用51做了個(gè) PLC：X、Y、高速計(jì)數(shù)輸入、高速輸出、Modbus等直接用，超低學(xué)習(xí)成本

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-3 08:41

本帖最后由 qsssuv 于 2026-3-14 16:40 編輯

大家好，我是一名嵌入式開發(fā)者。一直覺得工業(yè) PLC 價(jià)格高、定制難，于是決定用 51 單片機(jī)從零做一個(gè)小型 PLC。現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了DI、DO、AI、AO、高速計(jì)數(shù)輸入、Modbus RTU 通信、輔助繼電器、通用數(shù)據(jù)寄存器、16位通用加計(jì)數(shù)器、32位通用加減計(jì)數(shù)器、1ms定時(shí)器、10ms定時(shí)器、100ms定時(shí)器、1s定時(shí)器、1min定時(shí)器，這個(gè)帖子將逐步介紹，項(xiàng)目在proteus上的STC15W4K32S4上實(shí)現(xiàn)，若有需要可提供實(shí)板原理圖，進(jìn)行定制專用的MCU-PLC。

2026.3.14
視頻教程已上傳到B站

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-3 17:01

本項(xiàng)目是一個(gè)已建立好的KEIL工程，下載后直接打開即可。

直接在app_plc文件夾編寫自己的代碼就好了，
圖片中的程序代碼是在Y103輸出500Hz，占空比50%的PWM波形
高速計(jì)數(shù)輸入計(jì)250時(shí)，即250/500為0.5s，
在仿真中，將Y103連接到了X0，Y0接了一個(gè)LED燈，可以看到LED閃爍。

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-3 17:33

這里放上proteus的仿真（需要8.15版本）、工程（內(nèi)含設(shè)計(jì)說明書）。

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-4 08:14

本帖最后由 qsssuv 于 2026-3-11 08:20 編輯

【通用輸入/通用輸出操作】
X為輸入，Y為輸出。
讀取輸入，直接寫名稱即可。

IF (X0)
{
……
}

復(fù)制代碼

將輸出置為0的三種寫法：

RST(Y0);
Y0=0;
MOV(0,Y0);

復(fù)制代碼

將輸出置為1的三種寫法：

SET(Y0);
Y0=1;
MOV(1,Y0);

復(fù)制代碼

將輸入短路至輸出的兩種寫法：

Y0=X0;
MOV(X0,Y0);

復(fù)制代碼

ID:283207 · 發(fā)表于 2026-3-4 10:11

感謝樓主，下載學(xué)習(xí)一下。51做PLC僅供學(xué)習(xí)原理應(yīng)該是沒什么問題的

ID:647576 · 發(fā)表于 2026-3-4 13:40

提議降分, 代碼不全, 功能關(guān)鍵代碼缺失

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-5 13:46

本帖最后由 qsssuv 于 2026-3-11 08:20 編輯

【模擬量輸入】
直接讀取值即可：
D0=AI0;

ID:258566 · 發(fā)表于 2026-3-5 17:31

plc相關(guān)提供一個(gè)外部頭文件，而不是在幾個(gè)頭文件中
mcu plc。lib中有沒有使用時(shí)間限制。

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-5 20:03

cccc888 發(fā)表于 2026-3-5 17:31
plc相關(guān)提供一個(gè)外部頭文件，而不是在幾個(gè)頭文件中
mcu plc。lib中有沒有使用時(shí)間限制。

