專利名稱：Plc輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器，尤其涉及一種基于FPGA并行操作控制的特點，應(yīng)用FPGA設(shè)計硬連接控制電路組成的PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器。
背景技術(shù)：
PLC的開關(guān)量輸出端口的控制主要采用輸出鎖 存器的輸出端與輸出驅(qū)動電路連接，輸出鎖存器的輸入端與輸出映像存儲器的輸出端連接，在PLC輸出刷新過程中將輸出映像存儲器的每個位單元的內(nèi)容傳輸給輸出鎖存器相對應(yīng)的位單元中；PLC在用戶程序執(zhí)行過程中對輸出映像存儲器進(jìn)行讀和寫操作，對于以4個輸出軟元件為單位組成一組信息，類似于K3Y4，共有3組信息，即Υ4 Υ7 ；Υ8^Υ11 ;Υ12 Υ15組成12位信息，數(shù)據(jù)線的最低位DO為Υ4的值；在應(yīng)用ARM微處理器作為PLC控制核心的系統(tǒng)中，在執(zhí)行讀取這類數(shù)據(jù)信息的指令時，根據(jù)PLC執(zhí)行操作數(shù)類型從輸出映像存儲器讀出8位、16位或32位輸出信息，然后在處理子程序中按照指令的要求左移以4為倍數(shù)的若干位數(shù)據(jù)，即將數(shù)據(jù)信息的首個軟元件信息左移至DO位，再將高位不需要的數(shù)據(jù)位清O ;在執(zhí)行寫入這類數(shù)據(jù)信息的指令時，需要從輸出映像存儲器讀出8位、16位或32位輸出信息暫存在一個寄存器中，然后在處理子程序中按照指令的要求將該寄存器需要寫入的信息位清0，保留不需要修改的所有位的信息，再將待寫入的信息暫存在另一個寄存器中，并右移以4為倍數(shù)的若干位數(shù)據(jù)，即將待寫入數(shù)據(jù)信息的首個軟元件信息右移至到相對應(yīng)的位，再將高位和低位不需要的數(shù)據(jù)位清O，然后兩個寄存器內(nèi)容進(jìn)行或運算，最后傳輸給輸出映像存儲器；這樣，在PLC執(zhí)行讀取和寫入這類數(shù)據(jù)信息的指令的情況下，應(yīng)用ARM微處理器作為PLC控制核心的系統(tǒng)中，PLC其處理過程需要執(zhí)行多條ARM指令，對PLC執(zhí)行用戶程序的速度產(chǎn)生影響，不利于提高PLC執(zhí)行用戶程序的速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)并行操作的PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器；采用該控制器可以實現(xiàn)PLC在執(zhí)行讀取這類數(shù)據(jù)信息命令時，向PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器發(fā)送一個脈沖寫入讀取這類數(shù)據(jù)信息的命令、輸出軟元件Y編號和Y組值，在控制器內(nèi)部產(chǎn)生的時序脈沖作用下，自主按照命令要求完成數(shù)據(jù)的組織，然后控制器向系統(tǒng)發(fā)出數(shù)據(jù)讀出請求，系統(tǒng)響應(yīng)數(shù)據(jù)讀出請求，向控制器發(fā)出讀脈沖，32位數(shù)據(jù)即可讀入PLC系統(tǒng)；PLC執(zhí)行寫入這類數(shù)據(jù)信息命令時，一個脈沖寫入這類數(shù)據(jù)信息寫入的命令、寫入軟元件Y編號和Y組值，一個脈沖寫入需要寫入的32位數(shù)據(jù)，然后在內(nèi)部時序脈沖的作用下，自主按照命令要求完成數(shù)據(jù)寫入輸出映像存儲器的過程；充分應(yīng)用FPGA的并行操作處理功能，減少了 PLC的微處理器對這類數(shù)據(jù)讀寫操作處理的時鐘個數(shù)，進(jìn)而大大地提高PLC執(zhí)行用戶程序的速度。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器，包括命令和地址控制模塊、32入4位出存儲器、4入32位出存儲器、數(shù)據(jù)傳送控制模塊、PLC輸出映像存儲器、數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口和脈沖發(fā)生器；
所述命令和地址控制模塊分別與32入4位出存儲器、4入32位出存儲器、數(shù)據(jù)傳送控制模塊、PLC輸出映像存儲器、數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口和脈沖發(fā)生器連接；
所述32入4位出存儲器還與數(shù)據(jù)傳送控制模塊和PLC輸出映像存儲器連接；
所述4入32位出存儲器還與數(shù)據(jù)傳送控制模塊和PLC輸出映像存儲器連接；
所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊還與PLC輸出映像存儲器和脈沖發(fā)生器連接；
所述PLC輸出映像存儲器還與數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口連接；
所述命令和地址控制模塊當(dāng)系統(tǒng)地址總線的地址值是PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的地址值，所述命令和地址控制模塊在系統(tǒng)WR信號的作用下，存儲命令字經(jīng)譯碼輸出命令信號，存儲輸出軟元件Y編號和Y組值并予以輸出，控制脈沖發(fā)生器的啟動或復(fù)位操作，向32入4位出存儲器發(fā)出寫入32位數(shù)據(jù)信號，或者向4入32位出存儲器發(fā)出讀出32位數(shù)據(jù)信號；所述命令和地址控制模塊的所有命令輸出信號為“O”有效；
所述32入4位出存儲器在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，在命令和地址控制模塊輸出32位數(shù)據(jù)寫入信號作用下，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的32位數(shù)據(jù)存儲在32入4位出存儲器中，在時序脈沖的控制下，將Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一存儲到PLC輸出映像存儲器中；
所述4入32位出存儲器在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令階段，在時序脈沖的控制下，將Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一存入所述4入32位出存儲器中；在系統(tǒng)RD信號的作用下，將32位數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)數(shù)據(jù)總線上；
所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，在時序脈沖的控制下，按照Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一從32入4位出存儲器中讀出并存儲到PLC輸出映像存儲器中；在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令的過程中，按照Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一從PLC輸出映像存儲器中讀出并存儲到4入32位出存儲器中；
所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊將Y編號的高m位作為4位一組數(shù)據(jù)的首地址，Y組值作為4位一組數(shù)據(jù)的個數(shù)；當(dāng)Y組值減少到O時，表明以4位為一組數(shù)據(jù)的讀寫操作完成，所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊向命令和地址控制模塊發(fā)出數(shù)據(jù)讀寫操作復(fù)位信號；
所述PLC輸出映像存儲器在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，以Y編號的高m位作為4位數(shù)據(jù)的首地址，按照Y組值逐一存儲4位為一組的數(shù)據(jù)；在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令階段，以Y編號的高m位作為4位數(shù)據(jù)的首地址，按照Y組值逐一輸出4位數(shù)據(jù)；
所述數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口用于鎖存PLC輸出信息，驅(qū)動PLC外部負(fù)載；
所述脈沖發(fā)生器作為PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的內(nèi)部時序控制模塊；脈沖發(fā)生器被啟動工作后，首先發(fā)出脈沖①，然后按照順序循環(huán)發(fā)出脈沖②，脈沖③，脈沖④，直到脈沖發(fā)生器被復(fù)位，其中，脈沖④作為循環(huán)啟動信號；上述m的取值范圍是:m為3、4或5。其進(jìn)一步技術(shù)方案是所述命令和地址控制模塊包括模塊地址識別器、命令寄存器、操作特征譯碼器、+1計數(shù)器、非門、與門I、與門II、與門III、與門IV、或門I、或門II、或門III和或門IV ;模塊地址識別器的模塊地址輸入端與系統(tǒng)地址總線連接，如果系統(tǒng)地址總線的地址值是本模塊的地址值，模塊地址識別器輸出的CS信號為“0”，否則為“ I ” ;模塊地址識別器的CS信號輸出端分別與命令寄存器的使能端，+1計數(shù)器的使能端，非門的輸入端和或門IV的一個輸入端連接；
命令寄存器的復(fù)位輸入端和與門I的輸出端連接；數(shù)據(jù)總線輸入輸出端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接，獲得命令和PLC輸出軟元件Y編號、Y組值信息；寫入脈沖輸入端與+1計數(shù)器的WRl輸出端連接；當(dāng)復(fù)位端信號為“1”，在+1計數(shù)器的WRl輸出端從“I”一“O”信號的作用下，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的信息存儲在命令寄存器；當(dāng)復(fù)位端信號為“O”，則復(fù)位命令寄存器；命令寄存器被復(fù)位時，輸出全部為“O”;命令寄存器的操作特征編碼輸出端與操作特征譯碼器的操作編碼輸入端連接，輸出命令編碼信息，組值輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊連接；Y編號高m位輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊連接；
操作特征譯碼器的命令輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊，PLC輸出映像存儲器和數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口連接；復(fù)位命令輸出端和與門II的一個輸入端連接；數(shù)據(jù)信息讀取命令輸出端分別和與門III的一個輸入端、或門II的一個輸入端連接；數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端和或門III的一個輸入端連接；輸出刷新命令輸出端和與門I的一個輸入端連接；當(dāng)命令寄存器 被復(fù)位輸出全部為“O”，則操作特征譯碼器的4個命令輸出端所有的信號為“I” ；當(dāng)命令寄存器輸出為有效命令信息時，則操作特征譯碼器的4個命令輸出端中有一個命令輸出端為“O”，其它3個命令輸出端為“I”；
