一種替代plc和工業(yè)顯示屏的嵌入式智能顯控設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種替代PLC和工業(yè)顯示屏的嵌入式智能顯控設(shè)計方法，特別涉及利用工業(yè)嵌入式平臺替代傳統(tǒng)PLC和工業(yè)顯示屏，將二者功能合二為一的顯示控制一體化的終端設(shè)計方法。該方法利用嵌入式處理器，結(jié)合操作系統(tǒng)，配合各種顯示模塊及接口，傳輸模塊及接口，存儲模塊及接口，網(wǎng)絡(luò)模塊及接口，IO模塊及接口，模擬量輸入輸出模塊及接口，視頻采集模塊，電源理模塊等。提供一種替代PLC和工業(yè)顯示屏為組合的工業(yè)現(xiàn)場或機(jī)柜使用的嵌入式工業(yè)智能顯控終端。該終端結(jié)合了工業(yè)屏的顯示功能和PLC的控制功能，可以提供智能友好的人機(jī)交互界面，豐富的外設(shè)擴(kuò)展接口功能、具有設(shè)備集成度高，小型化，降低功耗，節(jié)約成本及可靠性高，并可以配備鋰電池實現(xiàn)移動狀態(tài)下的顯示控制等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種替代PLC和工業(yè)顯示屏的嵌入式智能顯控設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用工業(yè)嵌入式平臺替代傳統(tǒng)PLC和工業(yè)顯示屏，將二者功能合二為一的顯示控制一體化的終端設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工控技術(shù)的出現(xiàn)和推廣帶來了第三次工業(yè)革命，使工廠的生產(chǎn)速度和效率提高了300%以上。工控行業(yè)利用其產(chǎn)品和技術(shù)為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計算機(jī)。隨著社會信息化的不斷深入，關(guān)鍵性行業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)將越來越多由工控機(jī)擔(dān)當(dāng)。目前比較廣泛使用的工業(yè)控制產(chǎn)品有“PLC，變頻器，觸摸屏，伺服電機(jī)，工控機(jī)”等。這些產(chǎn)品和技術(shù)大力推廣了中國的制造業(yè)自動化進(jìn)程，為中國現(xiàn)代化的建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)?，F(xiàn)階段工控機(jī)的主要類別有:IPC (PC總線工業(yè)電腦)、PLC (可編程控制系統(tǒng))、DCS (分散型控制系統(tǒng))、FCS (現(xiàn)場總線系統(tǒng))及CNC (數(shù)控系統(tǒng))五種。在多年的生產(chǎn)實踐中，逐漸形成了PLC、DCS與IPC三足鼎立之勢。在工業(yè)控制自動化三個層次中，其核心之一的基礎(chǔ)自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷。其中PLC產(chǎn)品，在世界工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中所占比例如圖6所示
隨著嵌入式平臺性能不斷提升，應(yīng)用范圍高速擴(kuò)展。在工業(yè)控制領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的PLC相t匕，嵌入式平臺具性能強(qiáng)大、成本低廉、集成性高、交互性好、可移植大型操作系統(tǒng)，執(zhí)行復(fù)雜的運(yùn)算和圖形化，視頻化應(yīng)用和操作等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段工控領(lǐng)域十分流行并被廣泛采用的由一個或若干機(jī)械電氣部件+PLC+人機(jī)交互工業(yè)顯示屏+組態(tài)軟件形成的系統(tǒng)集成，可以很輕松的被以高性能嵌入式CPU+嵌入式操作系統(tǒng)為核心的工業(yè)智能顯控終端所替代。這種嵌入式工業(yè)智能顯控終端高度集成并擴(kuò)展了 “PLC系統(tǒng)集成”的全部功能且使之集成化、小型化、移動化、低功耗，極大的降低了成本，同時高主頻的CPU和多任務(wù)的操作系統(tǒng)大大的提升了性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于利用嵌入式處理器，結(jié)合操作系統(tǒng)，配合各種顯示模塊及接口，傳輸模塊及接口，存儲模塊及接口，網(wǎng)絡(luò)模塊及接口，IO模塊及接口，模擬量輸入輸出模塊及接口，視頻采集模塊，電源理模塊等。