關鍵詞：單片機;PLC ;仿真;控制
0 引言
隨著計算機技術的成熟和發展，微機控制系統產生了PLC 控制和單片機控制兩大分支。PLC 以其高可靠性，使用簡便等優點，以高價格占據了工業微控市場;單片機又以其體積小，重量輕，價格便宜等優勢廣泛應用于家電產品。本文主要闡述了應用MCS-51 單片機仿真三菱FX2N-16MR-001 型號PLC 控制的原理。
1 單片機與PLC 的聯系與區別
1.1 基本結構
單片機是將計算機的基本環節：如CPU，存儲器，總線，輸入輸出接口等，采用集成電路技術集成在一塊硅基片上。因此，從控制的觀點，我們也常稱它為單片控制器。PLC 的硬件系統主要由五部分組成：CPU、存儲器模塊、輸入輸出模塊、編程器、電源。
CPU 是兩者的控制中樞，起運算和控制的作用。存儲器主要功能是存儲程序和數據。單片機一般都是將已設計好的程序固化在存儲器中。PLC 對于不同控制系統的程序可將存儲器中的程序清除重新編寫。它是使用編程器進行編程，現在一般都使用個人電腦進行編程，將編寫好的程序通過編程電纜下載到PLC 的用戶存儲器中。單片機的工作電源是直流5V，PLC 內部有一個專用的開關式穩壓電源，將交/ 直流供電電源轉換為PLC 內部電路需要的工作電源(5V 直流)。
PLC 目前大量的應用單片機制成，PLC 是單片機在繼電器控制系統中的應用。
1.2 工作原理
單片機和PLC 的基本工作原理是一樣的，即：
1)從輸入接口接收來自外界的信息存入存儲器。這些信息主要包括兩部分的來源一部分是來自于諸如溫度、壓力等傳感器的信息;另一部分是來自人工干預的一些手動信息，如開關、按鈕等;
2)CPU 根據存儲器中的程序對輸入的數據進行高速運算處理;
3)將運算處理的結果通過輸出接口送去控制執行機構，如繼電器，電機，燈泡等。上面3 步不斷重復，即系統中的微電腦不斷監視著各種信息，并及時做出不同的處理使系統正常運行。
1.3 應用場合
由于單片機體積小，功能強，因而廣泛用于電子設備中做控制器之用。目前，大到導彈火箭國防尖端武器，小至電視機微波爐等現代家用電器，都運用單片機作為控制器。PLC 一般用于工業控制領域。
2 單片機仿真PLC 的原理
硬件仿真的原理：
1)輸入輸出模塊
單片機具有最簡單的輸入輸出結構，PLC 的輸入/ 輸出接口部分采取了光電隔離、濾波等抗干擾技術措施，具有很高的可靠性。
所以單片機仿真PLC 時，單片機的作為輸入的接口應按照實際應用需要接有光電耦合器隔離、消除抖動及噪聲的RC 濾波器、電平轉換等部分。PLC 的輸出模塊可以有晶體管輸出型、繼電器輸出型、晶閘管輸出型等，如仿真繼電器輸出型PLC 時，作為單片機輸出口的部分也可接上光電耦合電路和驅動電路，控制繼電器。
2)接口電路
PLC 是可通過計算機直接編程下載的。單片機仿真PLC 時，由于單片機內部是TTL 電平，計算機采用的是232 電平。為了能與計算機直接進行通信，系統可擴展RS-232C 接口電路。單片機的RXD 和TXD 信號經RS-232C 電平變換后接至9 芯插座。由此可與計算機機進行串行通信。一方面，在編程狀態時，可接收PC機上梯形圖匯編程序編譯結果的指令代碼，并存入程序存儲器;另一方面，在運行狀態時，可將I/O 口的狀態和處理結果實時地發送給上位機。
3 軟件仿真的原理
由于單片機具有布爾代數指令，特別是其中的位操作的邏輯指令，可以用這些位操作邏輯指令來替換PLC 梯形圖中的對應的基本邏輯指令。例如：可以用MCS-52 的位與指令來替換PLC 的接點串聯指令，可以用MCS-52 的位或指令來替換PLC 的接點并聯指令。下面以MCS-52 單片機仿真日本三菱FX2N 系列PLC 為例，將在仿真過程中經常用到的可以替換的指令用表列出。
4 實現仿真的意義
PLC 由于可靠性高、使用方便等優點，價格較為昂貴。單片機價格低廉，應此我們在教學過程中可以用單片機仿真PLC，一方面可以為學校節約資金，另一方面這樣不僅使學生分別掌握PLC梯形圖和單片機的編程，更能理解單片機和PLC 的聯系和本質區別。
參考文獻
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