這個(gè)LIB沒有使用限制，但是只在仿真中測(cè)試通過

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-6 08:00

【定時(shí)器】
所有的定時(shí)器，都是倒計(jì)時(shí)定時(shí)器，將從設(shè)置的值開始倒計(jì)時(shí)，若計(jì)數(shù)值達(dá)到0，運(yùn)行狀態(tài)T_STA_RUN，將轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)時(shí)到達(dá)狀態(tài)T_STA_OK。
定時(shí)器有4種狀態(tài)、5種使用方法。
4種狀態(tài)分別是：停止（T_STA_STOP）、運(yùn)行（T_STA_RUN）、暫停（T_STA_PAUSE）、計(jì)時(shí)到達(dá)（T_STA_OK）。
5種使用方法分別是TON、TPAUSE、TRST、TGetSta、TGetVal，用以下例子加以說明。
//若T0定時(shí)10ms時(shí)間到，則輸出Y0。
IF (TON(T0,10)==T_STA_OK)
{
SET(Y0);
} ELSE {
RST(Y0);
}
//時(shí)間未到時(shí)，若X0輸入，則暫停定時(shí)器，若X1輸入，則重置定時(shí)器
IF (TGetSta(T0)!=T_STA_OK)
{
IF (X0) TPAUSE(T0);
IF (X1) TRST(T0);
}
//將計(jì)數(shù)值導(dǎo)出到D0
D0 = TGetVal(T0);
注意，定時(shí)器定時(shí)值的單位為對(duì)應(yīng)時(shí)基：如1ms定時(shí)器T0，TON(T0,10)表示定時(shí)10ms；100ms定時(shí)器T100，TON(T100,5)表示定時(shí)500ms，以此類推。

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-6 16:56

【計(jì)數(shù)器】
計(jì)數(shù)器有3種狀態(tài)，分別是停止（C_STA_STOP）、運(yùn)行（C_STA_RUN）、計(jì)數(shù)到達(dá)（C_STA_OK）。
16位通用加計(jì)數(shù)器有2種方法。
第1種方法，加計(jì)數(shù)：CTU(要使用的計(jì)數(shù)器,信號(hào)源,計(jì)數(shù)目標(biāo)值)。
例如使用計(jì)數(shù)器C0對(duì)X0的上升沿，進(jìn)行加計(jì)數(shù)，到達(dá)10次時(shí)，Y0輸出1s后重新開始計(jì)數(shù)。

IF (CTU(C0,X0,10)==C_STA_OK) //若計(jì)數(shù)器C0，捕捉到X0上升沿10次
{
TON(T50,100); //啟動(dòng)1s定時(shí)器
SET(Y0); //輸出Y0
} ELSE {
RST(Y0); //清除Y0
}
IF (TGetSta(T50)==T_STA_OK) //若1s時(shí)間到
{
RST(Y0); //清除Y0
TRST(T50); //重置定時(shí)器
C16RST(C0); //重置計(jì)數(shù)器
}

復(fù)制代碼

第2種方法，減計(jì)數(shù)：CTD(要使用的計(jì)數(shù)器,信號(hào)源,計(jì)數(shù)目標(biāo)值)。
例如使用計(jì)數(shù)器C1對(duì)X1的下降沿，進(jìn)行減計(jì)數(shù)，到達(dá)10次時(shí)，Y1輸出2s后重新開始計(jì)數(shù)。

IF (CTD(C1,NOT(X1),10)==C_STA_OK) //若計(jì)數(shù)器C1，捕捉到X0下降沿10次
{
TON(T50,200); //啟動(dòng)2s定時(shí)器
SET(Y1); //輸出Y1
} ELSE {
RST(Y1); //清除Y1
}
IF (TGetSta(T50)==T_STA_OK) //若計(jì)時(shí)時(shí)間到
{
RST(Y1); //清除Y1
TRST(T50); //重置定時(shí)器
C16RST(C1); //重置計(jì)數(shù)器
}

復(fù)制代碼

32位通用計(jì)數(shù)器有1種方法。CTUD(計(jì)數(shù)器,加計(jì)數(shù)信號(hào)源,減計(jì)數(shù)信號(hào)源,計(jì)數(shù)目標(biāo)值)。
例如使用計(jì)數(shù)器C200，X0作為加計(jì)數(shù)信號(hào)源，X1作為減計(jì)數(shù)信號(hào)源，當(dāng)數(shù)值到達(dá)200時(shí)，Y0輸出2s，然后重新計(jì)數(shù)。
由于32位通用計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)完成后，仍會(huì)受到加減操作的影響，導(dǎo)致狀態(tài)變更，因此引入輔助繼電器，避免Y0的輸出波動(dòng)。

