基于PLC与单片机无协议通讯的数据传输探析

张栋栋 焦镜霖

摘要：随着无协议通讯应用范围的扩大，如何提升其性能、优化工作流程成为广大研发人员关注的话题，就目前而言，利用PLC 和单片机技术，可以提高无协议通讯系统的工作效率，提高数据传输的时效性，最大限度地发挥其优势，满足工业化生产的要求。在实际应用中，需要根据系统特性和用户需求，灵活进行系统设置，更高效地完成数据传输。

关键词：PLC;单片机;数据传输

1 解决PLC 内部地址值显示的问题的常用方案

可编程控制器PLC 可靠性高，功能强大，开发周期短，目前广泛应用于工业生产与控制的各个领域中。在自动化生产与控制中，经常会需要显示PLC 内部地址值。解决PLC 内部地址值显示的问题的常用方案有：

（1）直接用PLC 的并行I/O 点，这种方法受PLC 输出点数量以及PLC 运行速度的限制，能驱动的数码管数量有限，并且需要大量的输出点，既不经济，也不实用。

（2）可编程终端———触摸屏显示，这一方案人机界面友好，但成本高， 对中小型PLC 控制系统应用很少。

（3）单片机与PLC 通讯的方法，采用单片机做PLC 系统的显示模块对PLC 各寄存器进行读写， 可充分可利用PLC 对外部信号处理能力强、控制系统稳定特点与单片机运算速度快的优点相结合，实现多位数码管的显示。

2 传输系统工作流程

2.1傳输系统设置

在该数据传输系统中，一般采用双工通讯的方式，在PLC 接口连接专门的通讯卡，使双工通讯可以连接到单片机的TXD 口，并加装接口电路，完成整个系统的基础设置。对于最常用的三菱FX2N 系列PLC，在实现短距离传输时，可以通过安装编码器的方式实现系统设置，在电动机的轴上，选择适当位置，安装3 只编码器，在变频器的驱动下，电机可以转动，并带动机械轴做同步运动，可以实时计算电机运动的线速度，并由显示屏显示出来，通过PLC 实现同步控制，完成系统设置的初始工作。

2.2PLC 工作原理

PLC 的构成相对复杂，以结构形态为划分依据，可以将其归为模块化及一体化两大类别，其中模块化结构工作方式更灵活，适用范围更广，根据系统特点和使用需求进行外部总线配置，使总线连接不同的模块，形成不同的功能组，每一组模块形成一个架构，包含CPU 的部分即为中央架构，其余为扩展架构。配置完成之后，通过I/O接口将PLC和设备连接起来，读取外部设备的位置信息、温度、工作状态等信息，将信息传输至存储区中，信息收集与存储工作。

2.3单片机运作流程

完成系统设置之后，单片机需要进行初始设置，首先是执行初始化动作，获取IP 地址、物理地址，为后续的数据传输工作提供良好的网络环境，提升设备的工作效率。单片机的主要功能是分析数据流，对数据进行打包和解包，假如是ARP 的数据，将其打包后传至ARP处理程序，若是IP 数据，则利用串口将其输出。单片机结构具有明显的模块化特征，其最主要的部分是网络层与传输层，二者负责完成协议处理，通过串口输出数据，可以将处理权转交到用户手中，满足用户个性化的数据处理需求。

3 数据传输实现方法

3.1 PLC 实现采集与计算功能

PLC 具有较好的信息采集与计算功能，人们在使用的时候可以利用XO 端口、X1 端口以及X2 端口，在连接的时候一定要确保接口连接无误。当数据进入到PLC 系统中的时候，一定要将数据包传输至单片机内，这样能够确保其接受到数据包。单片机的作用很大，不仅负责解包，还负责将数据还原，由此可见该技术的应用范围非常广泛。要想计算出设备运转中的速率，首先就需要了解脉冲密度，脉冲密度与其转动速率有一定关系，人们可以结合电动机的传动比计算机方法，进而推出机轴线的速度。

如图1所示的D10 到D21 就形成了一个数据包，下面的任务就是将这个任务包发送给单片机，当单片机接收到这一组数据后，再进行解包，复原数据。

3.2 PLC 实现数据的传送

如今是一个信息化的社会，大数据的出现为人们的生活带来了很多便利，与此同时也带来了很多问题。在实际的信息传输中，人们需要确保信息的准确性，为了能够更好地确保信息的真实性和准确性，人们往往需要从PLC 端口入手，制订数据发送规则，根据定义的规则进行数据传送。而单片机在运行的时候同样需要这样的端口规则，采用特订的规则进行传输，在传输过程中对数据进行分析和处理。为了确保信息的时效性，人们往往会扩大输出周期，这样就会有更多的时间来查找信息是否准确，进而实现信息的高质量传输[2]。

3.3 单片机实现数据的接收

与传统的设备相比，单片机具有较好的数据接收功能，要比传统的系统更安全、更可靠。一般情况下单片机都会配备外部中断INTO，与PLC 端口连接，单片机根据PLC 定义的传输规则，按照该规则执行动作，接收来自于PLC 的数据。如果遇到PLC 端口有低电平流出，那么INTO 会自动检测出信号，这种检测能够有效判断低电平是否存在，如果存在就需要进一步解码，如果不存在，则跳出终端，这对于维护整个系统的安全运转具有十分重要的意义。

3.4单片机实现的数据显示

单片机接收数据之后，通过数据的读取、整理，分析其指令，经过主程序的数据处理，完成数据显示。无协议通讯系统中，应用最为广泛的数据显示方式是动态显示，利用译码芯片，增强驱动力，利用数码管的扫描和显示功能，完成动态地、循环地扫描过程，将扫描信息显示于管上。为了增强显示效果，可以将数码管合并成一组，以延长点亮时间，更清楚明了地显示信息。

4总结

在现代化的社会发展中，无协议通讯应用范围非常广，随着人们生活水平的提升，越来越多的人开始注重PLC 和单片机技术，想要利用无协议通讯来提高自身的工作效率，让信息传递速度更加快，这也是为了更好地满足工业生产需求奠定坚实基础。

参考文献：

[1]陈朝俊.基于小型PLC的数据监控与传输系统优化设计与实现[J].现代电子技术，2017（02）.

[2]林慧文.分析单片机与PLC之间的串行通信实现[J]. 电子制作，2016（08）.

[3]沈华健.基于PLC的数控机床电气控制系统研究[J]. 科学技术创新，2019（32）.