嵌入式PLC编程装置的系统设计

摘要

可编程控制器(PLC)是工业控制中的重要设备,采用CAN现场总线的新型PLC控制系统是可编程控制器技术发展的方向之一。编程装置作为PLC系统的组成部分,在PLC控制系统的用户程序输入、系统状态监控、设备调试等方面发挥重要的作用,方便了用户对PLC系统的操作使用。
　　中小型PLC产品的编程和调试装置主要为安装了编程软件的计算机或手持式编程器。工业现场常用手持式编程器来编程调试,它们只适用于特定型号的PLC产品。这些编程装置采用单片机作为控制器,系统功能比较单一;系统内部用户程序存储空间不足;外部通讯接口通常不兼容,必须通过专用电缆与现场的PLC设备连接使用,不能满足新型PLC设备数据通讯和处理的需求。本课题提出结合嵌入式技术和现场总线技术,采用ARM7微控制器为核心,以CAN现场总线为主要连接和通讯方式,大容量的Flash芯片为用户程序存储器,设计适合新型PLC设备的手持式编程装置。
　　本论文主要介绍了编程装置系统设计过程,包括三个方面的内容:以S3C44B0X为控制核心的系统硬件平台的设计、采用uC/OS-II实时内核的多任务操作系统软件平台设计以及编程装置应用功能程序设计。在系统硬件平台中,设计了ARM7芯片及其外围的键盘控制、液晶显示、系统存储的元件选择与电路连接,扩展了异步串行通讯接口及CAN控制器接口的电路连接。移植了uC/OS-II实时内核,构建基于Flash存储器的FAT文件系统,设计了包括键盘、液晶屏、存储器、CAN控制器在内的硬件模块的驱动程序函数,划分并构建了实现系统主要功能的键盘扫描、液晶刷新、总线通讯等系统任务并给出键盘操作时功能程序调用和运行方式。应用功能程序设计中还给出了PLC指令编码和编译程序的设计方法,最后结合具体的程序代码说明了本装置的工作原理和使用方法。本课题的研究为PLC系统的编程装置的设计提出了新方法。

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第一章 绪 论

§1.1 PLC编程装置的发展现状

§1.2 课题研究的背景和意义

§1.3 课题的来源

§1.4 论文的结构安排

第二章 编程装置总体设计及技术基础

§2.1 编程装置的总体结构

§2.2 S3C44B0X微处理器及其开发环境

§2.3 基于uC/OS-II的软件系统

§2.4 PLC编程技术基础

§2.5 本章小结

第三章 编程装置硬件模块设计

§3.1存储模块的设计

§3.2 人机界面模块设计

§3.3 通讯模块设计

§3.4 本章小结

第四章 基于uC/OS-II的实时操作系统建立

§4.1文件系统的建立

§4.2 外设驱动程序的设计

§4.3 系统的消息队列

§4.4 本章小结

第五章 编程装置应用程序设计

§5.1系统任务的设定

§5.2 系统启动及主函数

§5.3功能程序的结构及调用

§5.4用户指令编译程序

§5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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