專利名稱：基于嵌入式處理器的分布式工控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電氣控制領域，尤其是一種基于嵌入式處理器的分布式エ控系統(tǒng)。
背景技術：
エ業(yè)生產過程流程長、現(xiàn)場機電設備多，往往既有強電，又有弱電；既有模擬量，又有數(shù)字量和開關量，并且生產現(xiàn)場エ況和控制對象復雜，生產環(huán)境條件較惡劣。目前用于エ業(yè)生產現(xiàn)場控制的主要有兩種エ控機(IPC)和PLC，IPC由于運行速度快、各種硬件I/O接ロ資源豐富，并且可有現(xiàn)成的各種操作系統(tǒng)支持，因此目前仍廣泛用于各種生產現(xiàn)場、復雜 對象的現(xiàn)場控制，IPC的缺點是成本較高、并且CPU需用風扇降溫，從而較低了 IPC的可靠性；而PLC組合靈活，已用于各種機電設備和生產過程控制，但目前PLC控制器和觸摸顯示屏往往是分開的，另外PLC組合經常造成系統(tǒng)硬件資源多余，從而增加了系統(tǒng)構建成本。因此為了適應各種小型機電設備和簡單生產過程的控制，需要一種系統(tǒng)硬件資源簡單化、成本最低廉，可根據現(xiàn)場電機設備的數(shù)量靈活增減系統(tǒng)硬件資源，并集現(xiàn)場實時控制和人機操作界面于一體的新型エ控系統(tǒng)。
發(fā)明內容本實用新型針對現(xiàn)有技術的不足，提供了一種基于嵌入式處理器的分布式エ控系統(tǒng)。為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用的技術方案為—種基于嵌入式處理器的分布式エ控系統(tǒng)由一個主控制系統(tǒng)和多個從控制系統(tǒng)組成，主控制系統(tǒng)和從控制系統(tǒng)通過總線相互連接。主控制系統(tǒng)包括主控制板、嵌入式主處理器模塊、IXD觸摸顯示器、CANBUS驅動模塊、SD卡模塊、RS485模塊、USB接ロ模塊、RS232模塊、以太網模塊和第一直流電源模塊，主控制系統(tǒng)硬件采用模塊化結構，嵌入式主處理器模塊通過雙排接插件與主控制板連接，IXD觸摸顯示器通過FPC線與主控制板連接，CANBUS驅動模塊通過SPI接ロ與嵌入式主處理器模塊連接，以太網模塊通過ISA接ロ與嵌入式主處理器模塊連接，RS485模塊通過TTL-RS485電平轉換芯片與嵌入式主處理器模塊的一路異步串行ロ USARTl連接，RS232模塊通過TTL-RS232電平轉換芯片與嵌入式主處理器模塊的另一路異步串行ロ USART2連接，SD卡模塊通過MMC總線與嵌入式主處理器模塊連接，USB接ロ模塊通過USB總線與嵌入式主處理器模塊連接，第一直流電源模塊與主控制板連接。每個從控制系統(tǒng)結構相同，從控制系統(tǒng)包括從控制板、協(xié)處理器模塊、8路開關量輸入、8路開關量輸出、8路模擬量輸入、8路模擬量輸出和第二直流電源模塊，從控制系統(tǒng)硬件采用模塊化結構，協(xié)處理器模塊通過雙排接插件與從控制板連接，CANBUS驅動模塊與協(xié)處理器模塊連接，RS485模塊通過TTL-RS485電平轉換芯片與協(xié)處理器模塊的一路異步串行ロ USARTO連接，RS232模塊通過TTL-RS232電平轉換芯片與協(xié)處理器模塊的另一路異步串行ロ USARTl連接，8路開關量輸入與協(xié)處理器模塊連接，8路開關量輸出與協(xié)處理器模塊連接，8路模擬量輸入與協(xié)處理器模塊連接，8路模擬量輸出與協(xié)處理器模塊連接。第二直流電源模塊與從控制板連接。嵌入式主處理器模塊選用S3C2440、PXA270、AT9261三款處理器為核心的三種模塊，用于實現(xiàn)整個分布式系統(tǒng)的運行管理和控制；IXD觸摸顯示器為4. 2寸至19寸的TFT真彩數(shù)字屏并結合相應尺寸的電阻式觸摸屏；CANBUS驅動模塊選用NXP半導體公司的型號為MCP2515芯片；以太網模塊電路選用DAVIC0M公司的型號為DM9000芯片；RS485模塊的電平轉換芯片選用MAX頂公司的型號為MAX3430芯片，RS232模塊的電平轉換芯片選用MAX頂公司的型號為MAX232芯片；協(xié)處理器模塊選用MC9S08AW32、TMS320F2801、STM32F103為核心的三種最小MCU板，用于從控制系統(tǒng)的數(shù)據采集與處理，并將處理的結果標準化后傳送給主控制系統(tǒng)；8路開關量輸入模塊選用FAIRCHILD公司的型號為F0D053光耦和TAKAMISAWA公司的型號為NY24W-K繼電器；8路開關量輸出選用FAIRCHILD公司的型號為F0D053光耦和TAKAMISAWA公司的型號為NY24W-K繼電器；8模擬量輸入模塊選用TI公司的型號為ADS1100芯片；8模擬量輸出模塊選用TI公司的型號為DAC7571和DAC8568芯片；直流電源模塊選用國家半導體公司的型號分別為LM78M12、LM1117-3. 