PLC与单片机串口通信的实现探讨

周洁 朱笑天

摘要：作为一种应用较为广泛的现代化通信技术模式，PLC 与单片机串口通信的合理设置和实现，能够充分地提升行业内部的信息数据交换效率。相关领域的工作人员在日常管理和建设的活动中，不断地完善 PLC 串行口与单片机的通信协议，优化 PLC 串行口与单片机的通信流程，有效地拓展 PLC 串行口与单片机应用途径，结合现代科学技术，为二者的有机融合与合理应用提供更为广阔的空间。  本文旨在为关注这一领域的人士提供一些可行性较高的参考意见，为我国通信事业的发展做出积极贡献。

关键词：PLC、单片机、串口通信

引文：随着计算机、电子通信以及微处理器等技术的迅猛发展，如今，信息控制技术已经拓展到了各个工业领域中。其中，单片机与可编程序控制器（PLC）已经在各种规模的控制系统中得到了十分广泛的应用。PLC 主要是以计算机技术为基础的自动通用装置，因其可靠程度高，适用于多种恶劣环境，且控制程序的可变性而在工业的各个领域中获得了广泛的推广和应用。对于单片机和 PLC 而言，其各有利弊，前者体积相对较小、价格较为低廉、使用较灵活，且适用于许多核心器件中，例如办公设备、家用电器、传感器以及其他领域的仪器仪表中;而后者使用较为简单、运行过程可靠程度高，具有较强的抗干扰及负载驱动能力，且适用于各种环境相对较差的现场，以及各种设备机械主控器件当中。因此，实际应用过程中常常需要将此二者相结合，并尽可能发挥两者的优势，通过两者的通信进行信息交换，并形成相应的通信控制系统。

一、单片机与plc串行通信的特点

单片机在实际的生活中具有广泛的应用，可以被视为一台小型的计算机，具有加强的处理能力和流速，可以在许多环境中应用，而且性能安全可靠性，而且单片机可以有效的对周边的干扰进行抵抗。 PLC 是一种可以完成的逻辑运算和相关控制能力的控制器，主要适用于环境较差的工业生产环境中，可以有效的提升工业生产的自动化控制能力，降低安全隐患的发生。将单片机与 PLC 的有效结合，可以促使控制系统有效的对二者的优势进行结合，提高控制的抗干扰能力和传输能力。

plc和单片机各有各的优点和长处，可编程逻辑控制器使用简单、抗干扰能力强、运行可靠，并具有较强的驱动能力，可以在条件恶劣的环境下工作，plc主要用于机械设备的控制plc与现在的以太网、adsl等宽带技术相比，plc具有以下优点：plc分布广泛;接入方便;并且plc接入成本比较低，费用低，可以减轻用户的负担。单片机体积小、价格低，并且使用方便灵活，单片机可以用于办公设备、家用电器、仪器仪表以及传感内部的核心部位。在实际的应用中，需要把单片机和plc两者结合起来从而可以发挥各自优点和长处。单片机和plc通过通信进行交换信息，从而组成控制系统，实现实时采集。

二、 PLC 与单片机串口通信设置模式

1.1 PLC 串口参数设置

PLC 串行口主要通过对系统寄存器进行设置的方式，达到系统串行接口初始化的目的。 例如，在进行操作的过程中，可以应用 fp1 的系统寄存器，在制定的位置上，对串口的波特率进行控制。 当串口波特率被控制在 h00 时，便可以确定一个起始位、一個停止位以及八个数据位。 在这一过程中，没有奇偶校验位。 串口的波特率可以设置在寄存器之中，通过计算机连接通信的方式，完成 PLC 串行口参数设置。

2、单片机串行口设置

单片机内部的都有一个串行口，在发送端和接收端两个位置，对寄存器进行控制。 在对软件进行的设置的过程中，专业技术人员需要对四种不同的通信方式进行集中管理。 在单片机串行口的 8 位异步通信接口中，可以通过集成点对点的接口方式，实现 8 位数据的同时传输。 在每一帧信息当中，都按照一个起始位、 一个停止位和八个数据位的组成结构，将CPU 晶振控制在 11.0592 MHz，应用 9600bps 的波特率，实现对寄存器状态以及定时器的溢出率确定工作。

三、 PLC 与单片机串口通信实现方式

1 完善 PLC 串行口与单片机的通信协议

根据前文的分析和论述可以得出，传统的 PLC 串行口与单片机可以完成串口通信，但是在现代化科学技术持续发展的背景下，传统的规定和标准协议无法持续提供给 PLC 串行口与单片机合理地使用保障，相关领域的工作人员需要在日常规划和设计时， 完善 PLC 串行口与单片机的通信协议，提 升 PLC 串行口与单片机使用的稳定性和有效性。 例如，我国某地区的通信公司， 在对 PLC 串行口与单片机进行维护时，采取了异步串行通信的方式，着重对字符的格式和波特进行了规定。 以协议的方式，提升了 PLC 串行口与单片机在通信活动中的可靠性。 当地通信公司还将 FCS 的计算方法进行了优化，提高了信息数据的传输效率。

2、优化 PLC 串行口与单片机的通信流程

当单片机的串行端口存在一个数据寄存器 sbup 时，在特定条件下，当单片机向数据寄存器当中写入了数据，就完成了发送的流程。 若此时，单片机向 sbup 当中读入数据时，系统便启动了该项接受过程。 当发送的过程结束之后，单片机会同 PLC 一起发出命令帧格式，PLC 对此作出相应的反应，进而完成响应帧格式设定。 这一过程通常被称为接受通信过程，主要由单片机进行启动以及接受等多项操作，并且基本上不需要应用 PLC 对程序进行编制。 发出命令帧的格式主要为呼叫字符、特殊标志位以及 PLC 站号等。

