处于发展阶段，依然存在很多问题，与那些发达国家相比,我国PLC

的应用仍较为局限化，而那些应用PLC的企业，主要是一些国有大型企业，在其它中

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小型企业中的应用比例比较低.PLC技术主要靠引进,自主知识产权缺乏，与发达国家

相比，技术水平落后5年左右,国产化率低很难满足国内市场需求.目前，我国是世界

上经济发展比较快的国家之一，市场上新设备的控制需求、传统设备的技术升级、换

代对PLC的需求越来越大。另外随着工业设备不断地更新和发展，对PLC要求也越来

越高，在这样的形势下，我国可以抓住这一机遇，研制出具有自主知识产权,更满足

现代化工业用途的PLC。

1.3本课题主要研究内容

该课题是以单片机为主控元件，根据PLC的接口特性，利用适当的外围器件，设

计一种PLC原理样机。该课题需要了解单片机的工作原理、有关外围接口芯片的工作

机理；电源电路设计、模拟数字电路处理;软件程序设计等知识。

设计具体内容分为以下几个方面：

（1）系统硬件电路设计以及单片机选型；

(2)系统软件设计；

(3）上位机软件设计以及上位机与下位机通信设计.

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2系统总体设计方案

2.1PLC简介

2.1.1PLC基本特点

在可编程控制器(PLC)诞生之前，继电器控制在工业控制领域中占主导地位。这

种由继电器构成的控制系统存在着明显的缺点：体积庞大、耗电多、可靠性能差、寿

命短、运行速度慢等，尤其是很难适应生产工艺系统多变性。与继电器控制相