摘要：本文主要针对可编程控制器（PLC）价格昂贵而单片机进行价格水平相对便宜的特点，探讨了使用单片机来代替PLC部分管理功能的可行性，并利用STM32F103ZET6单片机通过设计了一种可用于发展工业技术控制的小规模通用控制器，完成了一个电路工作原理的设计和印制电路板的制作，具有IO控制信息功能、RS232、RS485、CAN总线和以太网通信服务功能，初步测试研究结果可以表明IO控制基本功能是否能够得到满足内部控制能力要求。
关键词：STM32单片机；可编程控制器；接口；通信
一、引言
可编程控制器的使用在工业控制中非常广泛和普遍。然而，我们的PLC市场大部分被欧美、日本和韩国等发达国家占领，价格昂贵。在所有PLC类别中，微型PLC的应用占所有PLC产品的40%以上。微型PLC是一种PLC。主要用于纺织机械、数控机床、跨带分拣机、塑料加工机械、小型包装机械等单一设备控制。近年来，随着单片机技术的不断发展，有一种以32微处理器为代表的高性能MCU，价格低廉。单片机STM32F103系列就是其中之一，单片机有多达112个IO口，内部集成了CAN控制器，AD转换器，DA转换器等设备，外部加上少量的设备还可以完成RS232，RS485，网络通信等功能，基本覆盖了PLC的大部分功能。因此，如何使用高性能的单片机代替小型PLC具有很高的实用价值。本文设计了一种通用控制器，它可以用STM32F103ZET6模型代替微型PLC，具有IO口丰富、功能强、价格便宜等优点。
二、通信控制器系统的组成
一般控制器由电源模块，CPU模块，数字IO模块，CAN总线通信模块，RS485通信模块，RS232通信模块，网络通信模块七个模块组成
其中，所述电源模块可输出5V，15V，24V的直流电压，一个通用电源控制器模块，功率控制目标也可以是外部;STM32F103ZET6微控制器和利用最小的系统CPU模块;用于采集和输出控制信号的数字IO模块;CAN总线通信模块，RS485，RS232和对控制对象之间进行通信的控制器。网络通信装置，用于接收控制指令调度系统机或主机。2各自模块的强度的通用控制器的设计主要取决于一般功能控制器CPU上，设计公司意法半导体STM32F103ZET6芯片的CPU，共有144个引脚，72MHz的操作频率，64KB的SRAM，FLASH的512K，8定时器，五个串行通信接口，CAN总线接口，两个PWM定时器，IO接口112，ADC模块3，DAC模块，SDIO接口，一个I2C接口2。2.1电源稳定性和碱的所有可靠，稳定操作的功率控制系统的可靠性。如果需要，功率模块可以输出DC5V，DC15V，DC24V3种DC电压中，分别提供用于控制器的其他功能模块的稳定的电源。
其中DC-DC模块为金升阳公司的WRB4805ZP-3WR2模块，MOV1为压敏电阻，LDM11为差模电感，CY11为耐压2KV的电容，这些电子器件的主要技术用于EMS测试和EMI滤波，D5用于系统电源故障指示灯。DC15V和DC24V的输出进行电路与2类似，15V的DC-DC模块为金升阳公司的WRB4815ZP-3WR2模块，24V的DC-DC模块为金升阳公司的VRB4824ZP-6WR3模块。2.2CPU模块CPU模块作为主要研究设计了时钟显示电路，包括8MHz和32.768KHz两个不同时钟信号电路、复位处理电路、SWD程序以及下载一个电路、芯片的退耦电路及3.3V电源电压转换完成电路，此部分组成电路分析比较具有简单，不再能够给出。2.3数字IO模块本控制器发展可以根据设计企业多达73个IO端口，可满足我国中小学生规模的工业管理控制市场需求。工业生产控制中，端口之间电平为24V，而STM32单片机的电平为3.3V，不符合中国工业内部控制能力要求。因此，我们国家利用PS2501L-01光电耦合器结构实现有效电平状态转换及电气安全隔离，此器件的最大价值输出产生电流效率可达80mA。2.4CAN总线信息通信服务模块CAN总线是工业社会控制活动中最重要常用的控制现场总线方式之一。STM32单片机学习中集经济成了1个CAN总线智能控制器，端口为PA12（CAN_TX）和PA11（CAN_RX），采用TJA1050是CAN总线标准接口提供芯片可实现将TTL电平转换为CAN总线逻辑电平，再结合CANopen协议可实现对电机选择驱动器的控制，进而提高控制对于电机或其他民族工业基础设备。2.5RS485通信业务模块RS-485串口设置总线是最常用的点对点直接通信传输总线方法之一，本控制器中设计了2个RS-485通信用户接口，采用SP3485芯片实现TTL电平转换为485电平。