+1計數(shù)器的復(fù)位端和非門的輸出端連接，計數(shù)輸入端與系統(tǒng)WR信號連接，復(fù)位端輸入為“I”時，在WR脈沖信號作用下，+1計數(shù)器進(jìn)行+1操作，第一個+1操作輸出WRl，其值從“ I” 一 “O” ;第二個WR計數(shù)脈沖使得WRl從“O” 一 “ I”，WR2從“ I” 一 “O”;如果模塊不被選中，+1計數(shù)器被復(fù)位，WRl和WR2為“I”狀態(tài)；+1計數(shù)器的WR2輸出端和或門III的一個輸入端連接；
非門的輸出端還和或門I的一個輸入端連接；
與門I的另一個輸入端和或門I的輸出端連接，第三個輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊連
接；
與門II的另一個輸入端與系統(tǒng)復(fù)位信號線連接；輸出端分別和或門I的一個輸入端，與門III的一個輸入端,PLC輸出映像存儲器,數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口和數(shù)據(jù)傳送控制模塊連接，與門II的輸出作為命令和地址控制模塊的模塊復(fù)位命令輸出端；
與門III的另一個輸入端和或門III的輸出端連接；輸出端與脈沖發(fā)生器連接，與門III的輸出作為命令和地址控制模塊的啟動信號輸出端；
與門IV的二個輸入端分別和或門I的輸出端及數(shù)據(jù)傳送控制模塊連接；輸出端與脈沖發(fā)生器連接；與門IV的輸出作為命令和地址控制模塊的復(fù)位脈沖發(fā)生器信號輸出端；
或門I的另一個輸入端與脈沖②輸出端連接；或門I輸出信號為“O”時，復(fù)位命令寄存器和脈沖發(fā)生器νπ ；
或門II的另一個輸入端和數(shù)據(jù)傳送控制模塊連接；輸出端作為命令和地址控制模塊的讀出請求信號輸出端與系統(tǒng)總線連接，輸出端由“I”一“O”向系統(tǒng)發(fā)出讀出請求；
或門III的輸出端還與32入4位出存儲器連接，或門III的輸出作為命令和地址控制模塊的32位數(shù)據(jù)寫入信號輸出；
或門IV的另一個輸入端與系統(tǒng)RD信號線連接；輸出端與4入32位出存儲器連接；或門IV的輸出作為命令和地址控制模塊的32位數(shù)據(jù)讀出信號輸出；上述m的取值范圍是:m為3、4 或 5。所述32 Λ 4位出存儲器的32位數(shù)據(jù)輸入端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接；4位數(shù)據(jù)輸出端與PLC輸出映像存儲器連接；4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊連接，4位數(shù)據(jù)地址輸入端輸入3位地址值；32位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端和或門III輸出端連接。所述4入32位出存儲器的4位數(shù)據(jù)輸入端與PLC輸出映像存儲器連接；32位數(shù)據(jù)輸出端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接；4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊連接，4位數(shù)據(jù)地址輸入端輸入3位地址值；4位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊連接；32位數(shù)據(jù)讀出信號輸入端和或門IV輸出端連接。所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊包括地址計數(shù)器I、地址計數(shù)器II、-I計數(shù)器、與門V、與門VI、或門V、或門VI、或門Vn和或門VDI;地址計數(shù)器I的計數(shù)輸出端與PLC輸出映像存儲器的4入η位出存儲器和η入4位出存儲器的4位數(shù)據(jù)地址輸入端連接，計數(shù)輸出端輸出 m位地址值；計數(shù)脈沖輸入端和或門V的輸出端連接；復(fù)位輸入端和與門VI的輸出端連接；預(yù)置脈沖輸入端與脈沖①輸出端連接；計數(shù)初值輸入端與命令和地址控制模塊的Y編號高m位輸出端連接；地址計數(shù)器I在預(yù)置脈沖的作用下，計數(shù)輸出為Y編號高m位，并將Y編號高m位作為計數(shù)初值；
地址計數(shù)器II的計數(shù)輸出端與4入32位出存儲器III的4位數(shù)據(jù)地址輸入端，32入4位出存儲器II的4位數(shù)據(jù)地址輸入端連接，計數(shù)輸出端輸出3位地址值；計數(shù)脈沖輸入端和或門V的輸出端連接；復(fù)位輸入端和與門VI的輸出端連接；地址計數(shù)器II復(fù)位時，計數(shù)輸出端為“000”，即計數(shù)初值從000H開始；
-I計數(shù)器的計數(shù)輸出端和與門VI的一個輸入端及或門VDI的一個輸入端連接；計數(shù)脈沖輸入端和或門V的輸出端連接；預(yù)置脈沖輸入端與脈沖①輸出端連接；復(fù)位輸入端和與門VI的輸出端連接；在預(yù)置脈沖的作用下，計數(shù)輸出為Y組值，并將Y組值作為計數(shù)初值；比如K3Y4，則Y組值為3 ;進(jìn)行3次減I操作，-I計數(shù)器輸出為“0”，表示此次讀或?qū)懖僮饕淹瓿?，發(fā)出復(fù)位信號計數(shù)器復(fù)位后，計數(shù)輸出端全為“I”；
與門V的二個輸入端分別與命令和地址控制模塊的數(shù)據(jù)信息讀取命令輸出端和數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端連接；輸出端和或門V的一個輸入端連接；
與門VI的輸出端還與命令和地址控制模塊的數(shù)據(jù)讀寫操作復(fù)位信號輸入端連接；其輸出作為復(fù)位信號復(fù)位地址計數(shù)器I、地址計數(shù)器II，-I計數(shù)器、以及復(fù)位脈沖發(fā)生器、命令和地址控制模塊的命令寄存器；
或門V的另一個輸入端與脈沖③輸出端連接；其輸出作為地址計數(shù)器I、地址計數(shù)器II和-I計數(shù)器的計數(shù)脈沖；
或門VI的二個輸入端分別與脈沖②輸出端和命令和地址控制模塊的數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端連接；輸出端與PLC輸出映像存儲器連接；
或門νπ的二個輸入端分別與脈沖②輸出端和命令和地址控制模塊的數(shù)據(jù)信息讀取命令輸出端連接；輸出端與4入32位出存儲器的4位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端連接；
或門珊的另一個輸入端與命令和地址控制模塊的數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端連接；輸出端與PLC輸出映像存儲器連接；上述m、η的取值范圍是η為32、64或128，m為3、4或5 ;當(dāng)η為32時，m=3 ;當(dāng)η為64時，m=4 ;當(dāng)η為128時，m=5。所述PLC輸出映像存儲器包括4入η位出存儲器，η入4位出存儲器；一個是用于存儲輸入的4位數(shù)據(jù)和輸出η位數(shù)據(jù)的4入η位出存儲器；一個是用于存儲輸入的η位數(shù)據(jù)和輸出4位數(shù)據(jù)的η入4位出存儲器；
4入η位出存儲器的η位數(shù)據(jù)輸出端和η入4位出存儲器的η位數(shù)據(jù)輸入端以及數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口連接；4入η位出存儲器的4位數(shù)據(jù)輸入端與32入4位出存儲器4位數(shù)據(jù)輸出端連接；4位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊的或門IV輸出端連接；4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊的地址計數(shù)器I的計數(shù)輸出端連接，4位數(shù)據(jù)地址輸入端輸入m位地址值；模塊復(fù)位信號輸入端與命令和地址控制模塊的與門II的輸出端連接；η入4位出存儲器的η位數(shù)據(jù)輸入端與4入η位出存儲器的η位數(shù)據(jù)輸出端連接4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊的地址計數(shù)器I的計數(shù)輸出端連接；η位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端和數(shù)據(jù)傳送控制模塊的或門VDI的輸出端連接；模塊復(fù)位信號輸入端與命令和地址控制模塊的與門II的輸出端連接；η入4位出存儲器的4位數(shù)據(jù)輸出端與4入32位出存儲器的4位數(shù)據(jù)輸入端連接；
所述PLC輸出映像存儲器在η位數(shù)據(jù)寫入信號的作用下，將4入η位出存儲器輸出的η位數(shù)據(jù)存儲在η入4位出存儲器中，4入η位出存儲器和η入4位出存儲器存儲相同的η位數(shù)據(jù)；·
所述PLC輸出映像存儲器在4位數(shù)據(jù)寫入信號的作用下，將4入η位出存儲器的4位數(shù)據(jù)輸入端的4位數(shù)據(jù)存儲在地址計數(shù)器I的計數(shù)輸出值指定的m位地址的存儲單元中；所述PLC輸出映像存儲器的η入4位出存儲器將地址計數(shù)器I的計數(shù)輸出值指定的m位地址的存儲單元中的4位數(shù)據(jù)輸出；
所述PLC輸出映像存儲器的η入4位出存儲器和4入η位出存儲器在模塊復(fù)位命令的作用下，將η位存儲單元的信息全部復(fù)位為“O”，上述m、n的取值范圍是n為32、64或128, m 為 3、4 或 5;當(dāng) η 為 32 時，m=3 ;當(dāng) η 為 64 時，m=4 ;當(dāng) η 為 128 時，m=5。所述數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口包括PLC輸出端口、輸出驅(qū)動電路、FPGA輸出端口和輸出數(shù)據(jù)鎖存器；PLC輸出端口的一端與PLC外部負(fù)載部件連接，輸出驅(qū)動電路的輸出端與PLC輸出端口的另一端連接，輸出驅(qū)動電路的輸入端與FPGA輸出端口的一端連接；
輸出數(shù)據(jù)鎖存器的數(shù)據(jù)輸出端與FPGA輸出端口的另一端連接；輸出數(shù)據(jù)鎖存器的η位數(shù)據(jù)輸入端與PLC輸出映像存儲器的η位數(shù)據(jù)輸出端連接；輸出數(shù)據(jù)鎖存器的輸出刷新信號輸入端與命令和地址控制模塊的輸出刷新命令輸出端連接；模塊復(fù)位信號輸入端與命令和地址控制模塊的與門II的輸出端連接，上述η的取值范圍是η為32、64或128。所述脈沖發(fā)生器作為PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的內(nèi)部時序控制，用于控制數(shù)據(jù)信息讀取和數(shù)據(jù)信息寫入命令的執(zhí)行；脈沖發(fā)生器的時鐘脈沖輸入端與系統(tǒng)時鐘連接；啟動脈沖輸入端與命令和地址控制模塊的與門III的輸出端連接；復(fù)位輸入端與命令和地址控制模塊的與門IV的輸出端連接；脈沖①輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊的-I計數(shù)器的預(yù)置脈沖輸入端和地址計數(shù)器I的預(yù)置脈沖輸入端連接；脈沖②輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊的或門VI的一個輸入端，或門νπ的一個輸入端和命令和地址控制模塊的或門I的一個輸入端連接；脈沖③輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊的或門V的一個輸入端連接；脈沖④輸出端與循環(huán)啟動脈沖輸入端連接；
