一種支持工業(yè)以太網(wǎng)的可編程控制器集成設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種支持工業(yè)以太網(wǎng)的可編程控制器集成設(shè)備，包括ARM處理器單元，其特征在于：ARM處理器單元分別連接電源模塊、RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、CAN-Open協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、普通速度GPIO交互模塊、脈沖捕捉GPIO交互模塊及以太網(wǎng)通信芯片單元，電源模塊又分別連接RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、CAN-Open協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、普通速度GPIO交互模塊、脈沖捕捉GPIO交互模塊及以太網(wǎng)通信芯片單元，以太網(wǎng)通信芯片單元與以太網(wǎng)接口相連。本實(shí)用新型提供的設(shè)備能在集成現(xiàn)有大部分可編程控制器實(shí)施案例需求的同時(shí)，附加以太網(wǎng)功能，縮小應(yīng)用體積達(dá)到52％以上。
【專利說(shuō)明】一種支持工業(yè)以太網(wǎng)的可編程控制器集成設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種支持以太網(wǎng)通信的高集成度可編程控制器(PLC)可通信工業(yè)控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的通信與控制系統(tǒng)中，作為生產(chǎn)線控制終端與整個(gè)系統(tǒng)的交互設(shè)備使用。

【背景技術(shù)】
[0002]可編程控制器(PLC)產(chǎn)品廣泛用于工業(yè)自動(dòng)化控制現(xiàn)場(chǎng)，為各種自動(dòng)化控制設(shè)備提供安全可靠的解決方案，滿足了當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。隨著工業(yè)以太網(wǎng)(一種基于以太網(wǎng)，符合IEEE802.3和TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，技術(shù)上與商用以太網(wǎng)兼容)的興起，具有工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能的PLC控制技術(shù)及解決方案迅速崛起，由于這種針對(duì)多種工業(yè)應(yīng)用的新技術(shù)更加適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，因而獲得了廣泛的運(yùn)用。
[0003]現(xiàn)有市場(chǎng)上具有工業(yè)以太網(wǎng)功能的PLC工控產(chǎn)品，由于考慮支持該功能較晚，力口之原來(lái)設(shè)備還需添加很多的附加功能，在設(shè)計(jì)上采用了粗放式的設(shè)計(jì)理念。大多在資源分配、控制信號(hào)精度、占用體積等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域存在缺陷。為了滿足不同需求，在原有設(shè)備基礎(chǔ)上附加各種模塊，使得現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的工控系列產(chǎn)品套裝過(guò)于臃腫，與一體化多功能的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求背道而馳。
[0004]專利201120166886.9提供了一種PLC以太網(wǎng)通信模件，具有PLC外擴(kuò)方式的以太網(wǎng)功能。但內(nèi)部包括了 FPGA、RAM、CF卡等繁雜的兼容性設(shè)備，不能有效的達(dá)到節(jié)約工程成本，減少外部設(shè)備與安裝空間的目的。
[0005]專利201220398628.8提供了一種PLC(電力線載波)設(shè)備的系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用方案，雖然芯片設(shè)計(jì)上有類似的以太網(wǎng)性能優(yōu)化，但該設(shè)備即無(wú)法適合PLC(可編程控制器)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境，也沒(méi)有提出在存儲(chǔ)性能及芯片集成度的優(yōu)化細(xì)節(jié)。
[0006]論文《以太網(wǎng)在PLC通信中的應(yīng)用》的內(nèi)容涉及了一種可編程控制器，其主要以外接模塊應(yīng)用案例為主，與前文表述的粗放式設(shè)計(jì)理念基本一致，并未做相應(yīng)的優(yōu)化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是精簡(jiǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提高PLC使用效率。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供了一種支持工業(yè)以太網(wǎng)的可編程控制器集成設(shè)備，包括ARM處理器單元，其特征在于:ARM處理器單元分別連接電源模塊、RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、CAN-Open協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、普通速度GP10交互模塊、脈沖捕捉GP10交互模塊及以太網(wǎng)通信芯片單元，電源模塊又分別連接RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、CAN-Open協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、普通速度GP10交互模塊、脈沖捕捉GP10交互模塊及以太網(wǎng)通信芯片單元，以太網(wǎng)通信芯片單元與以太網(wǎng)接口相連。
