[實用新型]一種基于EP1C6的PLC協同控制裝置

有效

• 申請號: 201520098293.1
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN204462781U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 郭奔;孫哲健;李漢瑩
• 申請（專利權）人: 浙江中煙工業有限責任公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 王從友

技術領域

本實用新型涉及一種工控可編程邏輯嵌入式軟核PLC裝置，尤其涉及一種基于EP1C6系列FPGA的協同PLC實現工業自動化控制的裝置。

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，邏輯控制器系統的開發多基于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。SOPC不僅僅使PCB設計更為簡單，而且設計更靈活，開發更高效。它的特點在于其可編程性，即利用現場可編程門陣列(FPGA)器件的可編程性進行SOC?(system?on?chip)設計。SOPC?Builder為每一個元件提供一個向導，利用該向導很容易定制元件功能，且通過該向導能夠非常方便地在一個設計中加入Nios?II軟核處理器、外設接口等。為了將微處理器核、外圍設備、存儲器和其它IP核相互連接起來，SOPC?Builder能夠自動生成片上總線和總線仲裁器等所需的邏輯。SOPC?Builder在一個工具中實現了嵌入式系統各個方面的開發，包括軟件的設計和驗證，因此運用SOPC技術可以在FPGA上便捷、快速定制各種復雜邏輯控制，并將傳統PLC中邏輯移植或轉移到FPGA器件上實現。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種基于EP1C6系列FPGA的PLC協同控制裝置。將基于FPGA電路作為虛擬PLC來協助傳統硬件PLC完成自動化控制，解決傳統PLC單一控制的缺點，通過SOPC定制各種功能與傳統PLC實時通訊達到雙核協同控制同一設備的目的。

為了實現上述的目的，本實用新型采用了以下的技術方案：

基于EP1C6的PLC協同控制裝置，該系統包括電源模塊、FPGA模塊、配置模塊、接口信號處理模塊、專用PLC接口電路、通信模塊、存儲器模塊、顯示模塊和按鍵模塊；所述的電源模塊包括24V轉12V電路、24V轉5V電路、5V轉3.3V電路、5V轉1.5V電路、電源濾波電路、PLL引腳電路、數字地與模擬地轉換電路、數字電壓與模擬電壓轉換電路；所述的FPGA模塊由引腳電路和晶振組成；所述的配置模塊包括主動配置模式電路和JTAG配置模式電路；所述的接口信號處理模塊由多個輸入模塊和多個輸出模塊組成；所述的通信模塊為RS232接口電路，選用MAX232ACSE作為主芯片；所述的存儲器模塊采用MT48LC2M32B2作為SDRAM；所述的顯示模塊采用2片SN74ALS245ADW作為LCD的驅動芯片；所述的按鍵模塊由六個開關按鈕組成。

作為進一步改進，所述的基于EP1C6的PLC協同控制裝置就是在不改變原有PLC程序、硬件接線前提下，通過現場總線訪問PLC內部資源，并將自身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制。

作為進一步改進，所述的電源模塊中的24V轉12V電路和24V轉5V電路，采用LM2575S芯片進行電壓轉換。

作為進一步改進，所述的電源模塊中的12V轉3.3V電路和12V轉1.5V電路，采用SPX1117芯片進行電壓轉換。

作為進一步改進，所述的數字地與模擬地轉換電路中加入電感，其主要為了降低噪聲干擾。同樣，在數字電壓與模擬電壓轉換時需要接電感加電容電路。

作為進一步改進，所述的FPGA模塊采用Altera的EP1C6Q240C8N芯片。BANK1引腳電路主要通過光電耦合器與外設IO相連。所述的BANK3引腳電路和BANK4引腳電路主要與SDRAM進行連接。

作為進一步改進，所述的晶振電路采用40MHz的有源晶振來提供系統時鐘。

作為進一步改進，所述的配置模塊電路包括了主動配置和JTAG配置兩種模式。其中采用串行配置器件EPCS進行主動配置，用于保證裝置可以脫機運行。同時還采用了JTAG配置模式。

作為進一步改進，所述的接口信號處理模塊要實現裝置與外部接口的聯系。為了抑制噪聲信號和防止靈敏電路因外部電壓突變而引起損壞，需要使用光電耦合器。