所述脈沖發(fā)生器在命令和地址控制模塊的模塊復(fù)位命令，數(shù)據(jù)信息讀取命令和數(shù)據(jù)信息寫入命令的作用下啟動脈沖發(fā)生器工作，脈沖發(fā)生器啟動工作之后延時半個系統(tǒng)時鐘周期輸出脈沖①，然后按照順序循環(huán)發(fā)出脈沖②，脈沖③，脈沖④，直到脈沖發(fā)生器被復(fù)位；
當(dāng)輸出脈沖①時
地址計數(shù)器I將Y編號高m位作為計數(shù)初值輸出至4入η位出存儲器和η入4位出存儲器的4位數(shù)據(jù)地址輸入端，Y編號高m位作為寫入和讀出4位數(shù)據(jù)的首地址，-I計數(shù)器將Y組值作為計數(shù)初值，在地址計數(shù)器I輸出的m位地址值作用下，η入4位出存儲器輸出4位數(shù)據(jù)；
在地址計數(shù)器II輸出的3位地址值作用下，32入4位出存儲器輸出4位數(shù)據(jù)；
當(dāng)輸出脈沖②時
在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，將32入4位出存儲器輸出的4位數(shù)據(jù)寫入4入η位出存儲器中；
在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令階段，將η入4位出存儲器輸出的4位數(shù)據(jù)寫入4入32位出存儲器中；
在執(zhí)行模塊復(fù)位命令階段，復(fù)位命令寄存器；
當(dāng)輸出脈沖③時
地址計數(shù)器I和地址計數(shù)器II實施加I操作，地址計數(shù)器I從Y編號高m位的計數(shù)初值開始加I ;-1計數(shù)器實施減I操作；_1計數(shù)器從Y組值的計數(shù)初值開始減1，當(dāng)-I計數(shù)器的輸出為“O”時，發(fā)出復(fù)位信號，分別對地址計數(shù)器I、地址計數(shù)器11、-1計數(shù)器、命令寄存器和脈沖發(fā)生器實施復(fù)位操作；
在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取階段，還向系統(tǒng)發(fā)出讀出數(shù)據(jù)的請求；
當(dāng)輸出脈沖④時
脈沖發(fā)生器循環(huán)啟動脈沖，脈沖發(fā)生器重復(fù)依次發(fā)出脈沖②，脈沖③、脈沖④；
上述m、η的取值范圍是η為32、64或128，m為3、4或5 ;當(dāng)η為32時，m=3 ;當(dāng)η為64 時，m=4 ;當(dāng) η 為 128 時，m=5。由于采用以上結(jié)構(gòu)，本發(fā)明之PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器具有以下有益效果
一、具有自主組織數(shù)據(jù)的功能
本發(fā)明中，控制器根據(jù)讀寫數(shù)據(jù)命令的要求，自主組織數(shù)據(jù)，將4個輸出軟元件為單位組成一組信息，由若干組信息組成一個數(shù)據(jù)，比如K3Y4，Y組值為3，首個軟元件Y的編號為4，需要讀出或?qū)懭氲能浽為Υ4 Υ7、Υ8 Υ11、Υ12^Υ15 ;在控制器內(nèi)部的脈沖發(fā)生器的脈沖作用下，執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令，控制器將數(shù)據(jù)按照4個輸出Y軟元件為單位組成一組信息分3次寫入4入32位出存儲器；執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令，控制器將數(shù)據(jù)按照4個輸出Y軟元件為單位組成一組信息分3次從32入4位出存儲器讀出，分3次寫入4入η位出存儲器；其過程是控制器獨立完成，上述η為32、64或128。二、寫入數(shù)據(jù)操作時間短
本發(fā)明中，控制器具有自主組織數(shù)據(jù)的功能，寫入32位數(shù)據(jù)操作只需要2個系統(tǒng)WR脈沖信號，一是寫入操作命令、輸出軟元件Y編號和Y組值；二是寫入需要寫入的數(shù)據(jù)，啟動脈沖發(fā)生器，在控制器內(nèi)部的脈沖發(fā)生器的脈沖作用下將數(shù)據(jù)按照命令的要求寫入輸出映像存儲器，其命令執(zhí)行操作過程不需要PLC系統(tǒng)參與控制。三、讀出數(shù)據(jù)操作簡便本發(fā)明中，控制器具有自主組織數(shù)據(jù)的功能，讀出32位數(shù)據(jù)操作只需要寫入操作命令、輸出軟元件Y編號和Y組值；啟動脈沖發(fā)生器，在模塊內(nèi)部脈沖發(fā)生器的脈沖作用下將讀出的數(shù)據(jù)按照命令的要求進(jìn)行組織，其過程是模塊獨立完成，需要讀入的數(shù)據(jù)全部存儲在4入32位出存儲器中之后，發(fā)出讀出請求信號，PLC系統(tǒng)響應(yīng)讀出請求發(fā)出系統(tǒng)RD信號，讀出數(shù)據(jù)發(fā)送給系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線；由于輸出數(shù)據(jù)的組織是模塊自主完成，充分利用了 FPGA并行操作的功能。四、系統(tǒng)性價比高
本發(fā)明以FPGA的硬連接控制 電路為核心，既達(dá)到擴展PLC輸出口的目的，也達(dá)到輸出端口信息處理并行操作的目的，對于輸出端口信息的刷新只需要發(fā)送一條命令即可完成，上電復(fù)位模塊能夠自動完成對輸出鎖存器和輸出映像存儲器的操作，對于讀取輸出信息和寫入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)組織完全由模塊自主完成，充分利用了 FPGA并行操作的功能，簡化了 PLC系統(tǒng)微處理器的程序，提高了 PLC執(zhí)行命令序列的速度，使得該小型可編程控制器的控制功能與性能增強，具備較高的性價比。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明之PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器之技術(shù)特征作進(jìn)一步的說明。


圖I :本發(fā)明之PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的系統(tǒng)框 圖2 :本發(fā)明之PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的命令和地址控制模塊結(jié)構(gòu)連接
圖3 :本發(fā)明之PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的數(shù)據(jù)傳送控制模塊連接 圖4 :本發(fā)明之PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口連接
圖5 :本發(fā)明之PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的脈沖發(fā)生器的脈沖輸出波形
圖6 :本發(fā)明實施例二之PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框 圖7 :本發(fā)明實施例三之PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖中
I一命令和地址控制模塊，II一32入4位出存儲器，III一4入32位出存儲器，IV—數(shù)據(jù)傳送控制模塊，V-PLC輸出映像存儲器，VI—數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口，VII—脈沖發(fā)生器；
I一模塊地址識別，2一命令寄存器，3一操作特征譯碼器，4一+1計數(shù)器,5一非丨1,6一與門I，7—與門II，8—與門III，9一與門IV，10—或門I，11 一或門II，12—或門III，13—或門IV，14一地址計數(shù)器I，15—地址計數(shù)器II，16— -I計數(shù)器，17—與門V，18—與門VI，19—或門V，20—或門VI，21—或門VL 22—或門VDI，23—4入η位出存儲器，24—η入4位出存儲器，25—PLC輸出端口，26—輸出驅(qū)動電路，27—FPGA輸出端口，28—輸出數(shù)據(jù)鎖存器。文中縮略語說明
PLC — Programmable Logical Controller,可編程邏輯控制器,簡稱可編程控制器； FPGA — Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列；RD信號一 READ信號，讀信號；
CS信號一 Chip Select信號,片選信號；
WR信號一WRITE信號，寫信號。模塊端口說明
命令和地址控制I吳塊I : I a 吳塊復(fù)位命令輸出纟而；I b :輸出刷新命令輸出纟而；I c :數(shù)據(jù)信息讀取命令輸出端；I d :數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端；I e :Y組值輸出端；I f :Υ編號高m位輸出端；I g :啟動信號輸出端；I h :復(fù)位脈沖發(fā)生器信號輸出端；I i :32位數(shù)據(jù)寫入信號輸出端；I j :32位數(shù)據(jù)讀出信號輸出端；I k :數(shù)據(jù)讀寫操作復(fù)位信號輸入端；
II :系統(tǒng)RD信號輸入端；I m :讀出請求信號輸出端；I η :系統(tǒng)WR信號輸入端；I ο :數(shù)據(jù)總線輸入輸出端；I P :模塊地址輸入端；I q :系統(tǒng)復(fù)位信號輸入端；I r :脈沖②輸入端； 32 Λ 4位出存儲器II II a 4位數(shù)據(jù)地址輸入端；II b :4位數(shù)據(jù)輸出端；II c : 32位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端；II d 32位數(shù)據(jù)輸入端；
4入32位出存儲器III JIIa :4位數(shù)據(jù)地址輸入端JIIb :4位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端JIIc 4位數(shù)據(jù)輸入端JII d 32位數(shù)據(jù)輸出端JII e 32位數(shù)據(jù)讀出信號輸入端；