RS485接口1使用这种单片机的UART4（即串口4）实现，端口为PC10用于同时发送、PC11用于人们接收、PA15用于使能控制；RS485接口2使用一些单片机的UART5（即串口5）实现，端口为PC12用于自己发送、PD2用于检测接收、PD3用于使能控制。6RS232通信产品模块RS232串口连接总线形式也是最常用的点对点解决通信平台总线资源之一，本控制器中设计了2个RS232通信工程接口，采用SP3232芯片产业实现TTL电平转换为232电平。RS232接口1使用各种单片机的USART1（即串口1）实现，端口为PA9用于表示发送、PA10用于计算接收；RS232接口2使用这个单片机的USART2（即串口2）实现，端口为PA2用于客户发送、PA3用于员工接收。2.7网络世界通信相关模块为实现国际通用汽车控制器与上位机或计算机互联网通信，即实现TCP服务器、TCP客户端、UDP及WEB服务器的功能，控制器中设计了网络移动通信专业模块，模块一般采用DM9000CEP芯片已经实现，电路中，DM9000是通过16位数据共享总线，挂在STM32的FSMC上面，DM9000的片选由FSMC_NE2控制，CMD则由FSMC_A7控制，总共时间用到22个IO口。实现TCP/IP正常生活通信需通过法律移植LWIPTCP/IP协议栈和编写出了相应的应用开发软件。3通用模型控制器的幅频测试3.1通用IO输入内容输出文化特性进行了测试人员首先，需在程序过程中将DI接口驱动电路中的单片机的IO口即PE6端口参数配置为上拉输入教学模式，当在输入口X01处输入24V高电平时，光耦不工作，IDS1二极管处于截止不发光，此时，PE6输入3.3V高电平；当在X01处输入0V低电平时，光耦导通工作，IDS1二极管导通发光，此时，PE6输入保持低电平。其次，编写语言程序使DO接口单元电路中单片机的IO口即控制Y01的输出PF1口输出3.3V高电平，光耦不工作，ODS1二极管没有截止不输入48V输出5V、3W电源保护电路魏诚，等：基于STM32单片机的通用机器人控制器方案设计领域发光，Y01处输出24V高电平；编写审计程序使PF1输出0V低电平,光耦导通工作，ODS1二极管导通发光，Y01处输出0V低电平。用Y1输出都是低电平可点亮他们控制会计柜上的指示灯。
3.2通用IO口输出就是脉冲发生频率不断测试项目实际成本控制中，经常出现需要PLC的IO口输出压力脉冲波，因此，对通用核心控制器的IO口测试就非常缺乏必要。以下方面使用型号为TDS2022C的示波器来测试。对单片机中的TIM3定时器开始编程使Y1输出得到脉冲波
三、通用控制器各模块设计
通过末端装置实现中央空调系统风量的调节，可补偿室内负荷的变化。与压力无关的变风量终端控制器的结构是带有压差传感器的压力相关控制器或空气入口处的风量传感器。当用户给出温度设定值时，外环温度控制器首先动作，调节风阀，使室内温度尽快达到设定值。当系统静压变化，入口静压变化时，内回路压力控制器在原系统静压变化前调整风阀开度，保持风量。因此，与压力无关的变风量末端具有补偿系统压力变化的功能。二次回路本身对二次回路发生的增益变化和被控对象产生的相位滞后有抑制作用，也可以提高主回路的响应速度。在变风量中央空调末端控制器的调节环节中，内环采用调节器，外环采用调节器。对于内环参数和参数的设置，采用简单的方法进行参数的粗调整，然后采用工程设置方法进行微调。采用工程调谐方法确定外环的三个参数。
现在控制对象的内环进行优化设计，以找到设计变量的最佳集合，以使目标函数值最小的，并且因此从数学角度是极值的问题，并称为项目为“参数优化问题。调谐。算法外环温度控制器参数来模拟外回路控制器，模拟如下所示的结构。
应用进行模糊算法的串级控制仿真：因为我们设计发展要求为无静差控制管理系统，而被控对象之间具有中国惯性特征，为了能够达到教学设计的要求，采用基于模糊控制器即将串级控制信息系统的外环控制器改模糊控制器，模糊控制器的输入是偏差和偏差变化率。
将所设计的模糊控制器导入级联控制仿真。采用模糊控制器代替级联外环控制器，调整模糊PID控制器的四个参数，使系统达到满意的效果。
该软件的主要目的是比较控制硬件开关装置，灯光定时，以满足工作要求的结果。实时控制系统电压检测，因此需要有一个齿轮改变，以满足实时监控网络的需求。最后，主控制室和组合的多机通信。路灯时它划分为控制系统用于保存分割模块，和一个电压监控模块降挡远程通信模块，实时显示模块。
