【文章內(nèi)容簡介】 器。但在某些機(jī)電一體化產(chǎn)品或自動化裝置的設(shè)計中，要求邏輯控制器的成本極低。這時若采用現(xiàn)成的PLC很難實現(xiàn)極低成本要求。當(dāng)該機(jī)電一體化產(chǎn)品或自動化裝置需要大大降低成本時，現(xiàn)成的PLC的價格會顯得太高。第二種需求，機(jī)電一體化產(chǎn)品或自動化裝置中需要進(jìn)行較為復(fù)雜的梯形圖邏輯控制，但被控對象只需要用弱電來驅(qū)動。要求邏輯控制成本極低。這時，該怎樣實現(xiàn)極低成本的、在弱電驅(qū)動條件下的較為復(fù)雜的梯形圖邏輯控制的需求呢?上述兩種需求的問題焦點都是要求設(shè)計出成本極低，同時能完成較為復(fù)雜的梯形圖邏輯控制的邏輯控制器。我們能不能在機(jī)電一體化產(chǎn)品或自動化裝置中的硬件設(shè)計中直接用價格極低的單片機(jī)芯片來充當(dāng)邏輯控制器，使其具備梯形圖邏輯控制功能，并且設(shè)計出適合于單片機(jī)的電路，形成一個直接用單片機(jī)芯片來取代PLC、并能完成較為復(fù)雜的梯形圖邏輯控制的系統(tǒng)呢?如果能，那么它對降低機(jī)電一體化產(chǎn)品或自動化裝置的成本是極為有利的。這樣的方法也可以應(yīng)用到自動化控制的生產(chǎn)線上，用來降低自動化控制生產(chǎn)線的設(shè)備成本。那么，怎樣才能使從市場上選來的新一代的單片機(jī)芯片最終具備梯形圖邏輯控制功能呢?我們知道要具備梯形圖邏輯控制功能就必須能執(zhí)行PLC指令和程序。但是，單片機(jī)芯片只能執(zhí)行單片機(jī)指令和程序，不能直接執(zhí)行PLC指令和程序。因此，問題的關(guān)鍵就變成要研究和設(shè)計出可以將PLC指令源程序翻譯成單片機(jī)目標(biāo)程序的翻譯程序。基于STM32的PLC設(shè)計項目是面向中小型冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工等企業(yè),目的是降低投入的生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)利潤?？删幊炭刂破鞯膽?yīng)用情況往往體現(xiàn)著一個國家的工業(yè)自動化水平，我國PLC國內(nèi)市場雖然龐大，但是95％以上的市場份額都被國外品牌占據(jù)，其中大中型PLC市場主要被歐美產(chǎn)品占據(jù)，小型PLC市場主要被日系品牌占據(jù)，其成本也是相當(dāng)?shù)陌嘿F，而國內(nèi)廠商的市場份額幾乎可以忽略。因此，大力發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的PLC編程軟件，逐步擺脫國內(nèi)PLC市場被國外廠商和合資企業(yè)所壟斷的局面，對于推動國內(nèi)PLC市場的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。 (1)首先，當(dāng)從市場上選來新一代的單片機(jī)STM32芯片作為執(zhí)行符合梯形圖邏輯控制的邏輯控制器，那么從總體上來看，基于該單片機(jī)芯片的PLC編譯程序的設(shè)計就和其他PLC的編譯程序設(shè)計不同，沒有一個現(xiàn)成的編譯程序可以套用，必須做創(chuàng)造性的工作，獨立完成基于該單片機(jī)的編譯程序設(shè)計。編寫基于該單片機(jī)的PLC編譯程序，是本課題的主要工作任務(wù)之一。 (2)其次，目標(biāo)程序框架結(jié)構(gòu)也不同。因為單片機(jī)芯片不同，內(nèi)部的硬件資源也就不同，目標(biāo)指令代碼和目標(biāo)程序框架結(jié)構(gòu)也就不同。因此在編譯程序編寫前，必須根據(jù)單片機(jī)芯片編程的特點設(shè)定目標(biāo)程序框架結(jié)構(gòu)。有許多影響目標(biāo)程序框架結(jié)構(gòu)的因素，諸如CPU初始化、通信程序編譯、接口的初始化等。設(shè)定目標(biāo)程序框架結(jié)構(gòu)，是本課題的另一項主要工作任務(wù)?？傊?，基于單片機(jī)STM32的PLC編譯程序設(shè)計研究是一項具有創(chuàng)造性的工作，需要充分吸取前人的經(jīng)驗，開拓創(chuàng)新，建立新的模型、新的結(jié)構(gòu)、新的方法。