第6章 设计实例1 可编程控制器

第6章可编程控制器的设计

6.1 可编程控制器原理

6.2 可编程控制器硬件设计

6.3 可编程控制器软件设计

可编程控制器

包括：可编程逻辑控制器(PLC，Programming Logic Controller) 和可编程自动控制器(PAC，Programming Automation Controller)。

这些自动化设备需要哪些控制？怎样控制？

归纳起来，这些自动化设备需要：

检测输入信号：开关量，模拟量

经过控制逻辑或控制算法调节输出：开关量，模拟量跟其它计算机交换信息：通信和网络

PLC的硬件结构原理图（Ti的解决方案）

PLC需要的元器件（1/5）

微处理器：包含通用串行接口（例如I2C 和SPI）、通用I/O、定时器和闪存。

数模转换器：具有12 至18 位分辨率的低功耗、输

出电压DAC，采样速率<10kSps，而建立时间介于50 和100μS 之间最为理想。INL<4.0 LSB 最为准确。

PLC需要的元器件（2/5）

模数转换器：SAR ADC 应当具有：单电源、

250kSPS、串行接口、12 至16 位分辨率、INL<1 LSB。Σ-Δ ADC 应当具有：16 至24 位分辨率、内置PGA/缓冲器、简易的比例式测量方法、50Hz 和

60Hz 抑制和低噪声（高ENOB）。

PLC需要的元器件（3/5）

隔离器：具有不同配置和速度等级的一至四通道器件，满足安全认证(UL1557, VDE0884) 所要求的4kV（峰值）、3kV (rms)。最高工作电压为560V（峰值）。所有输入电压应为5V 容限。

输入放大器：双极性电源、高阻抗和低偏移是所有输入放大器的关键所在。对于电压的特殊用途，还应具有宽的共模。对于电流用途，建议低漂移和增益>1。

PLC需要的元器件（4/5）

输出驱动器：不仅满足12V 的电压电源要求，还满足

±20mA 的电流输出要求。通用驱动器要求有：偏移< 1mV、漂移介于1 和2μV/oC 之间、最低转换率为1V/μs和增益BW > 2MHZ。

电压基准：如果未被集成至转换器，应当为2.5V 或5V 并具有低静态电流与漂移。

PLC需要的元器件（5/5）

连接：传统模拟(4 -20mA) 和RS-232/RS-485 接口一直是工

业控制和传感器应用的常见选择。展望未来，设计人员将在

其产品中集成主流有线接口，如以太网、USB 和CAN。此外，ZigBee、蓝牙和其他低功耗无线协议等无线选项也越来越流行。

电源：DC/DC 控制器，采用外部电源MOSFET，以最大程度地提高设计灵活性。LDO是简单、廉价的电源调节，而具有

集成电源MOSFET 的DC/DC 转换器则提供高度集成的降压

调节。

Atmel的解决方案

Freescale的解决方案

6.3 可编程控制器的软件设计

嵌入式实时操作系统概述

6.3.1 嵌入式操作系统概论嵌入式系统结构

硬件

操作系统

程序

硬件内嵌式操作系统系统组件用户程序嵌入式系统结构计算机系统结构

6.3.1 嵌入式操作系统概论嵌入式硬件实例

6.3.1 嵌入式操作系统概论嵌入式系统应用实例

数字控制算法

数据日志

数据获取和显示操作员界面界

面

工程系统

远程监视系统

实时时钟

数据库

操作员控制台

显示设备

实时计算机

6.3.1 嵌入式操作系统概论

嵌入式操作系统的意义：

?简单嵌入式系统

8位或16位CPU ,资源量,任务简单

程序员自己管理调度CPU资源

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ysbl.html