3V、LM1117_2. 5V、LM1117_1. 2V 芯片以及摩托羅拉公司的型號為MC33063芯片。本實用新型所具有的有益效果是系統(tǒng)采用分布式結構，從控制系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)可以靈活調整，簡化了系統(tǒng)硬件的開發(fā)流程。主控制系統(tǒng)和從控制系統(tǒng)硬件組成模塊化處理，并且提供多種模塊組成方案，相同模塊采用相同的接ロ，簡化了硬件的設計并降低了調試難度；利用上述分布式エ控系統(tǒng)硬件平臺的可調整性，可以大大提高系統(tǒng)的性價比；由于可更換的模塊采用相同的硬件接ロ，在選擇不同處理器平臺時，降低了驅動開發(fā)人員移植驅動程序的難度；這樣的方法有效的提高系統(tǒng)開發(fā)效率，有利于產品快速投向市場。

圖I為本使用新型的系統(tǒng)拓撲結構示意圖；圖2.主控制系統(tǒng)示意圖；圖3.從控制系統(tǒng)示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實例對本實用新型進ー步說明。如圖I所不,一種基于嵌入式處理器的分布式エ控系統(tǒng)由一個主控制系統(tǒng)和多個從控制系統(tǒng)組成，主控制系統(tǒng)和從控制系統(tǒng)通過總線相互連接。如圖2所示，主控制系統(tǒng)包括主控制板、嵌入式主處理器模塊、IXD觸摸顯示器、CANBUS驅動模塊、SD卡模塊、RS485模塊、USB接ロ模塊、RS232模塊、以太網模塊和第一直流電源模塊，主控制系統(tǒng)硬件采用模塊化結構，嵌入式主處理器模塊通過雙排接插件與主控制板連接，IXD觸摸顯示器通過FPC線與主控制板連接，CANBUS驅動模塊通過SPI接ロ與嵌入式主處理器模塊連接，以太網模塊通過ISA接ロ與嵌入式主處理器模塊連接，RS485模塊通過TTL-RS485電平轉換芯片與嵌入式主處理器模塊的一路異步串行ロ USARTl連接，RS232模塊通過TTL-RS232電平轉換芯片與嵌入式主處理器模塊的另一路異步串行ロUSART2連接，SD卡模塊通過MMC總線與嵌入式主處理器模塊連接，USB接ロ模塊通過USB總線與嵌入式主處理器模塊連接，第一直流電源模塊與主控制板連接。如圖3所示，每個從控制系統(tǒng)結構相同，從控制系統(tǒng)包括從控制板、協(xié)處理器模塊、8路開關量輸入、8路開關量輸出、8路模擬量輸入、8路模擬量輸出和第二直流電源模塊，從控制系統(tǒng)硬件采用模塊化結構，協(xié)處理器模塊通過雙排接插件與從控制板連接，CANBUS驅動模塊與協(xié)處理器模塊連接，RS485模塊通過TTL-RS485電平轉換芯片與協(xié)處理器模塊的一路異步串行ロ USARTO連接，R S232模塊通過TTL-RS232電平轉換芯片與協(xié)處理器模塊的另一路異步串行ロ USARTl連接，8路開關量輸入與協(xié)處理器模塊連接，8路開關量輸出與協(xié)處理器模塊連接，8路模擬量輸入與協(xié)處理器模塊連接，8路模擬量輸出與協(xié)處理器模塊連接。第二直流電源模塊與從控制板連接。嵌入式主處理器模塊選用S3C2440、PXA270、AT9261三款處理器為核心的三種模塊，用于實現(xiàn)整個分布式系統(tǒng)的運行管理和控制；IXD觸摸顯示器為4. 2寸至19寸的TFT真彩數(shù)字屏并結合相應尺寸的電阻式觸摸屏；CANBUS驅動模塊選用NXP半導體公司的型號為MCP2515芯片；以太網模塊電路選用DAVIC0M公司的型號為DM9000芯片；RS485模塊的電平轉換芯片選用MAX頂公司的型號為MAX3430芯片，RS232模塊的電平轉換芯片選用MAX頂公司的型號為MAX232芯片；協(xié)處理器模塊選用MC9S08AW32、TMS320F2801、STM32F103為核心的三種最小MCU板，用于從控制系統(tǒng)的數(shù)據采集與處理，并將處理的結果標準化后傳送給主控制系統(tǒng)；8路開關量輸入模塊選用FAIRCHILD公司的型號為F0D053光耦和TAKAMISAWA公司的型號為NY24W-K繼電器；8路開關量輸出選用FAIRCHILD公司的型號為F0D053光耦和TAKAMISAWA公司的型號為NY24W-K繼電器；8模擬量輸入模塊選用TI公司的型號為ADS1100芯片；8模擬量輸出模塊選用TI公司的型號為DAC7571和DAC8568芯片；直流電源模塊選用國家半導體公司的型號分別為LM78M12、LM1117-3. 