西门子模块6ES7222-1HD22-0XA0正规授权
浇道去除机主要是用在手机壳注塑成型时所留下浇注道的切除的专用设备，是我公司的专利产品之一，控制核心是PLC，属于非标设备。所谓非标设备是指国家定型标准以外的不定型、不成系列的需先进行单体设计再进行单台或小批量加工制造的设备。目前，随着现代化工业的快速发展，非标设备越来越多的被人们应用，其自动化程度也越来越高。这就迫使其配套设施自动化程度的提高，于是PLC也就越来越多的用在其中。
众所周知，在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。它能完成逻辑条件的顺序动作，并按逻辑关系实现连锁保护，即大量离散数据的采集等等。传统上，这些是通过气动和电气控制系统来实现的，现在这些早已满足不了生产的需要，于是PLC应运而生，并依靠其自身体积小、性能强、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、可扩展等优点，在自动控制领域取得越来越重要的地位，在非标设备的生产中应用更是越来越广，浇道去除机中更是必不可少的。
浇道去除机按切除方式分切除型、铣除型和冲切型三种机型，其中铣除型中包括：纯铣除型、冲铣结合型和切銑结合型。按操作方式分半自动型和全自动型。按模具穴数可分为：1模1穴和1模2穴。在无此设备之前，浇道道都是人工切除的，质量不高，既浪费了人力有没有高的效率，此设备大大提高了其生产效率和质量，平均2.5-3.5秒每个。
不管是哪类型的浇道去除机的电气控制原理和方法基本相似，都采用PLC、继电器、电机（铣除型的用电机）等其他电器元件。下面我们以铣除型去除机为例进行一下说明，控制结构原理见下图。
根据设备需要，客户功能需要，又考虑到一定性价比，我们采用的是台湾丰炜PLC，其编程采用梯形图方式，简单易懂，调试方便。输入、输出点数从十几个点到几十个点不等，PLC型号根据具体要求和输入、输出点数多少而定，要留出20%余量。启动方式采用双手启动，双手钦键时间差不得超过0.2秒，这个时间可以在程序中设置（这个时间差多少都可以设，但为了安全起见，越短越安全）。我们很多铣除型去除机PLC大都采用28点，接线图和部分程序如下。
电源两种型号选择：200-240AC电源和24DC电源，输入设备如按钮、光电开关、磁性开关都是24DC电源作为信号源。这样避免了因生产环境的原因造成的一些开关的短路现象，降低了维护工作了，提高了维护安全性。输出也采用24DC信号驱动电磁阀、继电器、蜂鸣器等、继电器再驱动电机。在操作上还配有急停按钮和光电保护，安全可靠，稳定性好。
不管任何厂家的PLC都有足够中间寄存器、特殊寄存器、计算模块、PID控制模块等等够编程使用，还有一些计时器、计数器等都可以在程序中设置，足够实现报警、步进动作、顺序动作等功能，、并可以和上位机（或触摸屏）等实现通讯，以便于将来设备的升级、功能的扩展。
PLC还有一些自诊断功能，如CPU错误、电池错误、存储器错误等等，每一个I/O点都有一信号指示灯，能正确地指示出其ON/OFF状态，准确的判断出外围设备的故障。方便、快捷。
当然，任何事物都有两面性，浇道去除机也可能会出现一些故障，输入设备主要表现在按钮、磁性开关、选择开关等经多次动作后松动或损坏现象，输出设备发生短路、烧毁现象，由于输出设备多次短路产生高电流，冲击PLC内部输出继电器产生继电器触点熔化粘连在一起、电机电容故障等。在工作一定周期时需要一些维护和保养及零件的更换。（如何检测故障，自诊断功能等）
怎么维护和保养呢?要远离一些阳光直射、灰尘、油雾、腐蚀性气体、温度剧烈变化等环境。定期的点检，注意一些易损件如保险丝的更换。每组输出若电源经220AV输出，都要加以保险丝，当保险丝烧断时检查输出设备并更换保险丝。我公司给彼恩特公司早做的一批铣除型切除机，已经每天二十四小时（倒班制）连续工作一年之多，平时注意一些维护和保养，即定期的点检，目前为止还在稳定运行。
引言
HMI、SCADA作为PLC的主要人机接口设备，具有外观简洁，可靠性高，功能强大，用户界面友好，程序二次开发简单等优点，并向着网络化、智能化方向不断发展。而在一些特殊情况下，比如数据安全要求高，控制空间小的场合，就较难实现。基于单片机开发的PLC串口装置，凭借单片机优良的数据处理能力和低廉的价格有着一定的应用范围。本文通过运用新华龙的C8051F33X系列的单片机开发了一款可编程RS232接口控制面板，本文主要介绍其电路设计和基本控制原理。
2．控制面板的控制方案
控制面板的外型如图2-1所示，具体功能键可参阅注释
图2-1
*注：
RS232C口－－-串口通讯口；
JTAG口－－-程序下载口；
红外接收头－－-可接受红外信号源；
电源灯－－-接上电源后点亮；
通讯灯－－-通讯正常情况下闪烁；
蜂鸣器－－-每次按下按钮后发出“嘀“声，并在有故障发生时连续报警；
