[發明專利]可自定義I/O端口數量的嵌入式軟PLC控制系統及其設計方法

在審

• 申請號: 201810613234.1
• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN108732987A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 許銳;吳豪樂;許錦標
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發明提供了一種可自定義I/O端口數量的嵌入式軟PLC控制系統及其設計方法，其包括核心板和外圍板，其中：所述核心板為可拔插模塊，所述核心板上有排針，可插在所述外圍板對應的排插上，其對外提供標準TTL電平的數字量給所述外圍板；所述外圍板上具有光耦隔離器、繼電器以及一個可靈活配置輸入/輸出端口數量的硬件電路模塊，所述外圍板還提供輸入/輸出模塊的排插，如果插入的是輸入模塊，則該端口是輸入端口，對外可通過接線柱連接外部輸入設備；如果插入的是輸出模塊，則該端口是輸出端口，對外可通過接線柱連接外部輸出設備。根據本發明的控制系統及其設計方法，可以靈活配置輸入/輸出端口的數量，提高了靈活性，避免出現觸點浪費現象，可維護性強。

技術領域

本發明涉及可編程邏輯控制器(PLC)技術領域，特別涉及一種可自定義I/O端口數量的嵌入式軟PLC控制系統及其設計方法。

背景技術

可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,簡稱PLC)是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。一直以來，因其工作可靠、編程方便的特點而能夠為工業自動化應用提供安全、可靠、完善的解決方案而長期被應用于工業自動化控制領域。PLC是現今最常用的控制設備，幾乎可以完成工業控制領域的所有任務。在工業控制系統中，PLC常作為主控器來完成復雜過程控制，以及對生產狀態的實時監控。隨著供給側改革的不斷深入，智能制造的蓬勃發展離不開底層的控制器，PLC的使用需求也將會越來越多，且也對其功能也提出了更高的要求。

PLC的實現分為硬PLC和軟PLC。所謂硬PLC從嚴格意義上來說是由硬件或者一塊專用的ASIC芯片來實現PLC指令的執行，也就是傳統的PLC。而軟PLC是用一些通用的CPU或者MCU來實現PLC指令的解釋或者編譯持行。軟件PLC(SoftPLC，也稱為軟邏輯SoftLogic)是一種基于PC機開發結構的控制系統，它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特點，利用軟件技術可以將標準的工業PC轉換成全功能的PLC過程控制器。軟件PLC綜合了計算機和PLC的開關量控制、模擬量控制、數學運算、數值處理、網絡通信、PID調節等功能，通過一個多任務控制內核，提供強大的指令集、快速而準確的掃描周期、可靠的操作和可連接各種I/O系統的及網絡的開放式結構。所以，軟件PLC提供了與硬PLC同樣的功能，同時又提供了PC環境的各種優點。

本世紀初，隨著計算機和微電子技術的進一步發展以及相關控制軟件的逐步成熟，軟PLC技術的瓶頸問題逐步得到解決，軟PLC得到了進一步的發展。與此同時，嵌入式系統以其特有的優勢得到了迅猛的發展。人們把軟PLC技術與嵌入式系統結合起來，產生了嵌入式軟PLC技術。嵌入式軟PLC是架構在嵌入式系統上的軟PLC，具有非常廣泛的應用前景，在自動化領域采用基于嵌入式系統的軟PLC來代替傳統硬PLC已經成為一個趨勢。然而目前國內外的嵌入式軟PLC正處于發展初期，成熟的產品不多，因此研制嵌入式軟PLC具有重要的意義。

圖1是傳統的PLC控制器，即硬PLC技術。如圖2，是一塊基于STM32F103ZET6微處理器的面向應用層嵌入的軟PLC控制模塊。可在C語言開發環境下，開發PLC模塊軟件程序，使得嵌入式PLC模塊的能完成基本的FX2N功能，即在GX Developer開發環境完成PLC語言編程，接著下載到主板上，由STM32F103ZET6完成對PLC指令的解釋運行，并對外提供64*64輸入/輸出的標準TTL電平。即軟PLC技術。