專利名稱：一種多功能模擬量采集模塊及其信息傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多功能模擬量采集模塊，適合于可編程控制器(PLC)自動控制系統(tǒng)使用，屬于工業(yè)自動化領域。
背景技術：
目前，可編程控制器(PLC)控制系統(tǒng)在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、空調、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。其中，在工業(yè)行業(yè)應用中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量 (Digital)之間的A/D轉換。PLC制造商都生產(chǎn)配套的A/D轉換模塊(即模擬量采集模塊)，通過PLC與轉換模塊之間內部數(shù)據(jù)總線，將A/D轉換模塊采集的數(shù)據(jù)傳送至PLC，使PLC實現(xiàn)模擬量采集。但由于PLC制造商配套的A/D轉換模塊成本很高，基本接近PLC本體的成本，因此使用受到很大的限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對背景技術的缺陷，提出一種多功能模擬量采集模塊，適合于可編程控制器(PLC)自動控制系統(tǒng)使用。本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案
一種多功能模擬量采集模塊，用于將采集的模擬量信號發(fā)送給PLC本體，所述模擬量采集模塊與PLC本體采用同一個直流電流輸入，所述模擬量采集模塊包括兩個高速輸出接口 第一高速輸出接口、第二高速輸出接口 ；其中，所述第一高速輸出接口通過通訊-時鐘線發(fā)送時鐘信號給PLC本體的第一高速輸入接口，所述第二高速輸出接口通過通訊-數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)信號給PLC本體的第二高速輸入接口。進一步的，作為本發(fā)明的一種多功能模擬量采集模塊的優(yōu)化方案，還包括RS485 總線接口，所述RS485總線接口采用M0DBUS-RTU協(xié)議向PLC本體發(fā)送數(shù)據(jù)。本發(fā)明還提供一種基于多功能模擬量采集模塊的信息傳輸方法，包括以下步驟 步驟A，采用模擬量采集模塊的第一高速輸出接口向PLC發(fā)送一個時鐘信號；同時，采
用模擬量采集模塊的第二高速輸出接口向PLC發(fā)送一個數(shù)據(jù)信號，所述數(shù)據(jù)信號由通道地址及該通道地址所對應通道的數(shù)據(jù)組成；
步驟B，PLC接收到時鐘信號后執(zhí)行外部中斷步驟，在產(chǎn)生的時鐘信號中斷時間內讀取數(shù)據(jù)信號的值；
步驟C，模擬量采集模塊再次將同一個數(shù)據(jù)信號發(fā)送給PLC，以備PLC校驗； 步驟D，PLC本體在接收到步驟C所述同一個數(shù)據(jù)信號后立即執(zhí)行定時中斷步驟，在定時中斷的時間內對所述兩次接受到的數(shù)據(jù)信號進行校驗，對通過校驗的數(shù)據(jù)包使用邏輯運算獲得通道地址及其對應的通道數(shù)據(jù)。
進一步的，作為本發(fā)明的一種多功能模擬量采集模塊的信息傳輸方法的優(yōu)化方案，步驟D所述數(shù)據(jù)信號中各個通道的數(shù)據(jù)包在傳輸時需要一定時間間隔，定時中斷的時間小于各個通道數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臅r間間隔。本發(fā)明采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果
本發(fā)明不使用PLC制造商生產(chǎn)配套的A/D轉換模塊(即模擬量采集模塊)，本發(fā)明既可以采用基于RS485總線和標準M0DBUS-RTU協(xié)議方式傳送數(shù)據(jù)，又可以通過模擬量模塊內置高速輸出接口按照特定的通訊協(xié)議傳送數(shù)據(jù)，具體如下
1.模擬量采集模塊與PLC之間通過485通訊方式，按照M0DBUS-RTU協(xié)議進行數(shù)據(jù)上
傳；
2.模擬量采集模塊與PLC之間通過高速輸出接口進行通訊，PLC通過內置高速輸入接口接收數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)PLC對模擬量數(shù)據(jù)的采集。


