專利名稱：可編程邏輯應(yīng)用控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)控制器的技術(shù)，特別是涉及一種可編程邏輯應(yīng)用控制器的技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的工業(yè)控制器主要有PLC (可編程邏輯控制器)、PAC (可編程自動化控制器) 和PC Based (計算機(jī)工業(yè)控制器)。其中，PLC由于可靠性高，使用難度低，因此得到了廣泛 應(yīng)用，但是PLC具有指令功能弱、實時響應(yīng)速度慢、開發(fā)效率低及可移植性差的缺陷；PAC具 有可靠性高，指令功能強(qiáng)、開發(fā)效率高、實時響應(yīng)速度快的優(yōu)點，但是PAC的使用難度較高， 而且可移植性也一般；PC Based具有指令功能強(qiáng)、開發(fā)效率高、可移植性好的優(yōu)點，但是PC Based的可靠性一般，使用難度也較高，而且實時響應(yīng)速度較慢。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可靠性 高、指令功能強(qiáng)、實時響應(yīng)速度快、開發(fā)效率高、使用難度較低、可移植性好的可編程邏輯應(yīng) 用控制器。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種可編程邏輯應(yīng)用控制器，其特征在 于包括中央處理模塊、輸入接口模塊、輸出接口模塊、上位機(jī)編程模塊、用戶程序存儲模 塊、系統(tǒng)程序存儲模塊、通信模塊及電源管理模塊；
所述中央處理模塊設(shè)有多個輸入端、多個輸出端、通信接口、編程接口、控制輸入接口 及數(shù)據(jù)交換接口，其控制輸入接口連接系統(tǒng)程序存儲模塊的信號輸出端，其數(shù)據(jù)交換接口 連接用戶程序存儲模塊的數(shù)據(jù)交換接口；
所述電源管理模塊的輸入端連接外部電源，其輸出端分別連接各模塊的供電端； 所述輸入接口模塊設(shè)有螺絲型通信接線端子，及與中央處理模塊的輸入端相對應(yīng)的多 個螺絲型輸入接線端子，各螺絲型輸入接線端子經(jīng)信號指示電路分別連接到中央處理模塊 的各輸入端；
所述輸出接口模塊設(shè)有螺絲型編程接線端子，及與中央處理模塊的輸出端相對應(yīng)的多 個螺絲型輸出接線端子，各螺絲型輸出接線端子經(jīng)信號指示電路分別連接到中央處理模塊 的各輸出端；
所述中央處理模塊的通信接口經(jīng)通信模塊連接到輸入接口模塊上的螺絲型通信接線 端子，其編程接口連接上位機(jī)編程模塊及輸出接口模塊上的螺絲型編程接線端子； 所述系統(tǒng)程序存儲模塊中內(nèi)置有嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。進(jìn)一步的，所述中央處理模塊是型號為LPC2214的32位ARM型處理器芯片。本發(fā)明提供的可編程邏輯應(yīng)用控制器，繼承了傳統(tǒng)可編程控制器的獨立整機(jī)結(jié) 構(gòu)，采用螺絲型接線端子連接并通過信號指示電路顯示輸入輸出信號，這種一一對應(yīng)的接 線及顯示方式，直觀簡明，方便現(xiàn)場設(shè)計、維護(hù)人員進(jìn)行快速故障診斷；而且在系統(tǒng)程序存 儲模塊中內(nèi)置有嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，這種嵌入式芯片與嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)的組合，其可靠性要高于基于WINDOWS的PC Based系統(tǒng)，并且指令易學(xué)易懂、編程靈活、 可讀性強(qiáng)，用幾條語句就可以實現(xiàn)傳統(tǒng)的可編程控制器十幾條或幾十條指令才能完成的功 能，并能夠提供或由用戶自定義功能單元塊，具有很好的可移植性，方便了系統(tǒng)的更新升 級，直接減少了軟件開發(fā)成本，且指令功能強(qiáng)、開發(fā)效率高、使用難度較低；在編程方式上， 本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)的單任務(wù)大循環(huán)查詢掃描方式，在內(nèi)核操作系統(tǒng)的支撐下，采取了多任 務(wù)調(diào)度模塊結(jié)構(gòu)，這樣不僅簡化了用戶編程，清晰了用戶程序結(jié)構(gòu)，而且加快了系統(tǒng)的實時 響應(yīng)能力。


圖1是本發(fā)明實施例的可編程邏輯應(yīng)用控制器的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明實施例的可編程邏輯應(yīng)用控制器的電路圖3是本發(fā)明實施例的可編程邏輯應(yīng)用控制器中內(nèi)置于系統(tǒng)程序存儲模塊中的嵌入 式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)框圖4是本發(fā)明實施例的可編程邏輯應(yīng)用控制器中內(nèi)置于系統(tǒng)程序存儲模塊中的嵌入 式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)的運行流程圖5是本發(fā)明實施例的可編程邏輯應(yīng)用控制器中內(nèi)置于系統(tǒng)程序存儲模塊中的嵌入 式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)中的輸入、輸出掃描刷新程序的運行流程圖6是本發(fā)明實施例的可編程邏輯應(yīng)用控制器中內(nèi)置于系統(tǒng)程序存儲模塊中的嵌入 式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)中的用戶應(yīng)用編輯程序的運行流程圖7是本發(fā)明實施例的可編程邏輯應(yīng)用控制器中內(nèi)置于系統(tǒng)程序存儲模塊中的嵌入 式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)監(jiān)測及復(fù)位程序的運行流程圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合