复位按钮－－-可复位单片机；
故障清除键－－-清除故障代码；
模式选择键－－-可切换自动，手动，检修模式；
正，反转键－－-在手动和检修模式时，可点动控制对应控制号的电机正反转；
0-9－－-输入多两位数的控制号；
确定键－－-确定并发送信号键；
删除键－－-删除所显示的控制号；
控制号LED显示灯－－-显示两位控制号；
故障代码LED显示灯－－-显示两位故障代码；
自动、手动和检修灯－－-显示当前控制模式；
预留灯－－-预留；
2.1 面板控制原理
该面板可以运用于皮带运输系统、自动车库系统、存储系统等作为操作面板。用户可以根据需要切换各种模式。在自动模式时，可通过按钮选择控制号（控制号可以理解为控制电机号），并按确定键将信号发送给PLC;在手动和检修模式时，选择控制号并按下确定键后，可通过正反转按钮点动控制相应控制号的电机正反转。PLC定时发送信号给控制面板，为用户提供各种信息，当有故障发生时，故障蜂鸣器报警并显示故障代码，待故障排除后，通过清除故障键清除故障代码。
在自动模式下，可通过红外发生器（本次设计没有自行研发红外发生器，而是采用标准的电视遥控器作为红外发生器。）发射红外信号来选择控制号，控制面板上的控制号LED灯会跟随变化，按确定键（可自定义遥控器上的一个键为确定键）发送给PLC控制器。
2.2 通讯信号说明
本次设计中的通讯信号涉及两种信号：单片机与PLC的通讯信号和红外发射器（这里为电视遥控器）与单片机的通讯信号
单片机与PLC的通讯信号是双向的，分发送和接受信号。发送信号有两个字节。前8位包含控制模式、正反转和清除故障信号的信息，后8位包含控制号的信息；接受信号也是两个字节，前8位包含控制模式及控制号反馈信息，后8位包含故障代码信息。
红外发射器与单片机的信号为单向信号，只有发送信号。标准的红外线发送信号为32位二进制码，即两个字。个字为用户识别码（能区别不同设备，防止不同机种遥控码互相干扰），第二个字为用户信息码。并且每一个字的个字节和第二个字节互为反码。在按下电视遥控器按键后，其发射头会连续周期性地发出32位二进制码的信号。
2.3 PCB面板电路图
图2-2
图2-2是控制面板的电路原理图，本次设计采用的芯片为新华龙的C8051330D单片机,并采用周立功单片机发展有限公司的ZLG7289B数码管显示驱动及键盘扫描管理芯片。
图2-3
单片机的时钟脉冲由外部晶震提供，为12MHz,如图2-3。单片机的UART0（I/O口P0.4和P0.5）连接串口RS232。10针接口为JTAG程序下载口，并配有硬件复位电路。蜂鸣器由I/O口P0.1控制。I/O口P0.0（SPI总线片选）P0.1（SPI数据信息）P0.6（SPI总线时钟信号）,P0.7（键盘输入中断信号）与数码管显示驱动及键盘扫描管理芯片ZLG7289B实现通讯，如图2-4。ZLG7289B的工作原理可参考相关资料。
图2-4
红外线接收头如图2-5所示，两个接头为电源5V直流电压街头，另一个接头为信号接头与I/O口P0.7连接。单片机通过PCA计数/计时器捕捉电平信号。
图2-5 图2-6
2.4 PCB面板实物图
图2-6为PCB控制面板实物，大小为100x180mm.该装置仍处于研发阶段，故没有封装。在其正常工作时，需配有+15V直流电压，面板需被固定起来，切误拿在手上防止其电路短路。
3．控制程序软件设计
新华龙C8051F33X系列的单片机可通过JTAG口连接PC打印机口直接下载程序。U-EC5仿真器可接入JTAG口提供在线模拟仿真。美国KeilSoftware研发的KEILuvision3是新的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，具有友好的操作界面，并且程序有良好的可读性，被广大电子工程师所使用。本次程序设计采用其集成开发环境。
不同的控制工艺有着不同的控制逻辑，在这里我们着重讨论通讯部分的程序编写，对其他功能逻辑不做过多讲解。
3.1 串口数据处理程序
C8051330D单片机芯片的UART0是一个异步、全双工串口，UART0具有增强的波特率发生器电路，有多个时钟源可用于产生标准波特率,本次设计我们采用的波特率为9600。
UART提供两种方式的标准8051串行口，8位串行口和9位串行口。我们采用的是前者。在 8 位 UART 方式中，每个数据字节共使用10 位：一个起始位、8 个数据位（LSB 在先） 和一个停止位。数据从 TX0 引脚发送，在 RX0 引脚接收。在接收时，8个数据位存入 SBUF0， 停止位进入RB80（SCON0.2）。当软件向SBUF0寄存器写入一个字节时开始数据发送。在发送结束时（停止位开始）发送中断标志TI0（SCON0.1）被置‘1’。在接收允许位REN0（SCON0.4）被置‘1’后，数据接收可以在任何时刻开始。收到停止位后，如果满足下述条件则数据字节将被装入到接收寄存器SBUF0：RI0必须为逻辑‘0’；如果MCE0为逻辑‘1’，则停止位必须为‘1’。在发生接收数据溢出的情况下，先接收到的8位数据被锁存到SBUF0，而后面的溢出数据被丢弃。如果这些条件满足，则8位数据被存入SBUF0，停止位被存入RB80，RI0标志被置位。如果这些条件不满足，则不装入SBUF0和RB80，RI0标志也不会被置‘1’。如果中断被允许，在TI0或RI0置位时将产生一个中断。具体的程序如下：
