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　1　引言

　　用Atmel89c2051来仿真PLC的控制，能集单片机控制和PLC控制的优点。单片机控制作为嵌入式系统的核心技术，具有高可靠性和高性价比，而且小巧灵珑、成本低廉；PLC控制中的梯形图编程与继电接触控制电原理图相似，简单易学，深受电气技术人员的欢迎。笔者设计了以89C2051单片机为主控芯片的硬件线路，以此仿真板为硬件平台，允许用户先按梯形图对控制对象编程，这对继电接触控制技术较为熟悉的电气技术人员来说提供了方便。由于仿真板本身是一个不带编译程序的仿真PLC的单片机应用系统，所以，先要将梯形图转化为MCS51汇编指令程序。然后，用51系列仿真器，对转化后的汇编源程序进行编辑、编译，直至输出Inbbb HEX文件，并将此十六进制文件的内容写入到89C2051芯片中。后，将固化好的89C2051芯片插入其仿真板座子上，就能成功地进行预定的PLC的仿真控制了。

　　该仿真电路板价格低廉，使得使用者无需购买上千元的PLC，就能进行仿真PLC的控制。因此，它又十分适合做成专用的功能电路模块而开发成产品，还特别适合于教师在讲述PLC控制时的演示实验。同时，只要修改89C2051芯片中的程序，就能改变仿真板的控制功能，所以仿真板又是“柔性”的。

　　2　ATMEL89C2051单片机仿真PLC电路原理

　　2.1　仿真电路板的电路原理分析

　　ATMEL89C2051是20引脚的与8051兼容的8位高性能单片机。它内部含有2K字节闪速存储器，正是闪存的特点，使得ATMEL89系列单片机具有读写容易、价格低、功耗低和掉电信息不丢等优点。这也就是笔者在硬件结构上首先想到了用ATMEL89C2051作为PLC仿真控制电路的主控芯片。左下部分是仿真电路板的输入电路，由SB1～SB5、R3～R7和作为输入口的P3组成，5个开关的状态分别输入到P3口的P3.2～P3.5和P3.7。例如SB1和R3相连端是与引脚P3.2相连的，SB1未按下时，由于下拉电阻R3接地，输入到P3.2的是低电平；当SB1按下时，5V电压就通过开关SB1加到了P3.2，输入到P3.2的是高电平。这里只用了P3口的5条口线，留下的P3.0和P3.1还可以接2个开关，

C2、C3和CR1晶体振荡器与单片机内部振荡器组成的振荡电路构成了时钟电路。C1、R2构成了上电复位电路。SB6按键按下后，将引起按键复位。

　　右边部分是仿真电路板的输出电路，P1口是作为输出口来使用的。P1.0的输出电路由R8、R9、R13、发光二极管D1、三极管T1和微型继电器KM1组成。R8是 P1.0的拉升电阻，又同R9一起给三极管T1提供偏置电流。P1.0输出信号经过三极管T1反相放大，去驱动继电器，再由继电器去驱动执行机构。当P1.0输出低电平时，三极管T1截止，T1的集电极为高电平，发光二极管不亮，继电器KM1也不得电。反之，当P1.0输出高电平时，三极管T1饱和导通，T1的集电极为低电平，发光二极管点亮，继电器KM1也得电。可见发光二极管的状态与继电器的通断状态是一致的，所以可以将发光二极管作为反映输出机构状态的指示。P1.1的输出电路由R10～R12、发光二极管D2、三极管T2和微型继电器KM2组成，其工作原理的分析也是一样的。不过图1中只用了P1.0和P1.1两个口线，留下的P1.2～P1.7还可以接6个输出驱动电路，如果需要的话，可以参照图1进行扩充。

　　2.2　仿真电路板与被仿真PLC的输入/输出端口之间的对应关系

　　首先要明确图1仿真电路与被仿真PLC的输入/输出端口之间的对应关系。89C2051的P3口对应为PLC的输入口， P1口对应为PLC的输出口。表1中按端口顺序给出了一种对应关系，P3.0～P3.5依次对应的是X000～X005，P3.7对应的是X007；P1.0～P1.7依次对应的是Y000～Y007。必须指出表1给出的仅仅是一种对应关系，完全可以按照实际的输入/输出情况进行对应，如也可以将P3.7对应为X000，等等。

　能否把FX2系列PLC的梯形图转化为51汇编指令程序呢？笔者想到了89C2051具有布尔代数指令,特别是其中的位操作的逻辑指令，可以用这些位操作逻辑指令来替换FX2系列PLC的梯形图中的对应的基本逻辑指令。例如，可以用MCS－51的位与指令来替换PLC的接点串联指令，可以用MCS－51的位或指令来替换PLC的接点并联指令。

MCS51汇编指令与PLC的助记符指令间的确存在着对应关系的，可以用51单片机的ANL C，BIT指令来代替PLC的AND指令，用ORL C，BIT指令来代替OR指令，用MOV指令来代替LD、OUT指令，用51单片机的跳转指令LJMP/AJMP来模拟PLC循环扫描描，等等。由于PLC的梯形图与其助词符指令之间也是一一对应的，如常开接点的串联对应AND指令，常开接点的并联对应OR指令，这样，就可以用等效替换的方法将梯形图转化为51汇编指令程序了。替换中常用的方法是：接点串联使用与指令，接点并联使用或指令，具体如何转换将在下面的编程实例中详细说明。

