專利名稱：Plc控制系統(tǒng)及其信號(hào)采集電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于程序控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其一種變槳系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，風(fēng)電變槳系統(tǒng)中，主要還是依靠PLC來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的總體控制，常用的PLC 控制系統(tǒng)如圖1所示，包括CPU模塊，編碼器模塊，模擬量輸出模塊，數(shù)字量輸入模塊，模擬量輸入模塊以及數(shù)字量輸出模塊。由于PLC的高效性和高可靠性，使得其在變槳系統(tǒng)中的應(yīng)用十分廣泛，幾乎絕大部分的變槳系統(tǒng)都是以這種形式來實(shí)現(xiàn)變槳系統(tǒng)的控制，然而， PLC高昂的價(jià)格和國外的技術(shù)壟斷卻成為了風(fēng)電降低成本的“絆腳石”，如何在保證可靠性的同時(shí)，成功的降低成本，已經(jīng)成為了擺在企業(yè)而前迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種新的變槳系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)，減少對(duì)國外PLC技術(shù)的完全依賴，從而降低風(fēng)電變槳系統(tǒng)的成本，同時(shí)保證高可靠性。本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)一種PLC控制系統(tǒng)，包括CPU模塊，編碼器模塊，模擬量輸出模塊，加設(shè)行一 CAN通訊模塊，所述CPU模塊，編碼器模塊，模擬量輸出模塊和CAN通訊模塊之間相互連接；還包括一自制擴(kuò)展模塊；所述自制擴(kuò)展模塊包括主芯片模塊，光耦電路，運(yùn)放電路，輸出晶體管和 CAN收發(fā)器；所述主芯片模塊包括上芯片，所述主芯片上集成有數(shù)字輸入模塊，數(shù)字輸出模塊，模擬量輸入模塊和CAN接口模塊；所述光耦電路的輸入端與外部數(shù)字輸入模塊連接，所述光耦電路的輸出端與所述數(shù)字輸入模塊連接；所述輸出晶體管的輸入端與所述數(shù)字輸出模塊連接，所述輸出晶體管的輸出端與外部輸出電路連接；外部模擬信號(hào)通過所述運(yùn)放電路與所述模擬量輸入模塊連接；所述CAN接口模塊通過CAN收發(fā)器與所述CAN通訊模塊連接。優(yōu)選的，上述的PLC控制系統(tǒng)，其中所述主芯片為LPC11CM芯片。優(yōu)選的，上述的PLC控制系統(tǒng)，其中所述CAN收發(fā)器為CTM1050T模塊。一種上述的PLC控制系統(tǒng)的信號(hào)采集電路，其中模擬量為至少兩個(gè)的電壓信號(hào)， 所述模擬量輸入模塊包括電壓模擬信號(hào)采集電路，所述電壓模擬信號(hào)采集電路包括I/O端口和A/D端口，所述I/O端口根據(jù)程序輸出高/低電平，所述A/D端口設(shè)有放大器用于信號(hào)采集，2路或2路以上信號(hào)通過切換開關(guān)與所述A/D端口連接，所述I/O端口與所述切換開關(guān)連接，控制所述切換開關(guān)的通斷。一種上述的PLC控制系統(tǒng)的信號(hào)采集電路，其中模擬量為至少兩個(gè)的電流信號(hào)， 所述模擬量輸入模塊包括電流模擬信號(hào)采集電路，所述電流模擬信號(hào)采集電路的輸入信號(hào)端加設(shè)有將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的采樣電阻，所述電流模擬信號(hào)采集電路包括I/O端口和A/D端口，所述I/O端口根據(jù)程序輸出高/低電平，所述A/D端口設(shè)有放大器用于信號(hào)采集，2路或2路以上信號(hào)通過切換開關(guān)與所述A/D端口連接，所述I/O端口與所述切換開關(guān)連接，控制所述切換開關(guān)的通斷。優(yōu)選的，上述的PLC控制系統(tǒng)的信號(hào)采集電路，其中所述切換開關(guān)為光電耦合器，所述光電耦合器導(dǎo)通控制端一端接高電平，另一端接I/O端口。本發(fā)明的突出效果為本發(fā)明提出了一種新的變槳系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)，用自制擴(kuò)展模塊代替原PLC的擴(kuò)展模塊，減少了對(duì)國外PLC技術(shù)的完全依賴，從而降低風(fēng)電變槳系統(tǒng)的成本，同時(shí)保證高
