基于nRF2401的PLC无线通信控制器

文章摘要： 随着信息科学技术的发展，无线通信技术应用广泛。在工业生产控制中，现阶段通信方式基本上还都是以有线方式，实现各种控制功能，但有线网络布线麻烦，线路故障难以检查，设备重新布局就要重新布线，且不能随意移动等缺点越发突出。针对上述问题，这里提出一种基于nRF2401的PLC无线通信控制设计方案。1 系统总体设计 针对西门子S7-200 PLC，设计基于nRF2401的PLC无线通信控制器，其系统结构如图1所示。 在发送信号时，单片机从PLC获取现场数据，再将获取的数据经nRF2401传输至另一台PLC；接收数据时，nRF240l从另一台PLC接收信号，经单片机传送到接收端的PLC。2

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 随着信息科学技术的发展，无线通信技术应用广泛。在工业生产控制中，现阶段通信方式基本上还都是以有线方式，实现各种控制功能，但有线网络布线麻烦，线路故障难以检查，设备重新布局就要重新布线，且不能随意移动等缺点越发突出。针对上述问题，这里提出一种基于nRF2401的PLC无线通信控制设计方案。

1 系统总体设计
    针对西门子S7-200 PLC，设计基于nRF2401的PLC无线通信控制器，其系统结构如图1所示。

    在发送信号时，单片机从PLC获取现场数据，再将获取的数据经nRF2401传输至另一台PLC；接收数据时，nRF240l从另一台PLC接收信号，经单片机传送到接收端的PLC。

2 系统硬件设计
2．1 单片机与PLC接口电路
    在西门子S7-200 PLC端，通过RS-485总线与单片机AT89S52通信，为了避免RS-485信号与单片机之间的电气信号不匹配，二者之间采用6N137进行光电隔离。
    在PLC端，采用MAX485通过一个9针端口与西门子S7-200 PLC的自由接口连接，MAX485通过光电隔离6N137与单片机AT89S52相连。单片机的P1．2通过光电隔离6N137控制MAX485的使能端和DE。当为逻辑0时，MAX485处于接收状态；当DE为逻辑1时，则处于发送状态。在任意时刻这2个使能端都只有1引脚有效。使得MAX485能够满足其半双工的通信方式。
    接收与发送控制信号时，单片机的P3．0／RXD端通过6N137与MAX485的R0端相连，单片机的P3．1／TXD通过6N137与MAX485的DI端相连，从而实现PLC与单片机的通信。其电路原理图如图2所示。

2．2 单片机与nRF240l接口电路
    在无线通信端，单片机AT89S52与nRF2401模块相连实现无线通信。此处，由于单片机用5 V电源供电，而nRF2401采用3．3 V电源供电，为了避免两者之间产生电气干扰，仍需要采用光电隔离实现两者问的电气连接。表1给出了单片机AT89S52与nRF2401模块的通信接口描述。图3给出单片机AT89S52通过光电隔离4N35与nRF2401的对应端口相连的电路原理图。

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2．3 波特率的设置
    在接口电路设计完成后。要使单片机与nRF2401之间实现通信，还要考虑单片机的传输率，此处选择单片机的波特率为9 600 b／s。根据波特率计算公式：
   

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