數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV IV a η Λ 4位出存儲器η位數(shù)據(jù)寫入信號輸出端；IV b :4位數(shù)據(jù)地址輸出端；IV c :4入η位出存儲器4位數(shù)據(jù)寫入信號輸出端；IV d :4位數(shù)據(jù)3位地址輸出端；IVe :預(yù)置脈沖輸入端；IVf :脈沖②輸入端；IVg :脈沖③輸入端；IVh :4入32位出存儲器寫入4位數(shù)據(jù)信號輸出端；IV i :數(shù)據(jù)讀寫操作復(fù)位信號輸出端；IV j :模塊復(fù)位信號輸入端；IV k Y組值輸入端；IV I :數(shù)據(jù)信息寫入命令輸入端；IV m :數(shù)據(jù)信息讀取命令輸入端；IV η Υ編號高m位輸入端；
PLC輸出映像存儲器V Va :n位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端；V b :模塊復(fù)位信號輸入端；V c :n位數(shù)據(jù)輸出端；V d :4位數(shù)據(jù)輸入端；V e :4位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端；V f :4位數(shù)據(jù)地址輸入端；V g :模塊復(fù)位信號輸入端；V h :4位數(shù)據(jù)輸出端；V i :4位數(shù)據(jù)地址輸入端;
數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口 VI VI a n位數(shù)據(jù)輸入端;W b :模塊復(fù)位信號輸入端;W C :輸出刷新信號輸入端；
脈沖發(fā)生器YD :VDa :脈沖①輸出端；VDb :脈沖②輸出端；VIIC :脈沖③輸出端；VIId :脈沖④輸出端；VDe :系統(tǒng)時鐘輸入端；Vnf :啟動脈沖輸入端；VDg :復(fù)位信號輸入端；VDh :循環(huán)啟動信號輸入端。圖中m、n的取值范圍是n為32、64或128，m為3、4或5 ;當(dāng)η為32時，m=3 ;當(dāng)η 為 64 時，m=4 ;當(dāng) η 為 128 時，m=5。
具體實施例方式實施例一
一種64位PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器。如圖I所示，該控制器包括命令和地址控制模塊I ;32入4位出存儲器II ;4入32位出存儲器III;數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV ;PLC輸出映像存儲器V ;數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口VI和脈沖發(fā)生器νπ ；
所述命令和地址控制模塊I分別與32入4位出存儲器II、4入32位出存儲器III、數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV、PLC輸出映像存儲器V、數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口VI和脈沖發(fā)生器YD連接； 所述32入4位出存儲器II還與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV和PLC輸出映像存儲器V連接； 所述4入32位出存儲器III還與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV和PLC輸出映像存儲器V連接； 所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV還與PLC輸出映像存儲器V和脈沖發(fā)生器VII連接；
所述PLC輸出映像存儲器V還與數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口 VI連接；
所述命令和地址控制模塊I當(dāng)系統(tǒng)地址總線的地址值是PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的地址值，所述命令和地址控制模塊I在系統(tǒng)WR信號的作用下，存儲命令字經(jīng)譯碼輸出命令信號，存儲輸出軟元件Y編號和Y組值并予以輸出，控制脈沖發(fā)生器νπ的啟動或復(fù)位操作，向32入4位出存儲器II發(fā)出寫入32位數(shù)據(jù)信號，或者向4入32位出存儲器III發(fā)出讀出32位數(shù)據(jù)信號；所述命令和地址控制模塊I的所有命令輸出信號為“O”有效；所述32入4位出存儲器II在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，在命令和地址控制模塊I輸出32位數(shù)據(jù)寫入信號作用下，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的32位數(shù)據(jù)存儲在32入4位出存儲器II中，在時序脈沖的控制下，將Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一存儲到PLC輸出映像存儲器V中；·
所述4入32位出存儲器III在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令階段，在時序脈沖的控制下，將Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一存入所述4入32位出存儲器III中；在系統(tǒng)RD信號的作用下，將32位數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)數(shù)據(jù)總線上；
所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，在時序脈沖的控制下，按照Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一從32入4位出存儲器II中讀出并存儲到PLC輸出映像存儲器V中；在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令的過程中，按照Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一從PLC輸出映像存儲器V中讀出并存儲到4入32位出存儲器III中；
所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV將Y編號的高4位作為4位一組數(shù)據(jù)的首地址，Y組值作為4位一組數(shù)據(jù)的個數(shù)；當(dāng)Y組值減少到O時，表明以4位為一組數(shù)據(jù)的讀寫操作完成，所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV向命令和地址控制模塊I發(fā)出數(shù)據(jù)讀寫操作復(fù)位信號；
所述PLC輸出映像存儲器V在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，以Y編號的高4位作為4位數(shù)據(jù)的首地址，按照Y組值逐一存儲4位為一組的數(shù)據(jù)；在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令階段，以Y編號的高4位作為4位數(shù)據(jù)的首地址，按照Y組值逐一輸出4位數(shù)據(jù)；(參見圖I、圖2、圖3，對于本實施例而言，m為4)
所述數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口 VI用于鎖存PLC輸出信息，驅(qū)動PLC外部負(fù)載；
所述脈沖發(fā)生器VII作為PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的內(nèi)部時序控制模塊；脈沖發(fā)生器νπ被啟動工作后，首先發(fā)出脈沖①，然后按照順序循環(huán)發(fā)出脈沖②，脈沖③，脈沖④，直到脈沖發(fā)生器νπ被復(fù)位，其中，脈沖④作為循環(huán)啟動信號(參見圖I)。如圖2所示，所述命令和地址控制模塊I包括模塊地址識別器I、命令寄存器2、操作特征譯碼器3、+1計數(shù)器4、非門5、與門I 6、與門II 7、與門III 8、與門IV 9、或門I 10、或門II 11、或門III 12和或門IV 13 ;模塊地址識別器I的模塊地址輸入端與系統(tǒng)地址總線連接，如果系統(tǒng)地址總線的地址值是本模塊的地址值，模塊地址識別器I輸出的CS信號為“0”，否則為“I” ;模塊地址識別器I的CS信號輸出端分別與命令寄存器2的使能端，+1計數(shù)器4的使能端，非門5的輸入端和或門IV 13的一個輸入端連接；
命令寄存器2的復(fù)位輸入端和與門I 6的輸出端連接；數(shù)據(jù)總線輸入輸出端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接，獲得命令和PLC輸出軟元件Y編號、Y組值信息；寫入脈沖輸入端與+1計數(shù)器4的WRl輸出端連接；當(dāng)復(fù)位端信號為“1”，在+1計數(shù)器4的WRl輸出端從“I” 一“O”信號的作用下，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的信息存儲在命令寄存器2 ;當(dāng)復(fù)位端信號為“O”，則復(fù)位命令寄存器2 ;命令寄存器2被復(fù)位時，輸出全部為“O”;命令寄存器2的操作特征編碼輸出端與操作特征譯碼器3的操作編碼輸入端連接，輸出命令編碼信息；Y組值輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV連接；Υ編號高4位輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV連接；(參見圖I、圖2、圖3，對于本實施例而言，圖中m為4)
操作特征譯碼器3的命令輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV，PLC輸出映像存儲器V和數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口VI連接；復(fù)位命令輸出端和與門II 7的一個輸入端連接；數(shù)據(jù)信息讀取命令輸出端分別和與門III 8的一個輸入端、或門II 11的一個輸入端連接；數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端和或門III12的一個輸入端連接；輸出刷新命令輸出端和與門I 6的一個輸入端連接；當(dāng)命令寄存器2被復(fù)位輸出全部為“O”，則操作特征譯碼器3的4個命令輸出端所有的信號為“I”;當(dāng)命令寄存器2輸出為有效命令信息時，則操作特征譯碼器3的4個命令輸出端中有一個命令輸出端為“O”，其它3個命令輸出端為“I” ；
+1計數(shù)器4的復(fù)位端和非門5的輸出端連接，計數(shù)輸入端與系統(tǒng)WR信號連接，復(fù)位端輸入為“I”時，在WR脈沖信號作用下，+1計數(shù)器4進(jìn)行+1操作，第一個+1操作輸出WRl，其值從“I” 一 “O” ;第二個WR計數(shù)脈沖使得WRl從“O” 一 “I”，WR2從“I” 一 “O” ;如果模塊不被選中，+1計數(shù)器4被復(fù)位，WRl和WR2為“I”狀態(tài)；+1計數(shù)器4的WR2輸出端和或門III 12的一個輸入端連接；
非門5的輸出端還和或門I 10的一個輸入端連接；
與門I 6的另一個輸入端和或門I 10的輸出端連接，第三個輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV連接；