可靠性。以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的PLC控制系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的PLC控制系統(tǒng)示意圖；圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1的自制擴(kuò)展模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的實(shí)施例1的模擬信號(hào)采樣原理圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 本實(shí)施例的一種PLC控制系統(tǒng)，如圖2和圖3所示，包括CPU模塊，編碼器模塊， 模擬量輸出模塊，加設(shè)有CAN通訊模塊，CPU模塊，編碼器模塊，模擬量輸出模塊和CAN通訊模塊之間相互連接；還包括自制擴(kuò)展模塊；自制擴(kuò)展模塊包括主芯片模塊，光耦電路，運(yùn)放電路，輸出晶體管和CAN收發(fā)器；主芯片模塊包拈主芯片，主芯片為LPC11CM芯片。主芯片上集成有數(shù)字輸入模塊(DI)，數(shù)字輸出模塊(DO)，模擬量輸入模塊(AD)和CAN接口模塊 (CAN)；光耦電路的輸入端與外部數(shù)字輸入模塊連接，光耦電路的輸出端與數(shù)字輸入模塊連接；輸出晶體管的輸入端與數(shù)字輸出模塊連接，輸出晶體管的輸出端與外部輸出電路連接； 外部模擬信號(hào)通過運(yùn)放電路與模擬量輸入模塊連接；CAN接口模塊通過CAN收發(fā)器與CAN 通訊模塊連接。CAN收發(fā)器采用CTM1050T模塊。本實(shí)施例用自制擴(kuò)展模塊取代原來的PLC擴(kuò)展模塊，自制擴(kuò)展模塊與PLC的聯(lián)系通過CAN總線來實(shí)現(xiàn)，兩者之間執(zhí)行CAN0PEN協(xié)議，自制擴(kuò)展模塊如圖3所示，軟硬件設(shè)備如下硬件1.主芯片主芯片采用NXP的LPClICM芯片作為核心控制芯片，該芯片片內(nèi)ROM 中集成了 CANopen驅(qū)動(dòng)，極大的簡(jiǎn)化了 CAN0PEN通訊協(xié)議的開發(fā)。該芯片內(nèi)部為50MHz Cortex-MO ARM處理器，保證了擴(kuò)展模塊的處理能力。2.數(shù)字輸入模塊(DI)/數(shù)字輸出模塊(DO)該模塊具行數(shù)字量的輸入/輸出功能。輸入由隔離光耦實(shí)現(xiàn)，每個(gè)輸入量都可以做到隔離；輸出量由主芯片控制的輸出晶體管來實(shí)現(xiàn)。3.模擬量輸入模塊(AD)該模塊對(duì)模擬量具有采集的功能。外部模擬信號(hào)由運(yùn)放電路處理后，輸入到主芯片的模擬量輸入模塊(AD)，從而實(shí)現(xiàn)溫度、電壓、電流等信號(hào)的采集。由于外部模擬信號(hào)較多，已經(jīng)超過了芯片本身的AD數(shù)量，且要求隔離，故模擬信號(hào)的采集原理如圖4所示。模擬量為兩個(gè)電壓信號(hào)SIGNl和SIGN2，由于各路信號(hào)默認(rèn)為電壓信號(hào)，若實(shí)際為電流信號(hào)，則在信號(hào)端加裝采樣電阻R2和R3轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。模擬信號(hào)采集電路包括1/01端口、1/02端口和A/D端口，1/01端口、1/02端口根據(jù)程序輸出高/低電平，當(dāng)需要測(cè)量第一路信號(hào)時(shí)，把1/01置低電平，當(dāng)需要測(cè)量第二路信號(hào)時(shí)，把1/02置低電平，兩個(gè)信號(hào)之間屬于互鎖的關(guān)系。A/D端口設(shè)有放大器用于信號(hào)采集，2路信號(hào)SIGNl和 SIGN2通過光電耦合器OPl 0P4與A/D端口連接，光電耦合器OPl 0P4導(dǎo)通控制端一端接高電平，另一端接1/01端口、1/02端口。4. CAN接口模塊(CAN)由于主芯片LPCl ICM內(nèi)部集成了 CAN控制器，所以無需外加控制芯片。CAN收發(fā)器采用CTM1050T模塊，該模塊集成開關(guān)電源，隔離電源，收發(fā)芯片于一體，極大地簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。軟件1)開發(fā)環(huán)境使用ARM公司的ARM Developer Suite (ADS)，成熟版本為ADS1. 2。 ADS1. 2支持ARMlO之前的所有ARM系列微控制器，支持軟什調(diào)試及JTAG硬件仿真調(diào)試，支持匯編、C、C++源程序，具有編譯效率高、系統(tǒng)庫功能強(qiáng)等特點(diǎn)。2)軟件框架模塊對(duì)外界信號(hào)不斷的進(jìn)行采集，每隔50ms對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新，PLC對(duì)模塊發(fā)送查詢命令，模塊收到查詢命令后，返回PLC所需的數(shù)據(jù)。當(dāng)PLC需要輸出時(shí)，由PLC 對(duì)模塊發(fā)送輸出命令，模塊接收到對(duì)應(yīng)的指令后，輸出對(duì)應(yīng)的信號(hào)。本實(shí)施例的數(shù)字輸入模塊對(duì)數(shù)字量進(jìn)行采集，所采集的數(shù)字量通過光耦電路輸入主芯片，主芯片處理后將輸出量通過輸晶體管輸出至數(shù)字輸出模塊。