3V、LM1117_2. 5V、LM1117_1. 2V芯片以及摩托羅拉公司的型號為MC33063芯片。一種基于嵌入式處理器的分布式エ控系統(tǒng)其基本工作流程是通過IXD觸摸顯示器輸入操作命令，主控制系統(tǒng)將操作命令數(shù)據打包并通過總線發(fā)送給指定的從控制系統(tǒng)，從控制系統(tǒng)接收到數(shù)據包后，解析出數(shù)據包中的操作命令后做相應的命令操作。控制系統(tǒng)將操作過程通過總線實時傳送給主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)將反饋的數(shù)據通過LCD觸摸顯示器顯示給用戶。新加入的從控制系統(tǒng)通過總線廣播方式向主控制系統(tǒng)申請一個地址，主控制系統(tǒng)接收到請求后生成ー個新地址，通過總線廣播方式將新地址分配給新加入的從控制系統(tǒng)。
權利要求1.基于嵌入式處理器的分布式工控系統(tǒng)，其特征在于由一個主控制系統(tǒng)和多個從控制系統(tǒng)組成，主控制系統(tǒng)和從控制系統(tǒng)通過總線相互連接； 主控制系統(tǒng)包括主控制板、嵌入式主處理器模塊、IXD觸摸顯示器、CANBUS驅動模塊、SD卡模塊、RS485模塊、USB接口模塊、RS232模塊、以太網模塊和第一直流電源模塊，主控制系統(tǒng)硬件采用模塊化結構，嵌入式主處理器模塊通過雙排接插件與主控制板連接，IXD觸摸顯示器通過FPC線與主控制板連接，CANBUS驅動模塊通過SPI接口與嵌入式主處理器模塊連接，以太網模塊通過ISA接口與嵌入式主處理器模塊連接，RS485模塊通過TTL-RS485電平轉換芯片與嵌入式主處理器模塊的一路異步串行口 USARTl連接，RS232模塊通過TTL-RS232電平轉換芯片與嵌入式主處理器模塊的另一路異步串行口 USART2連接，SD卡模塊通過MMC總線與嵌入式主處理器模塊連接，USB接口模塊通過USB總線與嵌入式主處理器模塊連接，第一直流電源模塊與主控制板連接； 每個從控制系統(tǒng)結構相同，從控制系統(tǒng)包括從控制板、協(xié)處理器模塊、8路開關量輸入、8路開關量輸出、8路模擬量輸入、8路模擬量輸出和第二直流電源模塊，從控制系統(tǒng)硬件采用模塊化結構，協(xié)處理器模塊通過雙排接插件與從控制板連接，CANBUS驅動模塊與協(xié)處理器模塊連接，RS485模塊通過TTL-RS485電平轉換芯片與協(xié)處理器模塊的一路異步串行口USARTO連接，RS232模塊通過TTL-RS232電平轉換芯片與協(xié)處理器模塊的另一路異步串行口 USARTl連接，8路開關量輸入與協(xié)處理器模塊連接，8路開關量輸出與協(xié)處理器模塊連接，8路模擬量輸入與協(xié)處理器模塊連接，8路模擬量輸出與協(xié)處理器模塊連接，第二直流電源模塊與從控制板連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于嵌入式處理器的分布式工控系統(tǒng)，現(xiàn)有技術硬件系統(tǒng)復雜，成本高，本實用新型基于嵌入式處理器的分布式工控系統(tǒng)通過LCD觸摸顯示器輸入操作命令，主控制系統(tǒng)將操作命令數(shù)據打包并通過總線發(fā)送給指定的從控制系統(tǒng)，從控制系統(tǒng)接收到數(shù)據包后，解析出數(shù)據包中的操作命令后做相應的命令操作?？刂葡到y(tǒng)將操作過程通過總線實時傳送給主控制系統(tǒng)，主控制系統(tǒng)將反饋的數(shù)據通過顯示器顯示給用戶。新加入的從控制系統(tǒng)通過總線廣播方式向主控制系統(tǒng)申請一個地址，主控制系統(tǒng)接收到請求后生成一個新地址，通過總線廣播方式將新地址分配給新加入的從控制系統(tǒng)。本實用新型降低了硬件開發(fā)調試難度，增加了系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低了成本。
文檔編號G05B19/418GK202522911SQ20122014439
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權日2012年4月9日
發(fā)明者王文皓, 蔡步森, 鄒宏, 高明煜, 黃繼業(yè) 申請人:杭州電子科技大學