IF (M0==0) //若M0為0
{
IF (CTUD(C200,X0,X1,200)==C_STA_OK) //若計(jì)數(shù)器C200，在X0和X1的計(jì)數(shù)信號(hào)下，達(dá)到200次
{
TON(T50,200); //啟動(dòng)2s定時(shí)器
SET(Y0); //輸出Y0
SET(M0); //置位M0
} ELSE {
RST(Y0); //清除Y0
}
}
IF (TGetSta(T50)==T_STA_OK) //若定時(shí)時(shí)間到
{
RST(Y0); //清除Y0
C32RST(C200); //重置計(jì)數(shù)器
RST(M0); //清除M0
TRST(T50); //重置定時(shí)器
}

復(fù)制代碼

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-7 11:00

【高速輸出/PWM】
控制高速輸出有4種方法。分別為以下：
以Y100為例。
輸出控制：PWM_OUT(Y100,頻率,占空比)。頻率范圍為400Hz~100KHz，占空比范圍為0-100，為整數(shù)，請(qǐng)勿使用小數(shù)。占空比0=無輸出，100=持續(xù)高電平。
獲取輸出頻率：PWM_GetFre(Y100)。返回設(shè)置的頻率，若未設(shè)置，返回0。
獲取輸出占空比：PWM_GetDuty(Y100)。返回設(shè)置的占空比，若未設(shè)置，返回255。
停止輸出：PWM_STOP(Y100)。Y100將為0。
注：若不進(jìn)行高速輸出，其默認(rèn)將為一個(gè)通用輸出。

ID:90212 · 發(fā)表于 2026-3-8 10:30

要做PLC起碼也得用STC32吧

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-8 16:12

gongzhu 發(fā)表于 2026-3-8 10:30
要做PLC起碼也得用STC32吧

PCB可以用STC32，但是仿真上沒有，所以用了STC15，其實(shí)任何單片機(jī)都可以

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-9 10:31

本帖最后由 qsssuv 于 2026-3-11 08:21 編輯

【高速計(jì)數(shù)輸入】
需要用到特殊輔助繼電器、特殊數(shù)據(jù)寄存器，這里使用了一看就明白的變量值。
使能高速計(jì)數(shù)輸入X0，注意使能后，請(qǐng)勿將其用作通用輸入接口：

DX0_CNT=0; //設(shè)置起始計(jì)數(shù)值
MX0_OUT=0; //清除溢出標(biāo)志
DX0_MAX=100; //定義設(shè)置上限
SET(MX0_EN); //啟動(dòng)

復(fù)制代碼

停用高速計(jì)數(shù)輸入X0，停用后，可用作通用輸入接口：

RST(MX0_EN); //清除使能。除非用戶手動(dòng)清除計(jì)數(shù)值DX0_CNT，否則啟動(dòng)后繼續(xù)計(jì)數(shù)

復(fù)制代碼

當(dāng)起始計(jì)數(shù)值DX0_CNT達(dá)到設(shè)置上限D(zhuǎn)X0_MAX，溢出標(biāo)志MX0_OUT會(huì)置1，并且DX0_CNT從0開始。需要用戶手動(dòng)清除溢出標(biāo)志MX0_OUT。
需要注意，受限于MCU的性能，若值范圍為0~255，則計(jì)數(shù)的設(shè)置上限，以及起始計(jì)數(shù)值，設(shè)置時(shí)均不可超出此范圍。
若需要使用高速計(jì)數(shù)輸入X3，將以上代碼中的X0修改為X3使用即可。