與門II 7的另一個輸入端與系統(tǒng)復(fù)位信號線連接；輸出端分別和或門I 10的一個輸入端，與門III 8的一個輸入端，PLC輸出映像存儲器V，數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口VI和數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV連接，與門II 7的輸出作為命令和地址控制模塊I的模塊復(fù)位命令輸出端；與門III 8的另一個輸入端和或門III 12的輸出端連接；輸出端與脈沖發(fā)生器VII連接，與門III 8的輸出作為命令和地址控制模塊I的啟動信號輸出端；
與門IV9的二個輸入端分別和或門I 10的輸出端及數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV連接；輸出端與脈沖發(fā)生器VII連接；與門IV 9的輸出作為命令和地址控制模塊I的復(fù)位脈沖發(fā)生器信號輸出端；
或門I 10的另一個輸入端與脈沖②輸出端連接；或門I 10輸出信號為“O”時，復(fù)位命令寄存器2和脈沖發(fā)生器Vn ；
或門II 11的另一個輸入端和數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV連接；輸出端作為命令和地址控制模塊I的讀出請求信號輸出端與系統(tǒng)總線連接，輸出端由“I”一“O”向系統(tǒng)發(fā)出讀出請求；或門III12的輸出端還與32入4位出存儲器II連接，或門III12的輸出作為命令和地址控制模塊I的32位數(shù)據(jù)寫入信號輸出；
或門IV 13的另一個輸入端與系統(tǒng)RD信號線連接；輸出端與4入32位出存儲器III連接；或門IV 13的輸出作為命令和地址控制模塊I的32位數(shù)據(jù)讀出信號輸出。所述32入4位出存儲器II的32位數(shù)據(jù)輸入端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接；4位數(shù)據(jù)輸出端與PLC輸出映像存儲器V連接；4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV連接，4位數(shù)據(jù)地址輸入端輸入3位地址值；32位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端和或門III12輸出端連接(參見圖3)。所述4入32位出存儲器III的4位數(shù)據(jù)輸入端與PLC輸出映像存儲器V連接；32位數(shù)據(jù)輸出端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接；4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV連接，4位數(shù)據(jù)地址輸入端輸入3位地址值；4位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV連接；32位數(shù)據(jù)讀出信號輸入端和或門IV 13輸出端連接(參見圖3)。所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV包括地址計數(shù)器I 14、地址計數(shù)器II 15、-I計數(shù)器16、與門V 17、與門VI 18、或門V 19、或門VI 20、或門Vn 21和或門VDI 22 ;地址計數(shù)器I 14的計數(shù)輸出端與PLC輸出映像存儲器V的4入64位出存儲器23和64入4位出存儲器24的4位數(shù)據(jù)地址輸入端連接，計數(shù)輸出端輸出4位地址值；計數(shù)脈沖輸入端和或門V 19的輸出端連接；復(fù)位輸入端和與門VI 18的輸出端連接；預(yù)置脈沖輸入端與脈沖①輸出端連接；計數(shù)初值輸入端與命令和地址控制模塊I的Y編號高4位輸出端連接；地址計數(shù)器I 14在預(yù)置脈沖的作用下，計數(shù)輸出為Y編號高4位，并將Y編號高4位作為計數(shù)初值；(參見圖3， 對于本實施例而言，圖中η為64，m為4)
地址計數(shù)器II 15的計數(shù)輸出端與4入32位出存儲器III的4位數(shù)據(jù)地址輸入端和32入4位出存儲器II的4位數(shù)據(jù)地址輸入端連接，計數(shù)輸出端輸出3位地址值；計數(shù)脈沖輸入端和或門V 19的輸出端連接；復(fù)位輸入端和與門VI 18的輸出端連接；地址計數(shù)器II 15復(fù)位時，計數(shù)輸出端為“000”，即計數(shù)初值從000H開始；
-I計數(shù)器16的計數(shù)輸出端和與門VI18的一個輸入端及或門VDI22的一個輸入端連接；計數(shù)脈沖輸入端和或門V 19的輸出端連接；預(yù)置脈沖輸入端與脈沖①輸出端連接；復(fù)位輸入端和與門VI18的輸出端連接；在預(yù)置脈沖的作用下，計數(shù)輸出為Y組值，并將Y組值作為計數(shù)初值；比如K3Y4，則Y組值為3 ;進(jìn)行3次減I操作，-I計數(shù)器16輸出為“0”，表示此次讀或?qū)懖僮饕淹瓿?，發(fā)出復(fù)位信號；_1計數(shù)器16復(fù)位后，計數(shù)輸出端全為“I” ；
與門V 17的二個輸入端分別與命令和地址控制模塊I的數(shù)據(jù)信息讀取命令輸出端和數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端連接；輸出端和或門V 19的一個輸入端連接；
與門VI 18的輸出端還與命令和地址控制模塊I的數(shù)據(jù)讀寫操作復(fù)位信號輸入端連接；其輸出作為復(fù)位信號復(fù)位地址計數(shù)器I 14、地址計數(shù)器II 15，-I計數(shù)器16、以及復(fù)位脈沖發(fā)生器VII、命令和地址控制模塊I的命令寄存器2 ；
或門V 19的另一個輸入端與脈沖③輸出端連接；其輸出作為地址計數(shù)器I 14、地址計數(shù)器II 15和-I計數(shù)器16的計數(shù)脈沖；
或門VI 20的二個輸入端分別與脈沖②輸出端和命令和地址控制模塊I的數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端連接；輸出端與PLC輸出映像存儲器V連接；
或門VII 21的二個輸入端分別與脈沖②輸出端和命令和地址控制模塊I的數(shù)據(jù)信息讀取命令輸出端連接；輸出端與4入32位出存儲器III的4位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端連接；或門珊22的另一個輸入端與命令和地址控制模塊I的數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端連接；輸出端與PLC輸出映像存儲器V連接。所述PLC輸出映像存儲器V包括4入64位出存儲器23，64入4位出存儲器24 ；一個是用于存儲輸入的4位數(shù)據(jù)和輸出64位數(shù)據(jù)的4入64位出存儲器23 ;—個是用于存儲輸入的64位數(shù)據(jù)和輸出4位數(shù)據(jù)的64入4位出存儲器24 ；
4 Λ 64位出存儲器23的64位數(shù)據(jù)輸出端和64入4位出存儲器24的64位數(shù)據(jù)輸入端以及數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口 VI連接；4入64位出存儲器23的4位數(shù)據(jù)輸入端與32入4位出存儲器II 4位數(shù)據(jù)輸出端連接；4位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV的或門IV 20輸出端連接；4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV的地址計數(shù)器I 14的計數(shù)輸出端連接，4位數(shù)據(jù)地址輸入端輸入4位地址值；模塊復(fù)位信號輸入端與命令和地址控制模塊I的與門II 7的輸出端連接；
64 Λ 4位出存儲器24的64位數(shù)據(jù)輸入端與4入64位出存儲器23的64位數(shù)據(jù)輸出端連接4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV的地址計數(shù)器I 14的計數(shù)輸出端連接，4位數(shù)據(jù)地址輸入端輸入4位地址值；64位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端和數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV的或門珊22的輸出端連接；模塊復(fù)位信號輸入端與命令和地址控制模塊I的與門II 7的輸出端連接；64入4位出存儲器24的4位數(shù)據(jù)輸出端與4入32位出存儲器III的4位數(shù)據(jù)輸入端連接； 所述PLC輸出映像存儲器V在64位數(shù)據(jù)寫入信號的作用下，將4入64位出存儲器23輸出的64位數(shù)據(jù)存儲在64入4位出存儲器24中，4入64位出存儲器23和64入4位出存儲器24存儲相同的64位數(shù)據(jù)；
所述PLC輸出映像存儲器V在4位數(shù)據(jù)寫入信號的作用下，將4入64位出存儲器23的4位數(shù)據(jù)輸入端的4位數(shù)據(jù)存儲在地址計數(shù)器I 14的計數(shù)輸出值指定的4位地址的存儲單元中；
所述PLC輸出映像存儲器V的64入4位出存儲器24將地址計數(shù)器I 14的計數(shù)輸出值指定的4位地址的存儲單元中的4位數(shù)據(jù)輸出；
所述PLC輸出映像存儲器V的64入4位出存儲器24和4入64位出存儲器23在模塊復(fù)位命令的作用下，將64位存儲單元的信息全部復(fù)位為“0”，(參見圖3和圖4，對于本實施例而言，圖中η為64, m為4)。所述數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口VI包括PLC輸出端口 25、輸出驅(qū)動電路26、FPGA輸出端口 27和輸出數(shù)據(jù)鎖存器28 ；PLC輸出端口 25的一端與PLC外部負(fù)載部件連接，輸出驅(qū)動電路26的輸出端與PLC輸出端口 25的另一端連接，輸出驅(qū)動電路26的輸入端與FPGA輸出端口 27的一端連接；
輸出數(shù)據(jù)鎖存器28的數(shù)據(jù)輸出端與FPGA輸出端口 27的另一端連接；輸出數(shù)據(jù)鎖存器28的64位數(shù)據(jù)輸入端與PLC輸出映像存儲器V的64位數(shù)據(jù)輸出端連接；輸出數(shù)據(jù)鎖存器28的輸出刷新信號輸入端與命令和地址控制模塊I的輸出刷新命令輸出端連接；模塊復(fù)位信號輸入端與命令和地址控制模塊I的與門II 7的輸出端連接，(參見圖3和圖4，對于本實施例而言，圖中η為64, m為4)。所述脈沖發(fā)生器Vn作為PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的內(nèi)部時序控制，用于控制數(shù)據(jù)信息讀取和數(shù)據(jù)信息寫入命令的執(zhí)行；脈沖發(fā)生器νπ的時鐘脈沖輸入端與系統(tǒng)時鐘連接；啟動脈沖輸入端與命令和地址控制模塊I的與門III 8的輸出端連接；復(fù)位輸入端與命令和地址控制模塊I的與門IV 9的輸出端連接；脈沖①輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV的-I計數(shù)器16的預(yù)置脈沖輸入端和地址計數(shù)器I 14的預(yù)置脈沖輸入端連接；脈沖②輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV的或門VI 20的一個輸入端,或門VII 21的一個輸入端和命令和地址控制模塊I的或門I 10的一個輸入端連接；脈沖③輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊IV的或門V 19的一個輸入端連接；脈沖④輸出端與循環(huán)啟動脈沖輸入端連接(參見圖2和圖3)；