3. 2  编程实例

　　控制功能如下，当按下X002按钮后，使Y000得电而驱动泵电机动作，同时使下一梯级中的常开Y000闭合，从而使得再按X004，Y001才会得电而驱动主电机动作；否则，未按X002按钮，而先按X004按钮时，主电机将不会动作。按X003按钮后，只有主电机停止，而按X001按钮后，两电机才会同时停止。现在要求改用仿真板来实现两台电机顺序控制。

　　改用仿真板的编程思路是，首先要确定仿真板与被仿真PLC的输入/输出端口之间的对应关系，可按照实际的输入/输出情况进行对应，其中输出端口之间的对应关系如表1所示，而输入端口之间的对应关系如表3所示。对图2中的梯形图按照上述确定的输入/输出对应关系进行替换，

接着，就可以用51系列仿真器（如万利MedWin），对转化后的汇编源程序进行编辑、编译，直至后输出Inbbb HEX文件。将此十六进制文件的内容用编程器（如炜煌的WH－200B）写入到89C2051芯片中。后，将固化好的89C2051芯片插入其仿真板座子上，就能成功地进行预定的两台电机顺序控制了。

　　4　总结

　　用本文所述的用AtmelAT89C2051仿真PLC控制方法，已经成功做成专用的功能电路模块，如控制电机运行的星形－三角形减压起动电路模块，电机顺序起动运行电路模块，广告灯控制电路模块等等。由于该仿真电路板小巧灵珑、价格低廉，也十分适合教师在讲述PLC应用时，无需购买上千元的PLC，就能在多媒体教室演示仿真PLC的控制实验，较为生动地讲授学习梯形图编程。此外，仿真电路板整合了MCS－51单片机控制和PLC控制两门技术，还被成功用于本市首期维修电工技师培训的单片机和PLC应会项目和考核项目。

ET 200SP 开放式控制器 CPU 1515SP PC 是一种坚固、紧凑的控制系统，它将 ET 200SP 控制器的功能与基于 PC 的平台合并在一起。该 CPU 提供了 ET 200SP 系统、S7-1500 控制器系列以及 TIA 环境的完整价值。该控制器可用于控制特殊及系列机器设备，或用于控制分布式配置中的设备。标准用户程序是在 TIA Portal 中生成的。该控制器尤其适用于数量较高的机器设备，例如，可用于摄像头检查以及图像传输或打印机连接的。当需要使用编程语言 C 或 C++ 来集成专门自动化功能、需要将 Windows 软件与软控制器紧密连接或需要存储大量数据时，CPU 1515SP PC 尤其会充分发挥其潜力。

预装有 WinCC Runtime Advanced 的 CPU 1515SP PC + HMI 用于执行附加 HMI 功能。可以在一台设备上集成控制和可视化功能

整个闭环控制的变频节能系统的组成设备及其作用(1) PLC选用SIEMENS公司的S7-200系列：由CPU224XP、DIDO模块、AIAO模块组成。PLC作为控制单元，是整个系统的控制核心。其主要的作用要体现以下几方面：① 完成对系统各种数据的采集以及数字量与模拟量的相互转换。② 完成对整个系统的逻辑控制及PID调节的运算。③ 向触摸屏提供所采集及处理的数据，并执行触摸屏发出的各种指令。④ 将PID运算的数据结果转换成模拟信号，作为调节变频器的输出频率的控制信号。⑤ 通过通信电缆及USS4协议完成对变频器内部参数读写及控制。

如提升机负载，下行时电动机处于发电机状态，能量回充到直流母线，只能加刹车电阻了，当然也可以加网侧逆变器把能量会馈到电网，或者多台变频器共直流母线，变频器所带电动机或变频器出线电缆接地，这种时候开机有输出就可能会跳过压。
分别记为AC-AC-AC-AC-4.其中一类负载为无感或者是微感负荷，如白炽灯、电阻炉等等；二类负载为绕线式异步电动机的启动与停止；三类负载为笼型异步电动机的启动、运转中分断；四类负载为笼型异步电动机的频繁启动、反接制动或者是反向的运转以及电动。其次选择接触器的额定参数，参数包括电压、电流、功率、频率等等内容来确定接触器的额定参数。因此，要学会选型就必须要对于选型中必要的知识有所掌握，西门子低压电器具有适合与各种自动检测、自动化控制有关的工业以及民用领域使用的特点。西门子S7-200的PLC串口通讯有哪些？基本的是PPI方式，本机CPU都集成这个接口。可以通过它来编程调试，连接HMI，也可以用于多个S7200之间做主从通。

(2) 触摸屏采用SIEMENS公司MP370： 其主要作用如下① 可实时显示设备和系统的运行状态。② 通过触摸向PLC发出指令和数据,再通过PLC完成对系统或设备的控制。③ 可做成多幅多种监控画面，替代了传统的电气操作盘及显示记录仪表等，且功能更加强大。(3) 变频器：采用SIEMENS公司440系列，通过USS4协议可由触摸屏通过PLC设置其内部的部分参数，根据PLC发送过来的数据（模拟量）值调节水泵或风机的转速，并将其内部运行参数反馈到PLC。(4) 压力、温度等传感器：将被控制系统（水系统或风系统）的实际参数值转变成电信号上传至PLC。(5) 电气元件：给PLC、触摸屏、变频器及传感器等供电，完成各种操作及驱动等。