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-10 08:20

【日期和時(shí)間】
dhms是一個(gè)集合了設(shè)備已運(yùn)行時(shí)間的對(duì)象。包含天數(shù)、時(shí)、分、秒。
dhms.day，天，最大到32767。
dhms.hour，時(shí)。
dhms.min，分。
dhms.sec，秒。
用戶可將其加載至通用數(shù)據(jù)寄存器。

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-11 08:21

【Modbus-RTU從站協(xié)議】
通信配置：4800,N,8,1。訪問地址固定為1。
寄存器表就不貼圖了，可以下載下來看設(shè)計(jì)說明中的詳細(xì)內(nèi)容。
總之，就是直接連上Modscan工具就可以使用，很方便。

在仿真上，你需要安裝虛擬串口驅(qū)動(dòng)，才能使用modscan連接到proteus仿真
在app_plc_reg_update文件中，填寫了默認(rèn)的更新事件內(nèi)容，用戶可自定義其它行為

ID:353115 · 發(fā)表于 2026-3-13 11:02

本 log 函數(shù)是針對(duì) MCU-PLC 硬件場(chǎng)景定制的日志輸出函數(shù)。
/********************************
功能描述：打印到控制臺(tái)（串口輸出）
參數(shù)說明：*format：格式控制。支持以下格式：
      %d：s16數(shù)據(jù)
      %u：u16數(shù)據(jù)
      %ld：s32數(shù)據(jù)
      %lu：u32數(shù)據(jù)
      %s：字符串
      %c：ASCII字符
      %X：u16數(shù)據(jù)的16進(jìn)制字符串
      %lX：u32數(shù)據(jù)的16進(jìn)制字符串
      %[0][1-5]u：以n的寬度顯示u16數(shù)據(jù)，不足時(shí)可前置添0，超過時(shí)寬度限制無效
      %[0][1-10]lu：以n的寬度顯示u32數(shù)據(jù)，不足時(shí)可前置添0，超過時(shí)寬度限制無效
      %.[0-4]d：對(duì)s16數(shù)據(jù)以小數(shù)形式呈現(xiàn)
      %.[0-9]ld:對(duì)s32數(shù)據(jù)以小數(shù)形式呈現(xiàn)
      %.[0-4]u：對(duì)u16數(shù)據(jù)以小數(shù)形式呈現(xiàn)
      %.[0-9]lu：對(duì)u32數(shù)據(jù)以小數(shù)形式呈現(xiàn)
      %.nd：參數(shù)1為保留小數(shù)位數(shù)，參數(shù)為2為s16數(shù)據(jù)
      %.nld：參數(shù)1為保留小數(shù)位數(shù)，參數(shù)為2為s32數(shù)據(jù)
      %.nu：參數(shù)1為保留小數(shù)位數(shù)，參數(shù)為2為u16數(shù)據(jù)
      %.nlu：參數(shù)1為保留小數(shù)位數(shù)，參數(shù)為2為u32數(shù)據(jù)
      %t：參數(shù)1為字符串指針。參數(shù)2為限制長度，可以是參數(shù)1的空間大小-1。將此字符之前的格式化的字符復(fù)制到第1個(gè)字符串指針位置
      %hs:參數(shù)1為u8指針。參數(shù)2為限制長度。將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為十六進(jìn)制字符串。
      %hn:參數(shù)1為u8指針。參數(shù)2為限制長度。直接拷貝源數(shù)據(jù)。
返回值：指向數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針，除%t參數(shù)外，其它功能都會(huì)使得該數(shù)據(jù)區(qū)以字符串結(jié)束符結(jié)束(\0)
********************************/
char *log(char *format, ...);
例如，將AI0打印至窗口

log("AI0:%u\r\n",AI0);

復(fù)制代碼

受限MCU的資源，打印多個(gè)參數(shù)時(shí)，可能輸出異常，可以分解進(jìn)行單個(gè)打印。

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用51做了個(gè) PLC：X、Y、高速計(jì)數(shù)輸入、高速輸出、Modbus等直接用，超低學(xué)習(xí)成本

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