所述脈沖發(fā)生器νπ在命令和地址控制模塊I的模塊復(fù)位命令，數(shù)據(jù)信息讀取命令和數(shù)據(jù)信息寫入命令的作用下啟動脈沖發(fā)生器νπ工作，脈沖發(fā)生器νπ啟動工作之后延時半個系統(tǒng)時鐘周期輸出脈沖①，然后按照順序循環(huán)發(fā)出脈沖②，脈沖③，脈沖④，直到脈沖發(fā)生器(νπ)被復(fù)位；
當(dāng)輸出脈沖①時
地址計數(shù)器I 14將Y編號高4位作為計數(shù)初值輸出至4入64位出存儲器23和64入4位出存儲器24的4位數(shù)據(jù)地址輸入端，Y編號高4位作為寫入和讀出4位數(shù)據(jù)的首地址，-I計數(shù)器16將Y組值作為計數(shù)初值，在地址計數(shù)器I 14輸出的4位地址值作用下，64入4位出存儲器24輸出4位數(shù)據(jù)；
在地址計數(shù)器II 15輸出的3位地址值作用下，32入4位出存儲器II輸出4位數(shù)據(jù)；
當(dāng)輸出脈沖②時
在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，將32入4位出存儲器II輸出的4位數(shù)據(jù)寫入4入64位出存儲器23中；
在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令階段，將64入4位出存儲器24輸出的4位數(shù)據(jù)寫入4入32位出存儲器III中；
在執(zhí)行模塊復(fù)位命令階段，復(fù)位命令寄存器；
當(dāng)輸出脈沖③時
地址計數(shù)器I 14和地址計數(shù)器II 15實施加I操作，地址計數(shù)器I 14從Y編號高4位的計數(shù)初值開始加I ;_1計數(shù)器16實施減I操作；_1計數(shù)器16從Y組值的計數(shù)初值開始減1，當(dāng)-I計數(shù)器16的輸出為“O”時，發(fā)出復(fù)位信號，分別對地址計數(shù)器I 14、地址計數(shù)器
II15、-I計數(shù)器16、命令寄存器2和脈沖發(fā)生器Vn實施復(fù)位操作；
在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取階段，還向系統(tǒng)發(fā)出讀出數(shù)據(jù)的請求；
當(dāng)輸出脈沖④時
脈沖發(fā)生器νπ循環(huán)啟動脈沖，脈沖發(fā)生器νπ重復(fù)依次發(fā)出脈沖②，脈沖③、脈沖④(參見圖3和圖4，對于本實施例而言，圖中η為64，m為4)。實施例二
一種128位輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器(參見圖6)。實施例二是本發(fā)明實施例一的一種變換結(jié)構(gòu)，該128位輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的基本結(jié)構(gòu)同實施例一；所不同之處在于該128位輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口 VI的PLC輸出端口 25從YOO Y63增加到Y(jié)000 Y127，所述數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口 VI的輸出驅(qū)動電路26、FPGA輸出端口 27、輸出數(shù)據(jù)鎖存器28都從64位變換為128位；所述命令和地址控制模塊I的Y編號高4位輸出端變換成Y編號高5位輸出端；所述PLC輸出映像存儲器V的64入4位出存儲器24變換為128入4位出存儲器24，4入64位出存儲器23變換為4入128位出存儲器23，4位數(shù)據(jù)地址輸入端的4根地址線變換為5根地址線；4位地址計數(shù)器I 14變換為5位地址計數(shù)器I 14;與實施例一相比，128位輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的PLC輸出端口 I由驅(qū)動64個外部負(fù)載轉(zhuǎn)換成驅(qū)動128個外部負(fù)載，增加了輸出端口，對于本實施例而言，圖I 圖4中的η為128，m=5。實施例三
一種32位輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器(參見圖7)。實施例三也是本發(fā)明實施例一的一種變換結(jié)構(gòu)，該32位輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的基本結(jié)構(gòu)同實施例一；所不同之處在于 該32位輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口 VI的PLC輸出端口 25從YOO Y63減少到Y(jié)OO Y31，所述數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口VI的輸出驅(qū)動電路26、FPGA輸出端口 27、輸出數(shù)據(jù)鎖存器28都從64位變換為32位；所述命令和地址控制模塊I的Y編號高4位輸出端變換成Y編號高3位輸出端；所述PLC輸出映像存儲器V的64入4位出存儲器5變換為32入4位出存儲器24，4 Λ 64位出存儲器6變換為4入32位出存儲器23，4位數(shù)據(jù)地址輸入端的4根地址線變換為3根地址線；4位地址計數(shù)器I 14變換為3位地址計數(shù)器I 14;與實施例一相比，32位輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的PLC輸出端口 I由驅(qū)動64個外部負(fù)載轉(zhuǎn)換成驅(qū)動32個外部負(fù)載，減少了輸出端口，對于本實施例而言，圖I 圖4中的η為32，m=3。作為本發(fā)明實施例的一種變化，其它不違背本發(fā)明目的的變換也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器，其特征在于該控制器包括命令和地址控制模塊(I )、32入4位出存儲器(11)、4入32位出存儲器(III)、數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)、PLC輸出映像存儲器(V)、數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口(VI)和脈沖發(fā)生器(VD ； 所述命令和地址控制模塊(I )分別與32入4位出存儲器(II)、4入32位出存儲器(III)、數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)、PLC輸出映像存儲器(V )、數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口(VI)和脈沖發(fā)生器(νπ)連接； 所述32入4位出存儲器(II)還與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)和PLC輸出映像存儲器(V)連接； 所述4入32位出存儲器(III)還與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)和PLC輸出映像存儲器(V)連接； 所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)還與PLC輸出映像存儲器(V)和脈沖發(fā)生器(YD)連接； 所述PLC輸出映像存儲器(V)還與數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口(VI)連接； 所述命令和地址控制模塊(I )當(dāng)系統(tǒng)地址總線的地址值是PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的地址值，所述命令和地址控制模塊(I )在系統(tǒng)WR信號的作用下，存儲命令字經(jīng)譯碼輸出命令信號，存儲輸出軟元件Y編號和Y組值并予以輸出，控制脈沖發(fā)生器(νπ)的啟動或復(fù)位操作，向32入4位出存儲器(II)發(fā)出寫入32位數(shù)據(jù)信號，或者向4入32位出存儲器(III)發(fā)出讀出32位數(shù)據(jù)信號；所述命令和地址控制模塊(I )的所有命令輸出信號為“O”有效； 所述32入4位出存儲器(II)在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，在命令和地址控制模塊(I )輸出32位數(shù)據(jù)寫入信號作用下，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的32位數(shù)據(jù)存儲在32入4位出存儲器(II)中，在時序脈沖的控制下，將Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一存儲到PLC輸出映像存儲器(V)中； 所述4入32位出存儲器(III)在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令階段，在時序脈沖的控制下，將Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一存入所述4入32位出存儲器(III)中；在系統(tǒng)RD信號的作用下，將32位數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)數(shù)據(jù)總線上； 所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，在時序脈沖的控制下，按照Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一從32入4位出存儲器(II)中讀出并存儲到PLC輸出映像存儲器(V)中；在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令的過程中，按照Y編號和Y組值所規(guī)定的4位一組數(shù)據(jù)逐一從PLC輸出映像存儲器(V)中讀出并存儲到4入32位出存儲器(III)中； 所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)將Y編號的高m位作為4位一組數(shù)據(jù)的首地址，Y組值作為4位一組數(shù)據(jù)的個數(shù)；當(dāng)Y組值減少到O時，表明以4位為一組數(shù)據(jù)的讀寫操作完成，所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)向命令和地址控制模塊(I )發(fā)出數(shù)據(jù)讀寫操作復(fù)位信號； 所述PLC輸出映像存儲器(V)在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，以Y編號的高m位作為4位數(shù)據(jù)的首地址，按照Y組值逐一存儲4位為一組的數(shù)據(jù)；在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令階段，以Y編號的高m位作為4位數(shù)據(jù)的首地址，按照Y組值逐一輸出4位數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口(VI)用于鎖存PLC輸出信息，驅(qū)動PLC外部負(fù)載； 所述脈沖發(fā)生器(YD)作為PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的內(nèi)部時序控制模塊；脈沖發(fā)生器(νπ)被啟動工作后，首先發(fā)出脈沖①，然后按照順序循環(huán)發(fā)出脈沖②，脈沖③，脈沖④，直到脈沖發(fā)生器(νπ)被復(fù)位，其中，脈沖④作為循環(huán)啟動信號；上述m的取值范圍是m為3、4或5。
