1 引言
随着社会的发展，各类产品已发展到一个追求个性化、差异化的阶段，冰淇淋机的生产厂家在控制系统上有形形色色的差异，传统的控制系统在开发周期、硬件的灵活性、适应性已经很难满足用户的需求，黄石科威自控有限公司嵌入式PLC芯片组解决方案具有经济灵活的特点，值得OEM系统关注。

2 嵌入式PLC 芯片组
2.1 嵌入式芯片组原理
嵌入式芯片组由黄石科威自控有限公司研发。嵌入式芯片组是一种加载了PLC实时内核，具备PLC功能和CAN、RS232/485通讯功能、能够完成各类常规功能（I/O、A/D、D/A等）的控制模块。能够用梯形图语言编程实现过程控制，通讯功能的实现只需进行简单的设置，作为一款加载了系统软件的硬件平台，它大大缩短了产品的开发周期、简化了产品的设计过程。黄石科威自控有限公司EASY CORE 1.00 是一个加载了EASY-V1.00嵌入式PLC软件平台的核心芯片组，用于设计PLC，专用控制器（客制式PLC）及其它自动化装置PLC功能的嵌入。芯片组原理框图参见图1。

图1 芯片组原理框图

2.2 嵌入式芯片组基本性能
（1） 供电：+5V 200mA，RAM掉电保护5年。
（2） CPU：C8051F040。
（3） 嵌入扩展能力
● 32 I/O：可复用成SPI、I2C接口及外中断、外计数、AD等。
● 4 AD：12位精度，100 KPS。
● 2 DA：12位精度，100 KPS。
（4） 通信接口
● CANBUS：系统软件管理，使用工具软件CANSet构建CANBUS总线网络。
● UART0：系统软件管理，用于梯形图编程、监控，支持人机界面及用户驱动程序下载。
● UART1：系统软件管理，用于下载CANBUS网络参数、构建RS485网络及支持
第三方设备互连。

3 嵌入式芯片组应用
基于加载了系统软件的核心芯片组，我们可以根据工艺需要来开发自己的各类嵌入式PLC产品。下面就介绍基于嵌入式PLC芯片组开发的一款冰淇淋机控制器。
3.1 控制器的要求
（1）输入AD信号：搅拌机电流、成型缸温度、料缸温度、电源电压。
（2）输入开关量信号：出料开关、左缸料位开关、右缸料位开关、制冷系统压力开关。
（3）输出开关量：控制压机继电器（25A）、控制搅拌电机继电器（25A）、控制成型缸电磁阀继电器（5A）、控制风扇电机继电器（5A）。
（4）参数、状态、故障显示：彩色液晶屏。
（5）操作：5只轻触键（自动、清洗、保鲜、设置、开/关）。
3.2 硬件设计
基于以上的控制要求，硬件整体结构图如图2所示。

图2 硬件整体结构

硬件电路说明：由于嵌入式PLC芯片组是针对工业现场控制、应用开发的，它的抗干扰能力、电磁兼容性、可靠性等满足商用标准是毋庸置疑的。
（1）开关量输入电路如图3所示。

图3 开关量输入电路

由于嵌入式PLC芯片组所使用CPU的电源为+3.3VDC，故在设计开关信号输入电路时要考虑其高电平信号幅值不要超过+3.3VDC。

图4 电压或电流信号采集电路

在设计模拟电路时，要考虑最终送至芯片组AD接口的电压幅度以及所选择的参考基准电压。
（3）显示、键盘处理电路如图5所示。

图5 显示、键盘处理电路

（4）继电器输出控制电路如图6所示。

图6 继电器输出控制电路

3.3 软件开发
（1）嵌入式PLC芯片组是基于Cygnal公司的C8051f040芯片开发的，建议开发选择的编译器用KEIL C51，因为它可以生成我们所需要的HEX文件。
内核留出了七个用户嵌入程序入口：
USER_CONFIG: 用户I/O配置程序入口
USER_START: 用户上电初始化程序入口
USER_SET_INIT: 用户设置初始化程序入口
USER_RUN_INIT: 用户运行初始化程序入口
USER_STEP: 用户软中断程序入口（响应时间<100mS）
USER_SCAN: 用户演算周期扫描程序入口
USER_TMS: 用户2.5ms定时运行程序入口
只需要充分理解各个接口的功能就可进行二次开发了。接口功能详见科威公司的《EASY原理及应用》。
（2）驱动程序的嵌入。在KEIL C51中编译上述程序。使用下载工具软件“DOWNHEX”，把生成的.HEX文件通过串口下载到嵌入式PLC芯片组的固定地址处，使得内核可以调用它，从而完成二次驱动程序的开发。
（3）梯形图程序及通讯。冰淇淋机的过程控制可用梯形图语言编程实现。梯形图语言是面向工厂自动化人员、电工层面的编程语言，易学易懂，而PLC的软件资源十分丰富，它的各类继电器（X、Y、M、S、T）、计数器及寄存器对于冰淇淋机的过程控制简直就是量身定制。冰淇淋机生产厂的自动化人员或电工不必再受控制器开发方的限制，完全可自己动手更改控制过程，到达控制上的完美要求。详见科威公司的《嵌入式PLC编程手册》。以下为用梯形图语言编写的5分钟延时程序案例。

要想实现将多台冰淇淋机的各种工作参数上传到个人PC，用户坐在计算机前就能了解每台冰淇淋机的工作状态、产量以及调整冰淇淋机的工作模式，也是件很容易的事。

4 结束语
由于嵌入式PLC芯片组是本着软硬件可裁剪的原则开发的，所以基于嵌入式PLC芯片组开发出的产品可以很好的满足用户的个性化需求，缩短了研发周期，并且得到了许多单片机所不具备的强大功能，使很多控制功能的实现变得简单容易。