广东工业大学 黄伟鑫

1 引言

采用嵌入式PLC的方式去设计系统，能够提高开发速度，对于用户的个性化需求可以进行灵活的设计，这样就可以达到定制的效果[1]。同时，也可以增强小型控制系统的设计和应用能力，更贴近客户需求的个性差异化设计要求。用户可以自己选择合适的硬件来组成满足要求的嵌入式PLC。

2 硬件结构的设计

本系统是在对三菱FX系列PLC的充分研究其硬件结构和工作原理的基础上设计的嵌入式PLC。选用STM32F103ZET6为核心处理器，最高达72MHz的时钟速度，1.25DMips/MHz，512K字节的闪存程序存储器 ，64KB RAM，LQFP-144脚封装,还有其他模块电路辅助完成相应的功能[2]。嵌入式PLC系统搭建的硬件电路框架图如图1所示。采用RS232和RS485通信协议，不仅可以用于程序下载，而且可以用于基本数据的访问。

图1 硬件电路框架图

图2 程序结构框图

其中，下载电路模块是给STM32F103ZET6芯片下载固化程序用，而对于最终PLC程序的下载则是通过串口通讯模块完成。由于STM32F103ZET6芯片上有3个12位模数转换器和2通道12位D/A转换器，所以模拟量输入使用芯片内部的A/D转换电路，无须外扩芯片；8路A/D为12位ADC逐次逼近型模拟数字转换器；2路D/A为12位数字输入电压输出的D/A转换器。使用6N137芯片和PWM脉宽调制波形的方法进行脉冲设计。

3 软件方面的设计

嵌入式PLC软件设计主要分为两部分设计[3]。第一部分为梯形图程序下载设计，该部分主要是遵循FX2N型PLC的通讯协议，实现基本数据访问以及程序下载功能。第二部分为PLC程序解释执行设计，程序先从内置Flash中取PLC指令，然后判断是何种指令，若是END指令则直接跳出程序，否则执行相应的程序。……