提供一種替代PLC和工業(yè)顯示屏為組合的工業(yè)現(xiàn)場或機(jī)柜使用的嵌入式工業(yè)智能顯控終端。該終端結(jié)合了工業(yè)屏的顯示功能和PLC的控制功能，可以提供智能友好的人機(jī)交互界面，豐富的外設(shè)擴(kuò)展接口功能、具有設(shè)備集成度高，小型化，降低功耗，節(jié)約成本及可靠性高，并可以配備鋰電池實現(xiàn)移動狀態(tài)下的顯示控制等諸多優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的上述技術(shù)目的其特征在于所述方法包括:嵌入式處理器+Android操作系統(tǒng)組成的智能平臺，該平臺包含了各種顯示模塊及接口，USB模塊及接口，3G模塊及SIM卡接口，網(wǎng)卡模塊及網(wǎng)口，TF卡接口，WIFI模塊，藍(lán)牙模塊，GPS模塊，SATA模塊及接口，攝像頭模塊，電源及電池充放電管理模塊等通用功能；數(shù)字量IO模塊及接口 ；模擬量輸入輸出模塊及接口 ；RS232及RS485模塊和接口 ；NFC模塊等。
[0005]上述的嵌入式處理器為采用ARM Cortex_A8或ARM Cortex_A9內(nèi)核的系統(tǒng)級單芯片，結(jié)合實現(xiàn)上述各個模塊接口功能的Android操作系統(tǒng)，并運(yùn)行特定的組態(tài)軟件(APP應(yīng)用程序)，通過顯示模塊輸出到不同類型的顯示設(shè)備，具備單屏、雙屏同步、雙屏異步的顯示能力。配合攝像頭模塊、IO模塊，網(wǎng)卡模塊及網(wǎng)口、WIFI模塊、3G模塊可以完成實時監(jiān)控顯示、管理操作、同步傳輸和實時存儲等系列動作，完成顯控?zé)o縫結(jié)合。
[0006]上述的數(shù)字量輸入輸出模塊及接口包含32路的3V與5V，3V與24V的隔離緩沖能力，并能兼容TTL和COMS電平及各種工業(yè)現(xiàn)場IO電平。同時該輸入輸出模塊還包含8路帶光耦隔離的數(shù)字量輸入輸出管腳，提供工業(yè)環(huán)境下的隔離抗干擾能力。
[0007]上述的模擬量輸入輸出模塊及接口包含了 16路的12位模擬量輸入通道及8路16位精度的2.7V至5.5V峰峰值的模擬量輸出通道。可滿足工業(yè)現(xiàn)場的傳感器信號采集，模擬量輸出控制等一系列功能。
[0008]上述的RS232及RS485模塊及接口包含了支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的RS232和RS485接口，能與各種串口設(shè)備相連及進(jìn)行全雙工或者半雙工的數(shù)據(jù)傳輸。
[0009]上述的NFC 模塊為支持 IS0/IEC 14443A/MIFARE ；IS0/IEC 14443B 標(biāo)準(zhǔn)的近場無線通信模塊及天線。
[0010]本發(fā)明將上述的各個模塊功能集成在一起實現(xiàn)了替代工業(yè)現(xiàn)場及各種工業(yè)控制柜的PLC+液晶屏組合，大大降低了成本，減小了體積和能耗，增加了移動性和斷電情況下的續(xù)航操作模式。
[0011]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)方框圖；
圖2是本發(fā)明的嵌入式平臺部分方框圖；
圖3是本發(fā)明的數(shù)字IO輸入輸出方框圖；
圖4是本發(fā)明的模擬量輸入輸出方框圖；
圖5是本發(fā)明的NFC模塊方框圖；
圖6是本發(fā)明提供的說明書里，技術(shù)背景部分，所提到的傳統(tǒng)PLC產(chǎn)品在世界工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中所占比例的柱形圖。旨在形象地說明傳統(tǒng)PLC產(chǎn)品在世界工業(yè)的比重，從而突顯本發(fā)明替代傳統(tǒng)PLC產(chǎn)品，對世界工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的重要影響；
圖中:
1、嵌入式處理器2、LCD 3、USB 4、3G+S頂卡5、網(wǎng)卡+網(wǎng)口