*************串口数据处理中断程序************************************
void UART_ISR(void) interrupt 4
{
if(TI0) //当一个字节发送成功后，TI0被置位
{
TI0=0; //复位TI0
if(sendtime==first) //发送数据一共有两个字节，如果发送了个字节，需再发送第二个字节
{
sendtime=second;
SBUF0=senddata[1]; //将待传送的数据放入串行数据缓冲器SBUF0
}
}
if(RI0) //有数据传送过来时，RI0置位
{
RI0=0; //复位RI0.
DATA=SBUF0; //从串行数据缓冲器SBUF0读取数据
if((DATA&0x80)==0x80) //传送一共有两个字节，判断当前传送的数据是不是个字节
{
readdata[0]=DATA;
receivetime=second; //为接受第二个字节做准备
}
if(receivetime==second) //接收第二个字节
{
if((DATA&0x80)==0x80) //判断当前传送的数据是不是第二个字节
{
readdata[1]=DATA;
receivetime=first; //为下次接收个字节做准备
display_errornumber(); //显示故障代码
}
}
}
}
3.2 红外线信号处理程序
标准的遥控编码采用脉宽调制的串行码，本次设计使用的红外发生器是一个电视遥控器，通过示波器测试，得到如下的特征属性，如图3-1,以脉宽为0.56ms，间隔为1.125ms的脉宽信号为0；以脉宽为0.56ms,间隔为2.25ms的为1。一个完整的信号为32位二进制码，当按下按钮后，连续周期性发出同一种32位二进制码。
图3-1
通过红外接收头单片机接收信号，当I/O口P0.7捕捉个电平信号时，PCA计时器捕捉该电平的脉宽，并触发CCF0传入中断程序，根据脉宽长度来判断输入的位是0或者1，并清除中断标志CCF0准备接收下一个位。直到接收完32位编码后，再根据接收到的数据判断控制号并通过LED灯显示出来，如果接收的信号是确定信号，则将控制号传送给PLC.具体程序如下：
*************红外线信号中断程序************************************
void PCA_ISR (void) interrupt 11
{
unsigned cha r red_headh,red_headl,redh,redl,i;
if(CCF0)
{
CCF0 = 0; //清除中断标志位
PCA0L=0;
PCA0H=0;
red_time=(unsigned int)PCA0CPH0*256+PCA0CPL0; //读取捕捉到低电平的脉宽长度
if(red_time>15000) //32位编码信号接收完成后
{
redl=(unsigned cha r)redVALUE&0xff; //读取个字节
redh=(unsigned cha r)(redVALUE>>8)&0xff; //读取第二个字节
red_headl=(unsigned cha r)(redVALUE>>16)&0xff;//读取第三个字节
red_headh=(unsigned cha r)(redVALUE>>24)&0xff;//读取第四个字节
if(choose==auto&&redh==~redl&&red_headl==~red_headh&&red_headh==0x02)
//如果在自动模式下，并且信号正确识别，则开始判断接收信号
{ switch (redh)
{
case 0:
disp_value[i]=0; //如果按下数字按钮0的话，则接收为0
disp_flag=1; //LED显示标志位置位
break;
case 0x80:
disp_value[i]=1; //如果按下数字按钮1的话，则接收为1
disp_flag=1;
break;
case 0x40:
disp_value[i]=2; //如果按下数字按钮2的话，则接收为2
disp_flag=1;
break;
case 0xc0:
disp_value[i]=3; //如果按下数字按钮3的话，则接收为3
disp_flag=1;
break;
case 0x20:
