[發明專利]一種基于SOPC技術的PLC協同控制器

在審

• 申請號: 201410622458.0
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN105629863A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 李福霞
• 申請（專利權）人: 李福霞
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明具體地涉及一種基于SOPC技術的PLC協同控制器。

背景技術

由于傳統硬件PLC技術對外封閉，各個生產廠商的PLC硬件平臺各不相同，支持的PLC語言也不相同，而且相互之間通信的協議和總線也完全不同。因此，隨著計算機技術的發展，人們已經逐漸認識到硬件PLC的通用性、兼容性和拓展性不好正在制約著PLC的快速發展。同時，隨著卷煙工業新一輪的技改，大量新型煙草制絲設備從德國HAUNI、意大利Garbuio等國外煙機設備公司引進，設備廠家對于關鍵設備的PLC程序采取了技術封鎖甚至加密等手段。因此，對于煙機功能改進，需要尋求一種新的解決方案來突破傳統PLC內部程序封鎖以及外部通用性、兼容性差等問題。

過去，傳統的PLC控制單一，而且邏輯控制器的開發多基于ASIC設計的硬件平臺，而近年來出現的可編程片上系統(SOPC)解決方案得到了業界廣泛的重視并迅速發展。

發明內容

本發明就是為了克服傳統PLC兼容性和可擴展性差、性價比低等缺點，同時為了突破新型煙機設備PLC程序加密、二次開發難度高等問題，彌補現有技術的不足，提出一種基于SOPC技術的PLC協同控制器；本發明具有體系結構開放、開發移植簡單以及可擴展性高等優點，能較好地滿足現代工業卷煙生產自動化的要求。

為實現本發明的上述目的，本發明采用如下技術方案。

本發明一種基于SOPC技術的PLC協同控制器，包括協同控制器模塊、PLC運行系統模塊；其結構要點是：所述協同控制器通過RS232連接轉換電路，所述轉換電路連接RS485通訊模塊，所述RS485通訊模塊連接CP341，所述CP341連接PLC運行系統模塊；所述協同控制器外部連接有外部I/O接口模塊，所述PLC運行系統模塊外部連接有外部I/O接口模塊。

作為本發明的一種優選方案，所述協同控制器模塊采用基于SOPC運行系統的FPGA模塊；所述FPGA模塊采用CycloneIIEP2C35系列FPGA，其內部具有35000個邏輯單元，672個引腳，提供475個自定義I/O接口，并支持NiosII嵌入式軟核處理器。

進一步地，所述軟核處理器采用基于RISC技術的32位嵌入式處理器NiosII。

作為本發明的另一種優選方案，所述基于SOPC技術的PLC協同控制器包括上位機和下位機兩部分；其中所述上位機部分采用基于SOPC虛擬PLC模塊，所述上位機與下位機通過RS232總線協議連接。

進一步地，本發明所述基于SOPC虛擬PLC模塊內部包括通信接口模塊、PLC虛擬機層模塊、I/O數據映像區模塊；所述I/O數據映像區模塊外部連接I/O接口模塊。

本發明的有益效果是。

本發明體統了一種基于SOPC技術的FPGA片上系統作為虛擬PLC來協助傳統硬件PLC完成自動化控制的目的，實現了該嵌入式軟核PLC協同傳統PLC在同一設備內共同控制的目標。因此，基于SOPC技術的協同控制器消除了單一傳統PLC控制的缺陷，具有體系結構開放、開發移植簡單以及可擴展性高等優點，能較好地滿足現代工業卷煙生產自動化的要求。

本發明以SOPC技術為依托的PLC協同控制器具有很強的可修改性和可移植性，保證了運行PLC協同控制器程序的實時性，并且能夠根據特定的需要編寫自定義IP核，自由添加所需要的特定設備，同時方便的增加或減少I/O端口的數量，基于該技術的協同控制方式比單一傳統PLC控制具有更靈活的可擴展性。此外，由于FPGA具有較高的密度，能夠集成很大的系統，因此又增加了系統的可靠性。

本發明引入先進的SOPC嵌入式技術協助傳統PLC，節省了傳統PLC處理器資源，提高了其處理器的運行速度，增加了系統的可擴展性和維護性；在非精密控制領域，也可以將該基于SOPC技術的FPGA獨立作為PLC使用。

附圖說明

圖1是PLC協同控制方式結構圖。

圖2是本發明一種基于SOPC技術的PLC協同控制器的結構框圖。

圖3是本發明的上位機與下位機之間的通訊結構連接圖。

圖4是本發明的硬件結構圖。

具體實施方式

如圖1所示，為PLC協同控制方式結構圖。圖中包括協同控制器、現場總線、PLC運行系統；其中，協同控制器內部設置控制邏輯模塊，通過現場總線訪問PLC運行系統內部資源，并將協同控制器的控制邏輯運算結果再次通過現場總線傳回PLC，最終實現雙核協同控。