[0009]本實(shí)用新型涉及一種支持以太網(wǎng)通信功能的PLC可通信工業(yè)控制系統(tǒng)，既可精簡(jiǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提高PLC使用效率，又能滿足信息通過(guò)有線以太網(wǎng)系統(tǒng)與相關(guān)設(shè)備進(jìn)行交互的功能，滿足了新一代PLC工控產(chǎn)品精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化布局的要求。本實(shí)用新型提供的設(shè)備能在集成現(xiàn)有大部分可編程控制器實(shí)施案例需求的同時(shí)，附加以太網(wǎng)功能，縮小應(yīng)用體積達(dá)到52%以上。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型提供的一種支持工業(yè)以太網(wǎng)的可編程控制器集成設(shè)備的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]為使本實(shí)用新型更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0012]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種支持工業(yè)以太網(wǎng)的可編程控制器集成設(shè)備包括:型號(hào)為Cortex-M3或Cortex_M4的ARM處理器、電源模塊、以太網(wǎng)通信芯片單元、以太網(wǎng)接口(例如RJ45接口)、RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、CAN-Open協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、普通速度GP10交互模塊、脈沖捕捉GP10交互模塊(高速)等。
[0013]系統(tǒng)工作流程為:系統(tǒng)啟動(dòng)并初始化完成后，按照控制器與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)線上的交互要求控制高速GP10或普通速度的GP10產(chǎn)生具體的控制動(dòng)作。系統(tǒng)與生產(chǎn)線交互工作的同時(shí)，及時(shí)響應(yīng)通過(guò)RS232、RS485、CAN-Open、以太網(wǎng)等上位機(jī)設(shè)備發(fā)出的通信信號(hào)，并做出適當(dāng)?shù)慕换シ磻?yīng)以控制現(xiàn)有生產(chǎn)線的工作狀態(tài)。
[0014]上述PLC (工業(yè)控制)系統(tǒng)各個(gè)組成部分的具體功能如下所述:
[0015]1、以太網(wǎng)通信芯片:支持IEEE 802.3協(xié)議的10M/100M以太網(wǎng)通信芯片；
[0016]2、電源模塊:支持220VAC轉(zhuǎn)24VDC/12VDC/5VDC/3.3VDC電源模塊，為所有系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備提供電源支持；
[0017]3、RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能模塊:為系統(tǒng)提供RS232協(xié)議通信信號(hào)解析功能；
[0018]4、RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能模塊:為系統(tǒng)提供RS485協(xié)議通信信號(hào)解析功能；
[0019]5、CAN-Open協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能模塊:為系統(tǒng)提供RS485協(xié)議通信信號(hào)解析功能；
[0020]6、普通速度GP10:包括繼電器(3Hz以下)與晶體管/M0S管設(shè)備(ΙΚΗζ)的普通速度輸出響應(yīng)以及外部普通速度輸入響應(yīng)；
[0021]7、高速GP10:包括晶體管/M0S管設(shè)備(ΙΚΗζ?ΙΟΟΚΗζ)的高速輸出響應(yīng)以及外部高速輸入響應(yīng)。
[0022]本實(shí)施案例中，PLC (工業(yè)控制)系統(tǒng)的軟件流程部分與現(xiàn)有普通PLC工控產(chǎn)品基本一致，系統(tǒng)在被提供外部電源后依次首先初始化整個(gè)系統(tǒng)。然后進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，按照工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求操作對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備，并對(duì)接入的輸入響應(yīng)信號(hào)做出反饋。當(dāng)上位機(jī)通過(guò)本PLC支持的外部通信協(xié)議進(jìn)行通信時(shí)，及時(shí)做出相應(yīng)的回復(fù)與操作。
[0023]本實(shí)用新型相對(duì)于其他的PLC設(shè)備，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)構(gòu)成應(yīng)用單片ARM芯片，實(shí)現(xiàn)了原來(lái)分別需要由FPGA、ARM、RAM、FLASH以及適當(dāng)?shù)鸟詈细綦x設(shè)備等配合工作才能完成的支持以太網(wǎng)通信功能的各種工業(yè)控制需求，可以減小到較為簡(jiǎn)潔的產(chǎn)品配置。有足夠的空間去優(yōu)化產(chǎn)品外觀，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0024]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施案例，并不用以限制實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)做出任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種支持工業(yè)以太網(wǎng)的可編程控制器集成設(shè)備，包括ARM處理器單元，其特征在于:ARM處理器單元分別連接電源模塊、RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、CAN-Open協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、普通速度GP1交互模塊、脈沖捕捉GP1交互模塊及以太網(wǎng)通信芯片單元，電源模塊又分別連接RS232協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、CAN-Open協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、普通速度GP1交互模塊、脈沖捕捉GP1交互模塊及以太網(wǎng)通信芯片單元，以太網(wǎng)通信芯片單元與以太網(wǎng)接口相連。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK204116926SQ201420542776
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】琚長(zhǎng)江, 薛吉, 滕宇, 侯金華, 程睿遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:上海電器科學(xué)研究院, 上海電器科學(xué)研究所（集團(tuán)）有限公司