6、TF卡7、WIFI 8、藍(lán)牙模塊9、GPS模塊10、SATA 11、攝像頭 12、電源及電池13、嵌入式處理器+Android操作系統(tǒng)智能顯控平臺 14、光軸轉(zhuǎn)接器15、隔離數(shù)字輸入輸出16、電平轉(zhuǎn)接緩沖 17、IO接口 18、AD轉(zhuǎn)換芯片19、DA轉(zhuǎn)換芯片20、模擬量輸入 21、模擬量輸出22、NFC模塊23、NFC天線
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和典型實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0013]本發(fā)明的目的其特征在于所述的總體結(jié)構(gòu)(圖1)方法包含新型嵌入式平臺(圖2)，新型的數(shù)字IO輸入輸出模塊(圖3)，新型的模擬量輸入輸出模塊(圖4)，新型的NFC模塊(圖5)
所述的新型嵌入式平臺(13)采用ARM-CorexA8/ARM_CortexA9內(nèi)核嵌入式處理器(I)。該處理器主頻800 GHz以上，具備OpenVG 1.1 & OpenGL ES 2.0，VFPU矢量浮點(diǎn)運(yùn)算單元，ARM NEON SMD 媒體加速器，32K Instruction/Data Cache, 256K L~2 Cache ；
包含IXD (2)，可支持并行IXD屏幕接口(支持?jǐn)?shù)字RGB565，或666接口)；
包含 USB (3)，支持 USB2.0、USB Host、USB Device、Mini USB 等接口 ；
3G和SM卡接口，支持GSM、WCDMA等模式；
網(wǎng)卡模塊及網(wǎng)口(5)，支持百兆以太網(wǎng)傳輸；
TF卡(6)，支持2G、4G、8G、16G、32G等多種容量TF卡。
[0014]WIFI (7),支持 802.llb/g/n 無線通信；
藍(lán)牙模塊(8)，支持A2DP和數(shù)據(jù)傳輸；
GPS 模塊(9)；
SATA (10)，支持大容量高速SATA硬盤，可以本地存儲大規(guī)模數(shù)據(jù)。
[0015]攝像頭(11);支持CMOS攝像頭、也可支持聞清|旲擬攝像頭；
電源及電池(12);可以使用電源直接供電，也可采用電池供電，為設(shè)備提供移動能力。
[0016]新型嵌入式平臺(13)通過3V數(shù)字信號連接光電轉(zhuǎn)換器(14)再連接到數(shù)字輸入輸出實現(xiàn)隔離IO功能(15);也可通過3V數(shù)字信號連接電平轉(zhuǎn)換緩沖(16)繼而通過IO接口輸入或輸出5V/24V數(shù)字信號。
[0017]新型嵌入式平臺(13)通過AD轉(zhuǎn)換芯片(18)實現(xiàn)模擬量的輸入(20)，通過DA轉(zhuǎn)換芯片(19)實現(xiàn)模擬量的輸出(21)。
[0018]新型嵌入式平臺(13)通過NFC模塊(22)向NFC天線發(fā)送或接收信號實現(xiàn)NFC功倉泛。
【權(quán)利要求】
1.一種替代PLC和工業(yè)顯示屏的嵌入式智能顯控設(shè)計方法，其特征在于所述智能顯控終端基于ARM Cotex-A8嵌入式處理器。
2.如權(quán)利要求1所述的智能顯控終端，其特征在于所述終端包含核心系統(tǒng)，各種顯示模塊及接口，USB模塊及接口，3G模塊及SIM卡接口，網(wǎng)卡模塊及網(wǎng)口，TF卡接口，WIFI模塊，藍(lán)牙模塊，GPS模塊，SATA模塊及接口，IO模塊及接口，模擬量輸入輸出模塊及接口，攝像頭模塊，電源及電池充放電管理模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的智能顯控終端，其特征在于所述的終端采用Android操作系統(tǒng)軟件，該操作系統(tǒng)軟件包含如權(quán)利要求2中的各個模塊對應(yīng)的驅(qū)動程序及軟件功能。
4.如權(quán)利要求1所述的智能顯控終端，其特征在于可以替代工業(yè)現(xiàn)場使用的PLC實現(xiàn)工業(yè)上的輸入輸出IO的控制和模擬量的輸入輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的智能顯控終端，其特征在于可以替代工業(yè)現(xiàn)場使用的液晶屏實現(xiàn)界面的編程，接口功能的編程設(shè)置，控制功能的實現(xiàn)。
【文檔編號】G05B19/042GK103869726SQ201210550754
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】劉金權(quán), 陳志煒 申請人:上海赤炫信息科技有限公司