基于ARM的PLC系统嵌入式硬件设计徐浩栋，龙沪强**（上海交通大学电子信息学院，上海201203）510152025摘要：PLC诞生整整45年，已经成为实现工业控制的中坚力量。它的功能不断完善，应用领域不断扩大，体积却越变越小，它对于工业控制技术的进步与社会发展所发挥的作用无可估量。PLC以它的高可靠性和易操作性，主导了工控行业数十年，本文研究内容是设计一款基于ARM嵌入式的PLC系统模块，开发模块采用新一代PLC总线结构，使用双核CPU做数据处理，兼容多种通信与数字量输入输出协议规范，从而在提高整体性能的情况下具有较高的抗干扰能力并保证稳定工作。着重讲述硬件回路设计，并根据实际调试逐步完善设计PLC系统模块。关键词：可编程逻辑控制器；嵌入式硬件设计；电磁兼容中图分类号：TP23ResearchonembeddedhardwaredesignforPLCsystemwithARMCOREXuHaodong,LongHuqiang(ElectronicSchool,ShanghaiJiaotongUniversity,ShangHai201203)Abstract:PLCisbornfor45years,ithasbecomethebackboneofindustrialcontrol.Forit'sfunctionbecomingperfect,theapplicationfieldexpandingunceasingly,thevolumeisgettingsmaller,itbecometheindustrialcontroltechnologyprogressandsocialdevelopmentoftheroleimmeasurably.PLCwithitshighreliabilityandeasyoperability,dominatedtheindustryfordecades,andcontrolinthispapertheresearchcontentistodesignaPLCsystembasedonARMembeddedmodule,busstructure,anewgenerationofPLCmoduleusingadual-coreCPUfordataprocessing,compatiblewithavarietyofcommunicationsandthedigitalquantityinput/outputprotocolspecification,thusimprovingtheoverallperformancehashigheranti-interferenceabilityandguaranteeundertheconditionofsteadywork.Focusonthehardwarecircuitdesign,andaccordingtotheactualdebuggingmoduledesignofPLCsystemtoconsummategradually.Keywords:PLC;embeddedsystemdesign;EMC300引言目前在世界范围内嵌入式系统带来的工业年产值已超过1万亿美元。根据赛迪呼叫中心合作开展的调查显示，目前从事嵌入式开发的软件企业占到30％，计划从事开发的企业占到了14％。尽管还没有从事该领域开发的公司占到了大多数，但我国国内的嵌入式软件市3540场已处于整体启动阶段。国内嵌入式软件市场未来的发展重点在于对应用范围的拓展，而手持设备、信息家电和工业控制是近期市场的三大热点。展望未来，明天的嵌入式系统将会比今天的更便宜、更小巧、更可靠、更高效而且更智能化。这些高性能、低功耗的基于ARM核的MCU广泛应用于汽车电子、工业应用、医疗电子等领域。[1]可见ARM架构的32位MCU由于出色的性价比已经逐渐成为市场的主流，本论文将一步一步简述以基于ARM9架构的嵌入式系统硬件设计思路，结合热仿真和EMC抗干扰等多方面因素设计完整的PLC系统模块。作者简介：徐浩栋，（1984-），男，硕士，硬件设计。通信联系人：龙沪强，（1956-），男，高级工程师，嵌入式系统设计与应用图像显示器件和技术。E-mail:hqlong@sjtu.edu.cn-1-1系统总体设计本论文研究内容是设计一款完整的PLC系统模块，拥有以太网，USB，485，232，SD卡，CANopen，数字量输入输出，扩展总线等一系列功能。开发模块采用新一代PLC总线455055结构，兼容多种通信与数字量输入输出协议规范，从而在提高整体性能的情况下具有较高的抗干扰能力并保证稳定工作。讲述的主要是硬件回路设计，并根据实际调试逐步完善设计PLC系统模块。PLC本体模块一共由5块PCB板组成:CPU板,IO板,电源板,SD卡板和TM接口扩展接口板。当然如果客户需要还可以连接上带有扩展功能的cartridge板。在电源板上会提供两组电源。第一组:24V和5V输出作为内部主电源给CPU使用第二组:24Vsensor输出给客户使用系统功能结构框图如图1所示。图1系统功能结构框图系统电源结构框图如图2所示-2-图2系统电源结构框图602系统硬件设计下面介绍本设计的硬件电路设计框图，系统散热方案以及EMC对策。2.1硬件电路设计PLC模块内部需要一个嵌入式微处理器及周围电路模块，以太网接口模块，RS232串行65接口模块，RS485接口...