微控制器與PLC序列口通訊電路設計研究論文
1 引言
在工業智慧控制領域，廣泛應用的裝置有兩種，一種是微控制器，另一種就是PLC,但是微控制器與PLC各自存在優缺點。PLC是在微控制器的原理上得出的產物，它的主要功能就是降低工程研發時間，和微控制器相比，其具備的優勢就在於操作方便，不需要運用太多的電子方面的知識。微控制器作為一個獨立的單片計算機系統，效能方面存在較高的優勢，且功能強大，可以滿足各個電氣控制的需求，但是，微控制器具備開發困難、開發週期長、開發成本高等缺點，而PLC控制器中沒有安裝鍵盤、顯示器等裝置，因此不能對控制資料進行顯示。
鑑於以上因素，針對多種控制任務，假若將微控制器與PLC進行融合，各自發揮自身具備的優勢，將會取得理想的結果。因此，要想實現上述功能，首先要就實現微控制器與PLC之間的序列通訊。本篇文章將重點對微控制器與PLC之間的序列通訊實現進行全面的解析和探討。
2 微控制器和PLC概述
微控制器主要是藉助超大規模積體電路技術，將具備資料處理功能的裝置集中整合構建成一個微型的計算機控制系統，其中具備資料處理功能的裝置主要有中央處理器、資料儲存器、I/O口、中斷系統、定時器等。
PLC即是可程式設計邏輯控制器，它是具備程式設計功能的儲存器，其內部設有儲存程式，一旦使用者發出運算、控制、定時、儲存等指令，可以利用數字或者模擬式輸入或輸出的方式來實現機械或者工業生產的控制。
3 微控制器與PLC序列口通訊介面電路及設定
3.1介面電路設計
PLC裝置提供了標準化的RS系列介面，電平邏輯為常規的EIA邏輯，而AT89C5型號1的電平邏輯和PLC並不相容，主要為TTL或CMOS系列的電平邏輯，因此就需要進行電平件的邏輯轉換處理。通常情況下，我們主要應用MAX系列的序列通訊晶片，這是因為其具有單片整合雙的驅動功能和接收功能。在進行通訊介面電路供電時，一般應用單一+5V型號的電源，並在通訊介面電路外部接入四支RS系列介面，從而實現TTL或CMOS系列的電平邏輯轉換。因此，TTL或CMOS系列的電平邏輯直接藉助RS系列介面實現資料訊號的輸送。
3.2 RS-232C序列通訊介面的設定
（1）PLC序列口的'設定
以松下電工FP1系列的PLC為例，利用安裝系統暫存器的方式來實現PLC序列口初始化處理，該序列通訊介面格式主要以RS系列介面為主，其中，在進行控制字各位設定時，可以將其設定為H00,也就是設計一個起始位置、設計八個資料位置、設計一個無校驗以及設計一個停止位置。但是，在進行No.414型號的暫存器安裝時，必須要應用RS系列中型號為232C的介面，並在進行控制字各位設定時，將其設定為H01,我們也可以將其稱之為計算機連線通訊方式。
（2）微控制器序列口的設定
在進行微控制器序列口的設定時，首先要在微控制器內部安置一個序列口，將TXD設定為資料的輸送位置，把RXD設定為資料的接收位置。其中，該裝置中主要被兩種型號的暫存器進行控制，一種是SCON型號的暫存器，另一種是PCON型號的暫存器。在進行軟體設定時，通訊方式常採用的是標準非同步通訊。它是將微控制器序列口設定成八個非同步通訊介面，這種方式主要應用在點對點的微控制器序列口中。每幀資訊有十個位，包括一個起始位置、八個資料位置、一個停止位置。
3.3通訊協議設計
微控制器與PLC之間的序列通訊的工作原理是，藉助微控制器裝置對PLC傳送命令，PLC按照微控制器裝置下達的命令，進行資料資訊的傳送和接收，從而給機械或者工業生產提供資料引數。通訊協議主要利用指令或接收等模式來實現資料的傳送，其中每幀字元不能高於三十個。
微控制器裝置傳送的資料流結構模式分為六種：起始符、指令碼、元件首址、位元組數、資料塊以及結束符。
（1）起始符
資料流中排在首位的字元，預示著微控制器裝置將要傳送資料。
（2）指令碼
微控制器裝置給PLC傳送的執行指令。其中傳送的指令有兩種，一種是讀取指令，另一種是修改指令。
（3）元件首址
PLC內部結構中存在的元件型號和暫存器所在的位置，其中元件首址佔據兩個字元。
（4）位元組數
以元件首址為起點，對PLC內部結構中所有資料資訊進行讀取和傳送，同時還要保證資料資訊讀取和傳送的精準性。
（5）資料塊
其佔據字元數量不高於20個。
（6）結束符
主要是指指令結束，在PLC中佔據一個字元。
4 微控制器與PLC序列口的通訊過程
在微控制器與PLC序列口的通訊過程中，微控制器的序列介面處設有一個SBUF型號的資料暫存器，這個暫存器不僅具備資料傳送功能，同時還具備資料接收功能。在相同的條件下，微控制器只要把想傳送的資料進行輸入，並啟動裝置，就可以實現資料的傳送，這時資料暫存器就會啟動接收功能進行資料接收。當PLC利用RS型號的介面來實現和微控制器通訊時，我們可以先讓微控制器給PLC傳送一個命令幀格式指令，並進行資料的傳送，當PLC接收到指令後，會立即作出響應，這時微控制器也會接收到PLC傳送的響應幀格式指令，並進行資料的接收。這些通訊過程都是由微控制器來實現，PLC不需要進行通訊程式的編制。
4.1傳送命令幀格式
在進行通訊時，首先需要微控制器給PLC傳送一個呼叫命令，其中包含一些特殊表碼或者呼叫字元等，傳送命令幀格式見圖1:
4.2響應幀格式
當完成命令幀格式輸送後，PLC會及時給出響應，同時給單片機發送一個響應幀格式指令，微控制器接收PLC的響應幀格式見圖2:
5 微控制器與PLC的應用
PLC是在微控制器的原理上得出的產物，是一種新型的科技產品。微控制器作為一種合成電路，其可以建立多個應用系統，其結構可以是大型的，也可以是小型或者微型的。通常情況下，微控制器主要應用C語言和組合語言。微控制器應用範圍比較廣泛，但是在操作和維護上，都具有一定的難度，在PLC和微控制器的效能角度來說，對於單項工程，通常應用PLC,這是因為其具備較高的成功率和較強的穩定性，但是，成本比較高。對於大量配套工程，通常應用微控制器，這是因為其具備效益好、成本低等特點。隨著我國科技發展逐漸加快，在微控制器系統中融合PLC裝置的各項效能，不僅可以給工程專案帶來更高的效益，還能發揮自身優勢，取得理想的結果。
6 總結與展望
本文對微控制器與PLC之間的序列通訊作了較詳細的分析。這種序列通訊技術具有結構簡便、執行牢靠、抗干擾等特點，因此得到了工程專案的廣泛應用。隨著我國科技的快速發展，人們增大了微控制器與PLC之間的序列通訊系統的研發力度，將微控制器與PLC進行緊密融合，從而提供更好的應用價值。
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