圖1是采用485通訊的模擬量采集模塊。圖2是PLC制造商配套提供的模塊量模塊。圖3是本發(fā)明的多功能模擬量采集模塊。圖中標號解釋1-直流電流輸入；2-通訊-時鐘線；3-通訊-數(shù)據(jù)線；4-PLC本體； 5-模擬量采集模塊；6-PLC端RS485通訊口 ；7-第一高速輸入接口 ；8-第二高速輸入接口 ； 9-第一高速輸出接口 ；10-第二高速輸出接口 ； 11-模擬量采集模塊端RS485通訊口 ；12-內部數(shù)據(jù)總線。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明
如圖ι所示，為現(xiàn)有采用485通訊的模擬量采集模塊，其中模擬量采集模塊5采集到的模擬量數(shù)據(jù)通過RS485通訊口 11按照標準M0DBUS-RTU協(xié)議傳送給PLC本體4，PLC本體4 通過RS485通訊口 6按照標準M0DBUS-RTU協(xié)議接收模擬量數(shù)據(jù)，從而使PLC本體4實現(xiàn)對模擬量的采集。如圖2所示，為PLC制造商配套提供的模塊量模塊，其中模擬量采集模塊5采集到的模擬量數(shù)據(jù)通過PLC內部數(shù)據(jù)總線12送給PLC本體4，PLC本體4通過內部數(shù)據(jù)總線12 接收模擬量數(shù)據(jù)，從而使PLC本體4實現(xiàn)對模擬量的采集。在這種情況下模擬量采集模塊需由PLC制造商配套提供，成本很高。如圖3所示，本發(fā)明的模擬量采集模塊5通過兩個高速輸出接口將采集的模擬量信號發(fā)送給PLC本體4，其中高速輸出接口 9通過通訊-時鐘線2發(fā)送時鐘信號給PLC本體4，高速輸出接口 10通過通訊-數(shù)據(jù)線3發(fā)送數(shù)據(jù)信號給PLC本體4 ；PLC本體4通過通過高速輸入接口 7接收時鐘信號，通過高速輸入接口 8接收數(shù)據(jù)信號；模擬量采集模塊5與 PLC本體4采用同一個直流電流輸入1，RS485通訊口 6懸空，仍可用于與其它設備的聯(lián)網(wǎng)控制。本發(fā)明涉及的模擬量采集模塊，在其硬件電路中配置兩個高速輸出接口，高速輸出接口開關頻率不低于lWiz，由于PLC本體4均自帶高速輸入接口，其開關頻率不低于1 Wiz，因此PLC本體4能接收來自模擬量采集模塊5發(fā)送的高速信號。模擬量采集模塊5每發(fā)送一個時鐘信號的同時，向PLC本體4發(fā)送一位數(shù)據(jù)信號；PLC本體4每收到一個時鐘信號的同時，接收一位數(shù)據(jù)信號；從而實現(xiàn)模擬量采集模塊5向PLC本體4的數(shù)據(jù)傳送。模擬量采集模塊5向PLC本體4發(fā)送的每一個數(shù)據(jù)包均包括通道地址及其對應通道的數(shù)據(jù)(例溫度值，壓力值等)，在PLC本體4內通過內置程序對接收到的數(shù)據(jù)進行解析，即可得到所需通道數(shù)據(jù)，其解析的方法需由模擬量采集模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)包格式來確定，各個通道的數(shù)據(jù)包傳輸之間需要一定時間間隔。當模擬量采集模塊采集多通道數(shù)據(jù)信息時，比如一個模擬量采集模塊采集M通道模擬量數(shù)據(jù)，則在模擬量采集模塊向PLC本體發(fā)送的數(shù)據(jù)信息中疊加M路地址信息，分別對應0B00000 0B10111，PLC通過對接收到的地址信息進行解析，使PLC本體能識別M 通道模擬量數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)多通道模擬量數(shù)據(jù)的采集。為了正確、可靠的解析模擬量采集模塊上傳給PLC的數(shù)據(jù)信息，PLC需要編寫一個專門的接收程序，該接收程序包括接收模塊(外部中斷)以及解析模塊(定時中斷)，接收模塊主要負責在模擬量采集模塊給PLC產(chǎn)生的時鐘信號中斷中讀取數(shù)據(jù)信號的值，由于一個完整的數(shù)據(jù)包包括通道地址及其對應通道的數(shù)據(jù)二4路的通道地址是5位二進制數(shù)，如果通道數(shù)據(jù)約定為16位整型數(shù)據(jù)，則一個完整的數(shù)據(jù)包的位數(shù)應該是21位，如果進一步約定數(shù)據(jù)包格式為先通道地址，后通道數(shù)據(jù)，則PLC所得前5位就是通道地址，后16位就是對應通道數(shù)據(jù)，模擬量采集模塊5需要把同一個數(shù)據(jù)包上傳兩次，以備解析模塊校驗。考慮到PLC本體4和模擬量采集模塊5由于上電先后順序等原因，不能保證PLC 本體4開機即接收到模擬量采集模塊5的第一位數(shù)據(jù)，即通道地址的第一位數(shù)據(jù)，故設計在 PLC本體4的定時中斷中完成對接收數(shù)據(jù)的解析，PLC本體4在接收完兩次同一個數(shù)據(jù)包 (42位)后立即開啟定時中斷。