3、PLC 串行口的参数设置

为了实现单片机与 PLC 的串行通信，需要合理的对 PLC的串行口进行设置，在实际的设置过程中，需要科学的对系统寄存器进行设置，系统寄存器是提高 PLC 串行接口有效性与可靠性的重要因素，其主要功能是对串行接口进行初始化操作，促使串行口可以符合 PLC 与单片机的串行通信的需求。在对 PLC 串行口的波特率设置时，需要结合系统寄存器的实际情况进行设置，可以将其设置为 H01。 PLC 串行接口在实际的初始化过程中，不断需要对波特率进行设置，还需要对校检位、数据位等进行设计，从而有效的提高 PLC 的数据接收能力。通过对单片机与 PLC 分别的串行口设计，促使串行口可以满足二者的使用需求，并使得单片机和 PLC 可以有效的实现串行通信，有效的提高工业控制系统的控制能力，降低生产过程中的安全隐患。

4、拓展 PLC 串行口与单片机的应用途径

PLC 串行口与单片机在现代化通信系统当中，具有较为广泛的应用效果，作为一种集成电路，单片机可以组成多种不同的应用系统。 单片机构成的应用系统规模各异，从微型、小型、中型到大型系统，都可以根据用户的实际需求进行设定。 相比之下，PLC 串行口与单片机中的 PLC 在进行系统设计时，主要采用了配合外围电路系统的方式，实现功能的设计。 例如，国内某地区通信公司，在利用 PLC 串行口与单片机对通信系统进行优化设计的过程中，采用了 C 语言和汇编语言等方式，在多个不同的领域实现了高效应用。 针对单片机在日常使用和维护中存在的困难，当地通信公司的技术部门工作人员还对单片机和 PLC 进行了系统优化， 借助了 PLC快捷且成功率高可靠性好的优势，提升了通信系统整体使用效率。 在尽可能降低经济成本的同时，逐步扩大 PLC 串行口与单片机的经济效益和社会效益。 该地区的通信企业，将PLC 串行口与单片机合理地应用到了日常生活中的公共交通卡、安保系统、全自动家电控制等方面，为人们的生活带来了极大的便利。

三、单片机与plc串行口的通信过程

在实际的单片机与 PLC 串行通信的过程中，串行口的通讯过程是影响串行通信的重要因素，因此，需要加强对串行口通信过程的分析。单片机的串行口附有数据寄存器，当单片机内部的数据流向数据寄存器时，数据寄存器可以将数据进行发送，并通过串行通信的方式，将数据信息传递到 PLC，有效的实现数据的传输，反之当数据流入到数据寄存器中，数据寄存器会对数据进行接收，从而有效的完成数据的传递过程。而 PLC 收到单片机发送的数据时，主要采用字符接受的方式，数据接受时，会对数据的长度进行判断，促使单片机传输的数据真实有效，还能有效的对数据进行判断和控制，如果单片机所传输的出具存在重复或无用，就会出现数据舍弃的情况，从而有效的提高单片机与 PLC 串行通信的可靠性与稳定性。

四、单片机与plc的应用

plc是建立在单片机之上的一种科技产品，单片机是一种集成电路，单片機可以构成多种多样的应用系统，可以是大型、中型、小型以及微型的，而plc是单片机应用系统中的一个特殊的系统，单片机可以配合外围的电路设计出各种功能，单片机一般采用c语言、汇编语言等，这种系统可以应用于各个领域内，并且也非常安全可靠。单片机的应用系统是非常广泛的，但是单片机的使用和维护是非常困难的，从plc和单片机的系统的选用上来讲对于单项的工程采用plc是非常快捷、并且成功率高、可靠性好，但是成本比较高。对于大量的配套的项目来讲，采用单片机具有成本低、效益高等优点。随着科学技术不断进步和更新，在单片机系统中嵌入plc系统性能不仅可以得到保证，而且使工程项目的效益也得到保证。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域随着计算机技术的发展及工业自动化水平的提高， 在许多场合采用单机控制已不能满足现场要求，因而必须采用多机控制的形式，而多机控制主要通过多个单片机之间的串行通信实现。串行通信作为单片机之间常用的通信方法之一， 由于其通信编程灵活、硬件简洁并遵循统一的标准，因此其在工业控制领域得到了广泛的应用。构成较大规模的检测、控制系统，经常要采用多个单片机，组成可以通信的多机系统。Mcs一51系列单片机为实现多机通信联网设计了方便的串行通信接口功能。将多个Mcs一51单片机组成串行总线形式的相互通道，通过写单片机的串行控制方式寄存器，将串行口置成方式2或方式3，就可以实现主机与分机之间的串行通信。这种多机系统结构简单，应用广泛，但它只能实现由主机呼叫分机，然后实现主机与分机之间的全双工串行通信。我们在监控系统中要求既有主机与分机主动通信，又有分机与主机主动通信，这种结构的

多机系统就无法满足要求。

五、结束语

串行通信是一种应用广泛的通信方式，本文主要以单片机和plc之间的串行通信为例进行探讨，并由此得出串行通信技术是一种实用性强;结构简单、运行可靠、抗干扰能力强，并且使用于远距离传输的一种通信方式。随着科学技术的不断进步，对单片机以及plc通信系统不断的开发利用，进一步将两者有效的结合起来实现通信技术，从而创造更高的应用价值。多机协同工作已是单片机发展的一个重要趋势，目前单片机多机通信的主要方式仍然是主从式多机通信系统。单片机多机通信的目的是实现分布式处理系统，单片机多机通信的方式有很多种，应用前景广阔，非常具有研究意义！

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