[實用新型]用于可編程控制器PLC的自動控制系統的模擬量采集塊

無效

• 申請號: 200920256517.1
• 申請日: 2009-11-13
• 公開（公告）號: CN201532564U
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 朱杰;沈智廣;錢營鋒;何洪煒
• 申請（專利權）人: 無錫科思電子科技有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙) 32227
• 代理人: 顧吉云

(一)技術領域

本實用新型涉及工業自動化領域，具體為應用于可編程控制器PLC的自動控制系統的模擬量采集塊。

(二)背景技術

目前，可編程控制器(PLC)控制系統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、環保及文化娛樂等各個行業。其中，在工業行業應用中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量(Analog)，為了使可編程控制器處理模擬量，必須通過模擬量采集模塊(A/D轉換模塊)將模擬量(Analog)轉換為數字量(Digital)傳送給PLC進行處理；一般PLC制造商生產配套的模擬量采集模塊(即A/D轉換模塊)，見圖1，模擬量采集塊5將采集到的模擬量數據通過PLC內部數據總線12送給PLC本體4，PLC本體4通過內部數據總線12接收模擬量數據，從而使PLC本體4實現對模擬量的采集，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。基于成本因素，很多電子產品制造商開發了低成本的A/D轉換模塊，利用485通訊方式將模擬量采集模塊采集到的模擬量數據傳送給PLC，見圖2，模擬量采集模塊5采集到的模擬量數據通過RS485通訊口11傳送給PLC本體4，PLC本體4通過RS485通訊口6接收模擬量數據，從而使PLC本體4實現對模擬量的采集，但在這種情況下，采用485通訊方式會占用PLC本體4自帶的RS485通訊口，無法將RS485通訊口6用于與其它設備的聯網控制，使PLC的通訊功能受到很大限制，12為內部數據線。

(三)發明內容

針對上述問題，本實用新型提供了應用于可編程控制器PLC的自動控制系統的模擬量采集塊，其成本低，且在使用過程中不會占用PLC通訊口，保證PLC的正常通訊功能。

其技術方案是這樣的：模擬量采集塊與PLC本體通過通訊線連接，其特征在于：其硬件電路中包括兩個高速輸出口，PLC本體自帶高速輸入口，所述兩個高速輸出口，包括時鐘信號輸出口和數據信號輸出口；所述時鐘信號輸出口通過通訊-時鐘線與PLC本體的時鐘信號輸入口連接；所述數據信號輸出口通過通訊-數據線與PLC本體的數據信號輸入口連接；

所述高速輸出口開關頻率不低于1khz，PLC本體4的高速輸入口其開關頻率不低于1khz。

采用上述結構的本實用新型，其成本低，且不會占用PLC本體的RS485通訊口，保證了PLC本體與其它設備的聯網控制，增強了PLC的通訊功能。

(四)附圖說明

圖1為一般PLC制造商配套提供的模擬量采集模塊原理圖；

圖2為采用485通訊口連接的模擬量采集模塊原理圖；

圖3為本實用新型模擬量集體模塊原理圖。

(五)具體實施方式

見圖3，本實用新型模擬量采集塊5與PLC本體4通過通訊線連接，模擬量采集塊5硬件電路中包括兩個高速輸出口。兩個高速輸出口，包括時鐘信號輸出口9和數據信號輸出口10；時鐘信號輸出口9通過通訊-時鐘線2與PLC本體4的時鐘信號輸入口7連接；數據信號輸出口10通過通訊-數據線3與PLC本體4的數據信號輸入口8連接。圖中，模擬量采集塊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，可用于與其它設備的聯網控制。

系統工作時，模擬量采集塊5每發送一個時鐘信號的同時向PLC本體4改善一位數據信號，PLC本體4每收到一個時鐘信號的同進接收一位數據信號，從而實現模擬量采集模塊5向PLC本體4的數據傳送。模擬量采集模塊5向PLC本體4發送的每一個數據包均包括通道地址及其對應通道的數據(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據進行解析，即可得到所需通道數據，其解析的方法需由模擬量采集模塊發送的數據包格式來確定，各個通道的數據包傳輸之間需要一定時間間隔。

高速輸出口開關頻率不低于1khz，由于PLC本體4均自帶高速輸入口，其開關頻率不低于1khz。

當模擬量采集模塊采集多通道數據信息時，比如一個模擬量采集模塊采集24通道模擬量數據，則在模擬量采集模塊向PLC本體發送的數據信息中疊加24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24通道模擬量數據，從而實現多通道模擬量數據的采集。為了正確、可靠的解析模擬量采集模塊上傳給PLC的數據信息，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產生的時鐘信號中斷中讀取數據信號的值，由于一個完整的數據包包括通道地址及其對應通道的數據，24路的通道地址是5位二進制數，如果通道數據約定為16位整型數據，則一個完整的數據包的位數應該是21位，如果進一步約定數據包格式為先通道地址，后通道數據，則PLC所得前5位就是通道地址，后16位就是對應通道數據，模擬量采集模塊5需要把同一個數據包上傳兩次，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的第一位數據，即通道地址的第一位數據，故設計在PLC本體4的定時中斷中完成對接收數據的解析，PLC本體4在接收完兩次同一個數據包(42位)后立即開啟定時中斷。在定時中斷中對所接受到得數據包進行校驗，對通過校驗的數據包使用邏輯運算便可獲得通道地址及其通道數據，注意，定時中斷的時間應小于各個通道數據包傳輸的時間間隔。以下舉例說明，假設每一位數據傳輸時間設置為1ms，每個數據包(傳輸兩次)之間間隔10ms，定時中斷設置為6ms，則可知21位數據包傳輸兩次時間為42ms，進一步假設PLC本體4在模擬量采集模塊5傳輸第7位的時候上電，則PLC經過6次數據校驗判斷即可獲得正確的數據包。通過實踐證明，無論PLC在何時上電，經過多次數據校驗均可快速獲得正確的數據信息。