disp_value[i]=4; //如果按下数字按钮4的话，则接收为4
disp_flag=1;
break;
case 0xa0:
disp_value[i]=5; //如果按下数字按钮5的话，则接收为5
disp_flag=1;
break;
case 0x60:
disp_value[i]=6; //如果按下数字按钮6的话，则接收为6
disp_flag=1;
break;
case 0xe0:
disp_value[i]=7; //如果按下数字按钮7的话，则接收为7
disp_flag=1;
break;
case 0x10:
disp_value[i]=8; //如果按下数字按钮8的话，则接收为8
disp_flag=1;
break;
case 0x90:
disp_value[i]=9; //如果按下数字按钮9的话，则接收为9
disp_flag=1;
break;
case 0x3A: //如果按下确定键的话，则将接收的数据传送到PLC
control_num=(unsigned cha r)(disp_value[0]*10+disp_value[1]);
Ti=0; //清除发送中断标志位。为发送数据做准备
sendtime=first；//为发送数据做准备
SBUF0=control_num; //发送数据
break;
}
i++; //循环改变个位，十位的数值
if(i>1) i=0;
}
redVALUE=0; //清除变量
redh=0;
redl=0;
red_headl=0；
red_headh=0;
}
elseif(red_time>2000) //如果脉宽大于2ms，则表示读到一个1,并左移一位
{
redVALUE=(redVALUE<<1)+1;
}
else if(red_time>1000) //如果脉宽在1ms~2ms之间，则读到一位0，并左移一位
{
redVALUE=(redVALUE<<1)+0;
}
}
if(CF) //如果有溢出，清除溢出标志
{
CF = 0;
}
}
3.3 主程序
主程序的控制逻辑是，先初始化设置，包括晶震源及所有端口属性，使能所有中断源。当有键按下的话，转入按键中断处理程序，显示和发送数据给PLC，当有接受到红外信号时，转入红外接收中断处理程序，显示和发送数据给PLC，PLC定时发送数据给单片机以显示故障及其他信息，当有信号从PLC发出时，转入串口通讯中断处理程序接受数据。程序如下：
void main (void)
{
Init_Device(); //端口初始化
var_init(); //数值初始化
zlg7289_init(); //LED显示初始化
IE|= 0x80; //使能中断源
PCA0CN|= 0x40; //使能PCA中断
SCON0|= 0x10; //设置UART0边沿出发
while(1)
{
if(disp_flag==1)
{
display_controlnumber(); //刷新控制号显示
}
if(key_pressed != 0) //有键按下时
key_process(key_value); //转入按键处理程序
}
}
*住：key_process()：这个函数的功能是显示数据，并将数据处理后传送给PLC
限于篇幅，这里省去了端口初始化程序，ZLg7289初始化程序，其他中断程序，键盘输入程序，LED显示程序，通讯灯的功能程序，点动控制功能程序等等。本节主要是为了向读者阐述如何实现PCB控制面板的通讯功能，其他程序可参阅相关资料。
4．PLC调试程序
图4-1
为了检测PCB控制面板的功能，需要编写PLC上位机程序调试。这里我们选用了omron的C200HPLC。不同的PLC的RS232串口接线是不一样，如图4-1提供了C200系列PLC与该控制面板的串口接线图。
设置PLC的串口属性为：8位数据，一个起始位，一个停止位，无奇偶校验位；波特率为9600。
图4-2是PLC的通讯部分程序。当定时器T000定时时间到，如果发送准备位为真时，将DM50、DM51的2个字节的数据发送；当接收准备位为真时，接受2个字节的数据至DM00、DM01。篇幅有限，这里不对信号的具体处理程序作说明。
*注：发送准备位和接受准备位是系统变量，如有需要可查阅相关资料
图4-2
5．结束语
串口及红外控制面板基本实现了与PLC的通讯功能，具有操作简单，运用灵活等功能。在一些显示要求高的场合，比如动画显示，我们可以将LED换成LCD液晶模块。红外接收功能提出了一个很好的控制思路，运用红外技术实现人机通讯。在调试过程中我们也发现了红外控制存在着控制距离有限，受干扰大，信号安全低，传送数据量小等弱点。我们可以试着改进接收方式，采用无线接受装置，或者蓝牙接受装置，甚至手机信号接受器，将手机作为控制PLC的一个窗口。这些新技术的研发必定随着工业控制技术的不断发展，给我们更广阔的想象空间。