2.如權(quán)利要求I所述的PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器，其特征在于所述命令和地址控制模塊(I )包括模塊地址識別器(I)、命令寄存器(2)、操作特征譯碼器(3)、+1計數(shù)器(4)、非門(5)、與門I (6)、與門11(7)、與門111(8)、與門IV(9)、或門I (10)、或門II(11)、或門111(12)和或門IV(13);模塊地址識別器(I)的模塊地址輸入端與系統(tǒng)地址總線連接，如果系統(tǒng)地址總線的地址值是本模塊的地址值，模塊地址識別器(I)輸出的CS信號為“0”，否則為“I”;模塊地址識別器(I)的CS信號輸出端分別與命令寄存器(2)的使能端，+1計數(shù)器(4)的使能端，非門(5)的輸入端和或門IV(13)的一個輸入端連接； 命令寄存器(2)的復(fù)位輸入端和與門I (6)的輸出端連接；數(shù)據(jù)總線輸入輸出端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接，獲得命令和PLC輸出軟元件Y編號、Y組值信息；寫入脈沖輸入端與+1計數(shù)器(4)的WRl輸出端連接；當(dāng)復(fù)位端信號為“1”，在+1計數(shù)器(4)的WRl輸出端從“I”一 “O”信號的作用下，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的信息存儲在命令寄存器(2);當(dāng)復(fù)位端信號為“0”，則復(fù)位命令寄存器(2);命令寄存器(2)被復(fù)位時，輸出全部為“O”;命令寄存器(2)的操作特征編碼輸出端與操作特征譯碼器(3)的操作編碼輸入端連接，輸出命令編碼信息；Y組值輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)連接；Υ編號高m位輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)連接； 操作特征譯碼器(3)的命令輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)，PLC輸出映像存儲器(V)和數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口(VI)連接；復(fù)位命令輸出端和與門II (7)的一個輸入端連接；數(shù)據(jù)信息讀取命令輸出端分別和與門111(8)的一個輸入端、或門II (11)的一個輸入端連接；數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端和或門111(12)的一個輸入端連接；輸出刷新命令輸出端和與門I(6)的一個輸入端連接；當(dāng)命令寄存器(2)被復(fù)位輸出全部為“0”，則操作特征譯碼器(3)的4個命令輸出端所有的信號為“I” ；當(dāng)命令寄存器(2)輸出為有效命令信息時，則操作特征譯碼器(3)的4個命令輸出端中有一個命令輸出端為“0”，其它3個命令輸出端為“I” ； +1計數(shù)器(4)的復(fù)位端和非門(5)的輸出端連接，計數(shù)輸入端與系統(tǒng)WR信號連接，復(fù)位端輸入為“I”時，在WR脈沖信號作用下，+1計數(shù)器(4)進(jìn)行+1操作，第一個+1操作輸出WRl，其值從“ I ” 一 “ O ” ;第二個WR計數(shù)脈沖使得WRl從“ O ” 一 “ I ”，WR2從“ I ” 一 “ O ” ;如果模塊不被選中，+1計數(shù)器(4)被復(fù)位，WRl和WR2為“I”狀態(tài)；+1計數(shù)器(4)的WR2輸出端和或門111(12)的一個輸入端連接； 非門(5)的輸出端還和或門I (10)的一個輸入端連接； 與門I (6)的另一個輸入端和或門I (10)的輸出端連接，第三個輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)連接； 與門II (7)的另一個輸入端與系統(tǒng)復(fù)位信號線連接；輸出端分別和或門I (10)的一個輸入端，與門111(8)的一個輸入端，PLC輸出映像存儲器(V)，數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口(VI)和數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)連接，與門II (7)的輸出作為命令和地址控制模塊(I )的模塊復(fù)位命令輸出％5 ; 與門111(8)的另一個輸入端和或門111(12)的輸出端連接；輸出端與脈沖發(fā)生器(YD)連接，與門111(8)的輸出作為命令和地址控制模塊(I )的啟動信號輸出端； 與門IV (9)的二個輸入端分別和或門I (10)的輸出端及數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)連接；輸出端與脈沖發(fā)生器(νπ)連接；與門IV(9)的輸出作為命令和地址控制模塊(I )的復(fù)位脈沖發(fā)生器信號輸出端； 或門I (10)的另一個輸入端與脈沖②輸出端連接；或門I (10)輸出信號為“O”時，復(fù)位命令寄存器(2)和脈沖發(fā)生器Vn ； 或門II (11)的另一個輸入端和數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)連接；輸出端作為命令和地址控制模塊(I )的讀出請求信號輸出端與系統(tǒng)總線連接，輸出端由“I”一 “O”向系統(tǒng)發(fā)出讀出請求； 或門111(12)的輸出端還與32入4位出存儲器(II)連接，或門111(12)的輸出作為命令和地址控制模塊(I )的32位數(shù)據(jù)寫入信號輸出； 或門IV(13)的另一個輸入端與系統(tǒng)RD信號線連接；輸出端與4入32位出存儲器(III)連接；或門IV(13)的輸出作為命令和地址控制模塊(I )的32位數(shù)據(jù)讀出信號輸出；上述m的取值范圍是:m為3、4或5。
3.如權(quán)利要求I所述的PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器，其特征在于所述32入4位出存儲器(II )的32位數(shù)據(jù)輸入端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接；4位數(shù)據(jù)輸出端與PLC輸出映像存儲器(V )連接；4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)連接，4位數(shù)據(jù)地址輸入端輸入3位地址值；32位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端和或門111(12)輸出端連接。
4.如權(quán)利要求I所述的一種PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器，其特征在于所述4入32位出存儲器(III)的4位數(shù)據(jù)輸入端與PLC輸出映像存儲器(V)連接；32位數(shù)據(jù)輸出端與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接；4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)連接，4位數(shù)據(jù)地址輸入端輸入3位地址值；4位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)連接；32位數(shù)據(jù)讀出信號輸入端和或門IV (13 )輸出端連接。
5.如權(quán)利要求I所述的PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器，其特征在于所述數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)包括地址計數(shù)器I (14)、地址計數(shù)器II (15)、-I計數(shù)器(16)、與門V(17)、與門VK18)、或門V(19)、或門VK20)、或門VD(21)和或門VDK22);地址計數(shù)器I(14)的計數(shù)輸出端與PLC輸出映像存儲器(V)的4入η位出存儲器(23)和η入4位出存儲器(24)的4位數(shù)據(jù)地址輸入端連接，計數(shù)輸出端輸出m位地址值；計數(shù)脈沖輸入端和或門V (19)的輸出端連接；復(fù)位輸入端和與門VK18)的輸出端連接；預(yù)置脈沖輸入端與脈沖①輸出端連接；計數(shù)初值輸入端與命令和地址控制模塊(I )的Y編號高m位輸出端連接；地址計數(shù)器I (14)在預(yù)置脈沖的作用下，計數(shù)輸出為Y編號高m位，并將Y編號高m位作為計數(shù)初值； 地址計數(shù)器II (15)的計數(shù)輸出端與4入32位出存儲器III的4位數(shù)據(jù)地址輸入端和32入4位出存儲器II的4位數(shù)據(jù)地址輸入端連接，計數(shù)輸出端輸出3位地址值；計數(shù)脈沖輸入端和或門V (19)的輸出端連接；復(fù)位輸入端和與門VK18)的輸出端連接；地址計數(shù)器II(15)復(fù)位時，計數(shù)輸出端為“000”，即計數(shù)初值從000H開始； -I計數(shù)器(16)的計數(shù)輸出端和與門VK18)的一個輸入端及或門VDK22)的一個輸入端連接；計數(shù)脈沖輸入端和或門V (19)的輸出端連接；預(yù)置脈沖輸入端與脈沖①輸出端連接；復(fù)位輸入端和與門VK18)的輸出端連接；在預(yù)置脈沖的作用下，計數(shù)輸出為Y組值，并將Y組值作為計數(shù)初值；比如K3Y4，則Y組值為3 ;進(jìn)行3次減I操作，-I計數(shù)器(16)輸出為“0”，表示此次讀或?qū)懖僮饕淹瓿桑l(fā)出復(fù)位信號；_1計數(shù)器(16)復(fù)位后，計數(shù)輸出端全為“I” ; 與門V (17)的二個輸入端分別與命令和地址控制模塊(I )的數(shù)據(jù)信息讀取命令輸出端和數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端連接；輸出端和或門V (19)的一個輸入端連接； 與門VK18)的輸出端還與命令和地址控制模塊(I )的數(shù)據(jù)讀寫操作復(fù)位信號輸入端連接；其輸出作為復(fù)位信號復(fù)位地址計數(shù)器I (14)、地址計數(shù)器II (15)，-I計數(shù)器(16)、以及復(fù)位脈沖發(fā)生器(YD)、命令和地址控制模塊(I )的命令寄存器(2)； 或門V (19)的另一個輸入端與脈沖③輸出端連接；其輸出作為地址計數(shù)器I (14)、地址計數(shù)器II (15)和-I計數(shù)器(16)的計數(shù)脈沖； 或門VK20)的二個輸入端分別與脈沖②輸出端和命令和地址控制模塊(I )的數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端連接；輸出端與PLC輸出映像存儲器(V)連接； 或門ΥΠ(21)的二個輸入端分別與脈沖②輸出端和命令和地址控制模塊(I )的數(shù)據(jù)信息讀取命令輸出端連接；輸出端與4入32位出存儲器(III)的4位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端連接; 或門VDK22)的另一個輸入端與命令和地址控制模塊(I )的數(shù)據(jù)信息寫入命令輸出端連接；輸出端與PLC輸出映像存儲器(V)連接；上述m、n的取值范圍是n為32、64或128，m為3、4或5;當(dāng)η為32時，m=3 ;當(dāng)η為64時，m=4 ;當(dāng)η為128時，m=5。
