[發(fā)明專利]一種基于FPGA的PLC接口擴展結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112904776A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧梁;孫越;薛小平;鄒駿宇
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫信捷電氣股份有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G06F13/16;G06F13/40
• 代理公司: 無錫經(jīng)誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 32504
• 代理人: 吳仁芬

本發(fā)明涉及PLC控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于FPGA的PLC接口擴展結(jié)構(gòu)，包括相互連接的MCU模塊和FPGA模塊，所述FPGA模塊上連接有至少一個脈沖傳輸模塊；所述MCU模塊包括MCU存儲端口，所述FPGA模塊包括FPGA存儲單元，所述MCU存儲端口與所述FPGA存儲單元之間通過總線連接。使用FPGA芯片，將其接在MCU的存儲端口上，PLC中的MCU模塊將FPGA當做存儲器件使用，而通過多FPGA編程和搭配脈沖傳輸模塊，有效解決了PLC中的MCU的I/O口數(shù)量不足的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及PLC控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FPGA的PLC接口擴展結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

PLC(可編程邏輯控制器)是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。

在使用PLC的過程中，常常需要同時對多組數(shù)據(jù)進行處理，以適應具體應用的需要；隨著PLC本體本身的功能增多，而MCU芯片的普通I/O口總有上限，但具體應用的輸出口要求越來越多，且MCU需要同時對多個脈沖輸出口做連續(xù)處理。

普通的MCU輸出口擴展方式，利用MCU原有的普通I/O口通過數(shù)據(jù)緩存器、鎖存器等芯片增加I/O口數(shù)量。不但減少了MCU的可利用資源，減少了其他功能可利用的資源，且這些擴展的I/O口無法同時作為連續(xù)輸出口使用，另外隨著I/O口擴展數(shù)量的增加，器件布板需要占用大量的PCB面積。

因此，急需一種新的方案來解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供了一種基于FPGA的PLC接口擴展結(jié)構(gòu)，使用FPGA芯片，將其接在MCU的存儲端口上，PLC中的MCU模塊將FPGA當做存儲器件使用，而通過多FPGA編程和搭配脈沖傳輸模塊，有效解決了PLC中的MCU的I/O口數(shù)量不足的問題。

上述目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種基于FPGA的PLC接口擴展結(jié)構(gòu)，包括相互連接的MCU模塊和FPGA模塊，所述FPGA模塊上連接有至少一個脈沖傳輸模塊；

所述MCU模塊包括MCU存儲端口，所述FPGA模塊包括FPGA存儲單元，所述MCU存儲端口與所述FPGA存儲單元之間通過總線連接。

進一步地，所述FPGA模塊還包括FPGA控制單元、FPGA輸入單元和FPGA輸出單元；

所述脈沖傳輸模塊包括脈沖輸入單元和脈沖輸出單元；

所述脈沖輸入單元與所述FPGA輸入單元連接，所述脈沖輸出單元與所述FPGA輸出單元連接。

進一步地，所述總線包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。

有益效果

本發(fā)明所提供的一種基于FPGA的PLC接口擴展結(jié)構(gòu)，有如下優(yōu)點：

1、簡化結(jié)構(gòu)，以一片F(xiàn)PGA芯片，替換原有的多片數(shù)據(jù)緩存器、鎖存器芯片；

2、減少了器件布板時需要占用的PCB面積，提高了電路集成度；

3、MCU模塊的I/O口不再作為脈沖輸出口使用，這部分的資源可以再分配給其他外設(shè)，提高了MCU模塊的資源利用率；

4、相較于脈沖輸出數(shù)據(jù)都在MCU中處理和執(zhí)行操作，搭配FPGA的MCU，F(xiàn)PGA對于MCU做為一個存儲設(shè)備使用，具體的脈沖輸出執(zhí)行操作在FPGA內(nèi)完成，有效節(jié)省了MCU的內(nèi)部資源使用，提高了MCU的資源使用率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種基于FPGA的PLC接口擴展結(jié)構(gòu)的第一視角結(jié)構(gòu)示意圖。