在设计发展过程中，划分三个时间段可以控制路灯，每个时间段开关灯的时间都不同。以当地人民交通使开灯到关灯划分问题成为社会三个重要阶段成本控制路灯，分别为高峰期、正常期及低谷期，此三个研究阶段和避免国家电网电压过低全压运行档相互作用结合，创建自己成为全压、高峰、正常、低估四个方面工作学习时间段，以当地企业实际生活情况分析划分。系统通过对比日历时钟芯片所读取和存储器芯片的开关灯时间，在开启学生各个档的时候切换档位，在关闭时段数据进行及时关闭，其他的时段监控[5]。
温度也是其中比较关键的因素，因策这就需要灵敏度比较的高，温度测试的范围比较的广泛，稳定性能也是要相当的好，与此同时还需要考量到它的使用成本以及实际的一些使用情况，通过对这一系列的选择之后，可以参照PLC之中的一些结构，在单片机的基础之上在警醒一定的设计，从而实现其余大部分的功能模块，而且还设计出了输入输出处理电路，进而保证了这种系统就具备了非常好的抗干扰性的特点以及很好的驱动功能，在系统的设计过程当中为了使系统在一定的条件之下能够有效的执行其指令，对其分别的设计了不同的具有一定意义的上位机以及下位机功能，也可以使客户在使用的时候对此功能的设计进行一定的选用。基于单片机它的通用控制器的设计，在工业上已经很好的适应了控制机随机的向嵌入式的方向逐渐发展的缓慢趋势并且对这种设计也提供了一定的软硬件方案，这可以从根本上降低它的成本，况且还使其具有很好的使用价值。在最近几年以来，随着控制器技术的优越发展，高性能的单片是层出不穷，它的使用功能也是大大的在进步，由于它的产量也在大幅度的不断增加，致使它的成本变得也是月来的越低，从而就会使我们考虑在使用现成的高性能的单机作为磨具的研发还是其他种类的，通过最终的考量，于是就从微型入手，实现其更好的控制。
四、通用IO输入输出特性测试
在高峰期，保证路灯的充足照度。基于正常情况，路灯应投入一档运行。此时电网电压较低，则路灯将全压运行。如果电网电压高，那么路灯就会跳过第一档，直接进入第二档运行。在正常交通阶段，应注意照明度和节能效果，一般路灯应投入二档运行。当电网电压低于205V时，当电网电压超过205V时，返回到第一齿轮，进入第三齿轮操作。在低交通阶段，综合考虑节电效果。一般情况下，投入三档运行，只有当电网电压较低时，路灯才能返回二档运行。但由于电网干扰或波动，会导致电压偶尔出现异常情况，如果检测到电压超限就进行档位切换，导致无法运行，导致频繁切换。在设计过程中采用以下方法，避免频繁的档位操作：当路灯在1-2档时间内运行时，所需电压可在208-236V之间，使用COUNT，COUNT1，COUNT2计数器监测电压。
在主界面，主界面设计者可以设计整体标记<RelativeLayout的/>以实现标准化，模块化接口，<RelativeLayout的/>标记具有在UI的结构的优化至关重要的作用，它可以被切割过量水平，UI的优化。为了实现布局的相对关系中，可以使用<RelativeLayout的/>，其目的是通过额外或附加水平的缺失来实现，以优化整体结构布局的Android。包括在该组UIRelativeLayout的另一方面，它表示开关的视组件，多个层可被层压在一起视，便于用户通过滑动来选择相应的功能。
报警模块主要用于提示用户，同时客户也可以使用手机端调用蓝牙APP设备。由于蓝牙防丢失设备超过安全距离，手机APP响铃报警。Java中的铃声由铃声管理器、呼叫铃声、提示音、闹钟铃声等管理。根据实际应用需求定义不同的功能接口，可以实现不同的功能。
结语：可以看出，波形幅值可达25.2V，频率1.667kHz，高电平持续时间基本为300us，波形输出正常；波形输出与现场原子的战舰开发板上的程序相同，TIM3定时时间为5us，波形幅值约为3.3。其频率可达100高电平持续时间为5us，与设置相同，波形无失真。如果波形失真，原因是光耦的转换频率低，所以我们设计的万能控制器的输出频率不能超过2kHz。该问题也可以通过具有较高转换频率的光耦来解决。
引用文献：
[1].李宗强.基于 PIC 单片机的中央空调智能温度控制器设计[J].现代建筑电气2010?
[2]张蕾，董建民.基于 ARM9 的中央空调网络集中控制器研究[J].现代电子技术?
[3]王志超，基于嵌入式系统的 VAV 中央空调末端控制器设计与实现[D].沈阳工业大学，2016?
[4]李树江，王志超.基于 ARM9 的变风量空调末端控制器设计与实现.控制工程，2017.?