2本實訓(xùn)的概要設(shè)計件電路框圖設(shè)計如下圖5所示： 圖5 硬件電路框圖設(shè)計硬件實物圖如下所示：按鍵部分：開發(fā)板上有四個普通按鍵分別連在GPIOF03上以及一個復(fù)位鍵，方便使用。 上位機(jī)編程軟件在PC機(jī)上實現(xiàn)，主要實現(xiàn)編程軟件選擇梯形圖和指令表作為編程語言，并將其錄入到相應(yīng)軟件中，以便下載到下位機(jī)中，對工程項目進(jìn)行相應(yīng)的控制。利用MFC創(chuàng)建用戶界面，使其具有梯形圖的錄入和修改，助記符語言的錄入和修改，并且能實現(xiàn)他們的互相轉(zhuǎn)化的功能。并且能夠?qū)崿F(xiàn)通過串口向下位機(jī)下載。處理流程：用戶首先要創(chuàng)建一個新的文件，選擇是通過助記符語言或者是梯形圖語言。如果是選擇梯形圖語言，在標(biāo)題欄下方就會有一些符號的選擇。當(dāng)錄入完成之后可以保存，并且能夠?qū)崿F(xiàn)兩種語言的轉(zhuǎn)換。流程圖如下：創(chuàng)建新文件輸入語言選擇用戶輸入下位機(jī)PC讀取用戶輸入一級代碼二級代碼保存到電腦語言轉(zhuǎn)換梯形圖錄入：在編輯框的左邊和右邊分別有兩個電源線，在兩個電源線的中間進(jìn)行梯形圖元件的錄入，包括原件的插入、刪除、保存等操作。用戶戶在編輯區(qū)對各個梯形圖元件進(jìn)行屬性的設(shè)置和改變。用戶進(jìn)行梯形圖編輯的時候，各個梯形之間空出一行用來隔開。各個梯級主路之間空出一行用來隔開。各個梯級有ID號進(jìn)行標(biāo)識，ID號依次遞增且唯一。每個梯級包含一個梯級主路，梯級主路帶有一個左電源線，常開觸點，常開線圈和右電源線，它們之間有很多的水平連線，用戶在常開觸電與常開線圈之間添加其他元件并聯(lián)關(guān)系構(gòu)成新的梯級，當(dāng)然用戶也可以將這個常開觸點和常開線圈刪除繼而添加自己需要的元件。元件的編輯屬性對話框中包含用戶對元件名稱，數(shù)據(jù)類型，變量范圍，物理地址等屬性的編輯。助記符的錄入：可以實現(xiàn)一些助記符的錄入，以文本的形式進(jìn)行錄入。指令包括LD,LDI,OR,ORI,OUT等。梯形圖轉(zhuǎn)化為一級代碼：首先將梯形圖界面劃分成大小相同的網(wǎng)格，如下圖所示，每個網(wǎng)格包含一個梯形圖基本元件或者為空，每個網(wǎng)格信息保存在一個結(jié)構(gòu)體對象中，結(jié)構(gòu)體數(shù)組就構(gòu)成了一級代碼。一級代碼是結(jié)構(gòu)體數(shù)組的形式，由于網(wǎng)格中存在大量的“空”元件，這樣一級代碼中就包含很多零元素，如果以數(shù)組的形式保存在計算機(jī)中必然浪費很大的空間。同時考慮到串行化問題，先采用雙向鏈表結(jié)構(gòu)，鏈表中每一個節(jié)點是一個類對象，它存儲一個梯形圖元件的信息，這樣節(jié)點中就不包含零元素，利用串行化方法將鏈表信息保存在計算機(jī)中，這樣計算機(jī)可以節(jié)約很大的硬盤空間。當(dāng)用戶完成輸入后進(jìn)行下載時，雙向鏈表先轉(zhuǎn)為一級代碼，然后經(jīng)過解算過程，將一級代碼轉(zhuǎn)換為二級代碼下載到下位機(jī)STM32中。解算：一級代碼經(jīng)過解算轉(zhuǎn)化成二級代碼才能下載到下位機(jī)STM32中，二進(jìn)制代碼指令用四個字節(jié)組成，前兩個字節(jié)代表命令種類，后兩個字節(jié)代表目標(biāo)設(shè)備。上位機(jī)與下位機(jī)通信程序的編寫上位機(jī)向下位機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送：代碼要向下位機(jī)通過串口發(fā)送，包括PC機(jī)的串口通信和STM32的串口通信部分。首先上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送一個命令ENQ（0x05H），當(dāng)下位機(jī)準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)后，回復(fù)命令A(yù)CK。之后PC開始發(fā)送數(shù)據(jù)。在VC中，有以下幾種方式可以實現(xiàn)串口的通信：方法一：使用VC++提供的串行通信控件MSComm 首先，在對話框中創(chuàng)建通信控件，若Control工具欄中缺少該控件，