模擬量輸入模塊對(duì)模擬量進(jìn)行采集，所采集的模擬量通過運(yùn)放電路輸入主芯片，主芯片通過CAN接口模塊與CAN 收發(fā)器實(shí)現(xiàn)通信，CAN收發(fā)器通過連接CAN通訊模塊實(shí)現(xiàn)與PLC的聯(lián)系。本實(shí)施例提出了一種PLC擴(kuò)展模塊替代方案，主要的運(yùn)動(dòng)控制仍然由PLC的CPU 加運(yùn)動(dòng)控制模塊來實(shí)現(xiàn)，而一般的輸入輸出點(diǎn)則由自制擴(kuò)展模塊來實(shí)現(xiàn)，它們之間通過 CAN0PEN協(xié)議來實(shí)現(xiàn)信息共享與控制，減少了對(duì)PLC的完全依賴，從而降低風(fēng)電變槳系統(tǒng)的成本又不失可靠性。本發(fā)明尚有多種實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種PLC控制系統(tǒng)，包括CPU模塊，編碼器模塊，模擬量輸出模塊，其特征在于加設(shè)有一 CAN通訊模塊，所述CPU模塊，編碼器模塊，模擬量輸出模塊和CAN通訊模塊之間相互連接；還包括一自制擴(kuò)展模塊；所述自制擴(kuò)展模塊包括主芯片模塊，光耦電路，運(yùn)放電路， 輸出晶體管和CAN收發(fā)器；所述主芯片模塊包括主芯片，所述主芯片上集成有數(shù)字輸入模塊，數(shù)字輸出模塊，模擬量輸入模塊和CAN接口模塊；所述光耦電路的輸入端與外部數(shù)字輸入模塊連接，所述光耦電路的輸出端與所述數(shù)字輸入模塊連接；所述輸出晶體管的輸入端與所述數(shù)字輸出模塊連接，所述輸出晶體管的輸出端與外部輸出電路連接；外部模擬信號(hào)通過所述運(yùn)放電路與所述模擬量輸入模塊連接；所述CAN接口模塊通過CAN收發(fā)器與所述 CAN通訊模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLC控制系統(tǒng)，其特征在于所述主芯片為LPC11CM芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLC控制系統(tǒng)，其特征在于所述CAN收發(fā)器為CTM1050T模塊。
4.一種權(quán)利要求1所述的PLC控制系統(tǒng)的信號(hào)采集電路，其特征在于模擬量為至少兩個(gè)的電壓信號(hào)，所述模擬量輸入模塊包括電壓模擬信號(hào)采集電路，所述電壓模擬信號(hào)采集電路包括I/O端口和A/D端口，所述I/O端口根據(jù)程序輸出高/低電平，所述A/D端口設(shè)有放大器用于信號(hào)采集，2路或2路以上信號(hào)通過切換開關(guān)與所述A/D端口連接，所述I/O 端口與所述切換開關(guān)連接，控制所述切換開關(guān)的通斷。
5.一種權(quán)利要求1所述的PLC控制系統(tǒng)的信號(hào)采集電路，其特征在于模擬最為至少兩個(gè)的電流信號(hào)，所述模擬量輸入模塊包括電流模擬信號(hào)采集電路，所述電流模擬信號(hào)采集電路的輸入信號(hào)端加設(shè)有將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的采樣電阻，所述電流模擬信號(hào)采集電路包括I/O端口和A/D端口，所述I/O端口根據(jù)程序輸出高/低電平，所述A/D端口設(shè)有放大器用于信號(hào)采集，2路或2路以上信號(hào)通過切換開關(guān)與所述A/D端口連接，所述I/O 端口與所述切換開關(guān)連接，控制所述切換開關(guān)的通斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的任一PLC控制系統(tǒng)的信號(hào)采集電路，其特征在于所述切換開關(guān)為光電耦合器，所述光電耦合器導(dǎo)通控制端一端接高電平，另一端接I/O端口。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種PLC控制系統(tǒng)，包括相互連接的CPU模塊，編碼器模塊，模擬量輸出模塊和CAN通訊模塊；還包括自制擴(kuò)展模塊；自制擴(kuò)展模塊包括主芯片模塊，光耦電路，運(yùn)放電路，輸出晶體管和CAN收發(fā)器；主芯片模塊包括主芯片，主芯片上集成有數(shù)字輸入模塊，數(shù)字輸出模塊，模擬量輸入模塊和CAN接口模塊；光耦電路的輸入端與外部數(shù)字輸入模塊連接，光耦電路的輸出端與數(shù)字輸入模塊連接；輸出晶體管的輸入端與數(shù)字輸出模塊連接，輸出晶體管的輸出端與外部輸出電路連接；外部模擬信號(hào)通過運(yùn)放電路與模擬量輸入模塊連接；CAN接口模塊通過CAN收發(fā)器與CAN通訊模塊連接。本發(fā)明用自制擴(kuò)展模塊代替原PLC的擴(kuò)展模塊，降低成本，可靠性高。
文檔編號(hào)G05B19/05GK102385340SQ20111028220
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者傅建民, 鄧杰 申請(qǐng)人:蘇州能健電氣有限公司