在定時中斷中對所接受到得數(shù)據(jù)包進行校驗，對通過校驗的數(shù)據(jù)包使用邏輯運算便可獲得通道地址及其通道數(shù)據(jù)。需要注意的是，定時中斷的時間應小于各個通道數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臅r間間隔。以下舉例說明，假設每一位數(shù)據(jù)傳輸時間設置為1ms，每個數(shù)據(jù)包(傳輸兩次)之間間隔10ms，定時中斷設置為6ms，則可知21位數(shù)據(jù)包傳輸兩次時間為42ms，進一步假設PLC本體4在模擬量采集模塊5傳輸?shù)?位的時候上電，則PLC經(jīng)過6次數(shù)據(jù)校驗判斷即可獲得正確的數(shù)據(jù)包。 通過實踐證明，無論PLC在何時上電，經(jīng)過多次數(shù)據(jù)校驗均可快速獲得正確的數(shù)據(jù)信息。本發(fā)明的模擬量采集模塊，在其硬件電路中配置1個DB9形式的通訊口，通訊波特率支持4. 8kbps, 9. 6kbps 二種，自帶32個地址編碼，RTU數(shù)據(jù)立序
權利要求
1.一種多功能模擬量采集模塊，用于將采集的模擬量信號發(fā)送給PLC本體，所述模擬量采集模塊與PLC本體采用同一個直流電流輸入，其特征在于所述模擬量采集模塊包括兩個高速輸出接口 第一高速輸出接口、第二高速輸出接口 ；其中，所述第一高速輸出接口通過通訊-時鐘線發(fā)送時鐘信號給PLC本體的第一高速輸入接口，所述第二高速輸出接口通過通訊-數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)信號給PLC本體的第二高速輸入接口 ；所述模擬量采集模塊還包括RS485總線接口，所述RS485總線接口采用M0DBUS-RTU協(xié)議向PLC本體發(fā)送數(shù)據(jù)。
2.一種基于權利要求1所述的一種多功能模擬量采集模塊的信息傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟步驟A，采用模擬量采集模塊的第一高速輸出接口向PLC發(fā)送一個時鐘信號；同時，采用模擬量采集模塊的第二高速輸出接口向PLC發(fā)送一個數(shù)據(jù)信號，所述數(shù)據(jù)信號由通道地址及該通道地址所對應通道的數(shù)據(jù)組成；步驟B，PLC接收到時鐘信號后執(zhí)行外部中斷步驟，在產(chǎn)生的時鐘信號中斷時間內讀取數(shù)據(jù)信號的值；步驟C，模擬量采集模塊再次將同一個數(shù)據(jù)信號發(fā)送給PLC，以備PLC校驗；步驟D，PLC本體在接收到步驟C所述同一個數(shù)據(jù)信號后立即執(zhí)行定時中斷步驟，在定時中斷的時間內對所述兩次接受到的數(shù)據(jù)信號進行校驗，對通過校驗的數(shù)據(jù)包使用邏輯運算獲得通道地址及其對應的通道數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種多功能模擬量采集模塊的信息傳輸方法，其特征在于 步驟D所述數(shù)據(jù)信號中各個通道的數(shù)據(jù)包在傳輸時需要一定時間間隔，定時中斷的時間小于各個通道數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臅r間間隔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能模擬量采集模塊，包括兩個高速輸出接口第一高速輸出接口、第二高速輸出接口；其中，所述第一高速輸出接口通過通訊-時鐘線發(fā)送時鐘信號給PLC本體的第一高速輸入接口，所述第二高速輸出接口通過通訊-數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)信號給PLC本體的第二高速輸入接口。本發(fā)明還公開了該多功能模擬量采集模塊的信息傳輸方法。本發(fā)明不使用PLC制造商生產(chǎn)配套的A/D轉換模塊，既可以采用基于RS485總線和標準MODBUS-RTU協(xié)議方式傳送數(shù)據(jù)，又可以通過模擬量模塊內置高速輸出接口按照特定的通訊協(xié)議傳送數(shù)據(jù)。
文檔編號G05B19/05GK102566484SQ201110419230
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者朱杰, 沈智廣 申請人:無錫科思電子科技有限公司