6.如權(quán)利要求I所述的PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器，其特征在于所述PLC輸出映像存儲器(V)包括4入η位出存儲器(23)，η入4位出存儲器(24);—個是用于存儲輸入的4位數(shù)據(jù)和輸出η位數(shù)據(jù)的4入η位出存儲器(23)個是用于存儲輸入的η位數(shù)據(jù)和輸出4位數(shù)據(jù)的η入4位出存儲器(24)； 4入η位出存儲器(23)的η位數(shù)據(jù)輸出端和η入4位出存儲器(24)的η位數(shù)據(jù)輸入端以及數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口(VI)連接；4入η位出存儲器(23)的4位數(shù)據(jù)輸入端與32入4位出存儲器(11)4位數(shù)據(jù)輸出端連接；4位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)的或門IV(20)輸出端連接；4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)的地址計數(shù)器I(14)的計數(shù)輸出端連接，4位數(shù)據(jù)地址輸入端輸入m位地址值；模塊復(fù)位信號輸入端與命令和地址控制模塊(I )的與門II (7)的輸出端連接； η入4位出存儲器(24)的η位數(shù)據(jù)輸入端與4入η位出存儲器(23)的η位數(shù)據(jù)輸出端連接4位數(shù)據(jù)地址輸入端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)的地址計數(shù)器I (14)的計數(shù)輸出端連接，4位數(shù)據(jù)地址輸入端輸入m位地址值；n位數(shù)據(jù)寫入信號輸入端和數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)的或門VDK22)的輸出端連接；模塊復(fù)位信號輸入端與命令和地址控制模塊(I )的與門II (7)的輸出端連接；n入4位出存儲器(24)的4位數(shù)據(jù)輸出端與4入32位出存儲器(III)的4位數(shù)據(jù)輸入端連接； 所述PLC輸出映像存儲器(V)在η位數(shù)據(jù)寫入信號的作用下，將4入η位出存儲器(23)輸出的η位數(shù)據(jù)存儲在η入4位出存儲器(24)中，4入η位出存儲器(23)和η入4位出存儲器(24)存儲相同的η位數(shù)據(jù)； 所述PLC輸出映像存儲器(V)在4位數(shù)據(jù)寫入信號的作用下，將4入η位出存儲器(23)的4位數(shù)據(jù)輸入端的4位數(shù)據(jù)存儲在地址計數(shù)器I (14)的計數(shù)輸出值指定的m位地址的存儲單元中； 所述PLC輸出映像存儲器(V)的η入4位出存儲器(24)將地址計數(shù)器I (14)的計數(shù)輸出值指定的m位地址的存儲單元中的4位數(shù)據(jù)輸出； 所述PLC輸出映像存儲器(V )的η入4位出存儲器(24 )和4入η位出存儲器(23 )在模塊復(fù)位命令的作用下，將η位存儲單元的信息全部復(fù)位為“O”，上述m、n的取值范圍是η 為 32、64 或 128，m 為 3、4 或 5 ;當(dāng) η 為 32 時，m=3 ;當(dāng) η 為 64 時，m=4 ;當(dāng) η 為 128 時，m=5。
7.如權(quán)利要求I所述的PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器，其特征在于所述數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口(VI)包括PLC輸出端口( 25 )、輸出驅(qū)動電路(26 )、FPGA輸出端口( 27 )和輸出數(shù)據(jù)鎖存器(28) ;PLC輸出端口(25)的一端與PLC外部負(fù)載部件連接，輸出驅(qū)動電路(26)的輸出端與PLC輸出端口(25)的另一端連接，輸出驅(qū)動電路(26)的輸入端與FPGA輸出端口(27)的一端連接； 輸出數(shù)據(jù)鎖存器(28)的數(shù)據(jù)輸出端與FPGA輸出端口(27)的另一端連接；輸出數(shù)據(jù)鎖存器(28)的η位數(shù)據(jù)輸入端與PLC輸出映像存儲器(V)的η位數(shù)據(jù)輸出端連接；輸出數(shù)據(jù)鎖存器(28)的輸出刷新信號輸入端與命令和地址控制模塊(I )的輸出刷新命令輸出端連接；模塊復(fù)位信號輸入端與命令和地址控制模塊(I )的與門II (7)的輸出端連接，上述η的取值范圍是η為32、64或128。
8.如權(quán)利要求I所述的PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器，其特征在于所述脈沖發(fā)生器(VD作為PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器的內(nèi)部時序控制，用于控制數(shù)據(jù)信息讀取和數(shù)據(jù)信息寫入命令的執(zhí)行；脈沖發(fā)生器(νπ)的時鐘脈沖輸入端與系統(tǒng)時鐘連接；啟動脈沖輸入端與命令和地址控制模塊(I )的與門111(8)的輸出端連接；復(fù)位輸入端與命令和地址控制模塊(I )的與門IV(9)的輸出端連接；脈沖①輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)的-I計數(shù)器(16)的預(yù)置脈沖輸入端和地址計數(shù)器I (14)的預(yù)置脈沖輸入端連接；脈沖②輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)的或門VK20)的一個輸入端，或門VD(21)的一個輸入端和命令和地址控制模塊(I )的或門I (10)的一個輸入端連接；脈沖③輸出端與數(shù)據(jù)傳送控制模塊(IV)的或門V (19)的一個輸入端連接；脈沖④輸出端與循環(huán)啟動脈沖輸入端連接； 所述脈沖發(fā)生器(νπ)在命令和地址控制模塊(I )的模塊復(fù)位命令，數(shù)據(jù)信息讀取命令和數(shù)據(jù)信息寫入命令的作用下啟動脈沖發(fā)生器(VD)工作，脈沖發(fā)生器(νπ)啟動工作之后延時半個系統(tǒng)時鐘周期輸出脈沖①，然后按照順序循環(huán)發(fā)出脈沖②，脈沖③，脈沖④，直到脈沖發(fā)生器(νπ)被復(fù)位； 當(dāng)輸出脈沖①時 地址計數(shù)器I (14)將Y編號高m位作為計數(shù)初值輸出至4入η位出存儲器(23)和η入4位出存儲器(24)的4位數(shù)據(jù)地址輸入端，Y編號高m位作為寫入和讀出4位數(shù)據(jù)的首地址，-I計數(shù)器(16)將Y組值作為計數(shù)初值，在地址計數(shù)器I (14)輸出的m位地址值作用下，η入4位出存儲器(24)輸出4位數(shù)據(jù)； 在地址計數(shù)器II (15)輸出的3位地址值作用下，32 Λ 4位出存儲器(II)輸出4位數(shù)據(jù)； 當(dāng)輸出脈沖②時 在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息寫入命令階段，將32入4位出存儲器(II )輸出的4位數(shù)據(jù)寫入4入η位出存儲器(23)中； 在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取命令階段，將η入4位出存儲器(24)輸出的4位數(shù)據(jù)寫入4入32位出存儲器(III)中；在執(zhí)行模塊復(fù)位命令階段，復(fù)位命令寄存器； 當(dāng)輸出脈沖③時 地址計數(shù)器I (14)和地址計數(shù)器II (15)實施加I操作，地址計數(shù)器I (14)從Y編號高m位的計數(shù)初值開始加I ;-1計數(shù)器(16)實施減I操作；-1計數(shù)器(16)從Y組值的計數(shù)初值開始減1，當(dāng)-I計數(shù)器(16)的輸出為“O”時，發(fā)出復(fù)位信號，分別對地址計數(shù)器I (14)、地址計數(shù)器II (15)、-1計數(shù)器(16)、命令寄存器(2)和脈沖發(fā)生器(YD)實施復(fù)位操作；在執(zhí)行數(shù)據(jù)信息讀取階段，還向系統(tǒng)發(fā)出讀出數(shù)據(jù)的請求； 當(dāng)輸出脈沖④時 脈沖發(fā)生器(νπ)循環(huán)啟動脈沖，脈沖發(fā)生器(νπ)重復(fù)依次發(fā)出脈沖②，脈沖③、脈沖④； 上述m、η的取值范圍是η為32、64或128，m為3、4或5 ;當(dāng)η為32時，m=3;當(dāng)η為.64 時，m=4 ;當(dāng) η 為 128 時，m=5。
全文摘要
一種PLC輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫與時序控制器，包括命令和地址控制模塊、32入4位出存儲器、4入32位出存儲器、數(shù)據(jù)傳送控制模塊、PLC輸出映像存儲器、數(shù)據(jù)鎖存器與輸出端口和脈沖發(fā)生器；該控制器應(yīng)用FPGA設(shè)計硬連接控制電路，在內(nèi)部時序脈沖控制下自主完成輸出數(shù)據(jù)刷新、讀寫數(shù)據(jù)命令的操作；在執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入或讀出命令時，1個WR信號寫入命令和輸出軟元件Y編號和Y組值；寫入命令的第2個WR信號寫入數(shù)據(jù)，控制器按照4位一組數(shù)據(jù)逐一存儲到PLC輸出映像存儲器；數(shù)據(jù)讀出命令按照4位一組數(shù)據(jù)組織，發(fā)出讀出請求信號，系統(tǒng)響應(yīng)發(fā)出RD信號讀出數(shù)據(jù)。該控制器充分利用FPGA并行操作的功能，能自主完成讀出和寫入數(shù)據(jù)的操作。
文檔編號G05B19/05GK102929590SQ20121044375
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者蔡啟仲, 李克儉, 潘紹明, 蔣玉新, 余玲, 張煒, 黃麗敏 申請人:廣西工學(xué)院