對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實施例并不用于限制本 發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1-圖2所示，本發(fā)明實施例所提供的一種可編程邏輯應(yīng)用控制器，其特征在 于包括中央處理模塊U5、輸入接口模塊U1、輸出接口模塊U2、上位機(jī)編程模塊J12、用戶程 序存儲模塊U4、系統(tǒng)程序存儲模塊TO、通信模塊，及電源管理模塊U8、U9 ；
所述中央處理模塊U5設(shè)有多個輸入端、多個輸出端、通信接口、編程接口、控制輸入接 口及數(shù)據(jù)交換接口，其控制輸入接口連接系統(tǒng)程序存儲模塊U6的信號輸出端，其數(shù)據(jù)交換 接口連接用戶程序存儲模塊U4的數(shù)據(jù)交換接口 ；
所述電源管理模塊U8、U9的輸入端連接外部電源，U8、U9的輸出端分別連接各模塊的 供電端；
所述輸入接口模塊Ul設(shè)有螺絲型通信接線端子，及與中央處理模塊TO的輸入端相對 應(yīng)的多個螺絲型輸入接線端子，各螺絲型輸入接線端子經(jīng)信號指示電路分別連接到中央處 理模塊U5的各輸入端；
所述輸出接口模塊U2設(shè)有螺絲型編程接線端子，及與中央處理模塊TO的輸出端相對 應(yīng)的多個螺絲型輸出接線端子，各螺絲型輸出接線端子經(jīng)信號指示電路分別連接到中央處 理模塊U5的各輸出端；
所述中央處理模塊U5的通信接口經(jīng)通信模塊連接到輸入接口模塊Ul上的螺絲型通信接線端子，其編程接口連接上位機(jī)編程模塊J12及輸出接口模塊U2上的螺絲型編程接線端 子；
所述系統(tǒng)程序存儲模塊U6中內(nèi)置有嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。本發(fā)明實施例中，所述輸入接口模塊Ul是型號為MAX7128的接口芯片，所述輸 出接口模塊U2是型號為MAX7128的接口芯片，所述中央處理模塊TO是型號為LPC2214 的32位ARM型處理器(CPU)芯片，所述用戶程序存儲模塊U4是型號為W24L010A的隨機(jī) 存儲(RAM)芯片，所述系統(tǒng)程序存儲模塊TO是型號為AT24C64的可擦寫可編程只讀存儲 (EPROM)芯片，所述通信模塊是型號為MAX202的通信芯片，所述電源管理模塊U8是型號為 LTl 117-1. 8的電源芯片，U9是型號為LTl 117-3. 3的電源芯片。如圖3所示，本發(fā)明實施例中，所述系統(tǒng)程序存儲模塊TO中內(nèi)置的嵌入式實時多 任務(wù)操作系統(tǒng)包括RTOS Kernel系統(tǒng)內(nèi)核、用戶應(yīng)用編輯程序、輸入掃描刷新程序、輸出掃 描刷新程序、系統(tǒng)管理程序、系統(tǒng)監(jiān)測及復(fù)位程序、用戶應(yīng)用程序。如圖4所示，本發(fā)明實施例的工作流程如下
系統(tǒng)程序存儲模塊中內(nèi)置的嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)開始運行后按序進(jìn)行系統(tǒng)初 始化及各項參數(shù)配置、建立用戶任務(wù)及優(yōu)先級別、啟動多任務(wù)調(diào)度器，然后檢測任務(wù)隊列中 是否有需要執(zhí)行任務(wù)，若無任務(wù)執(zhí)行則執(zhí)行空閑任務(wù)，當(dāng)檢測到有任務(wù)需要執(zhí)行時即按序 執(zhí)行用戶任務(wù)。如圖5所示，系統(tǒng)程序存儲模塊中內(nèi)置的嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù) 時需要輸入輸出掃描時，即啟動輸入掃描刷新程序或輸出掃描刷新程序，程序啟動后先按 序進(jìn)行系統(tǒng)初始化及各項參數(shù)配置、輸入輸出通道端點數(shù)定義，然后檢測輸入信號掃描或 輸出信號刷新，掃描或刷新完畢后從輸入口讀入數(shù)據(jù)，向輸出口寫入命令。如圖6所示，系統(tǒng)程序存儲模塊中內(nèi)置的嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù) 時需要使用用戶應(yīng)用編輯程序時，即啟動用戶應(yīng)用編輯程序，程序啟動后先按序進(jìn)行系統(tǒng) 初始化及各項參數(shù)配置、建立用戶工程項目、建立編輯用戶任務(wù)程序、編譯用戶程序代碼、 下載目標(biāo)代碼到目標(biāo)控制器，然后在線監(jiān)控調(diào)試用戶程序，當(dāng)調(diào)試完全通過后將程序固化 到系統(tǒng)程序存儲模塊中。如圖7所示，系統(tǒng)程序存儲模塊中內(nèi)置的嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù) 時需要使用系統(tǒng)監(jiān)測及復(fù)位程序時，即啟動系統(tǒng)監(jiān)測及復(fù)位程序，程序啟動后先進(jìn)行系統(tǒng) 初始化及各項參數(shù)配置，然后依次檢測系統(tǒng)電壓有否異常、系統(tǒng)溫度有否異常、系統(tǒng)程序有 否異常，當(dāng)檢測到系統(tǒng)電壓有異常時即發(fā)出系統(tǒng)保護(hù)及電壓異常報警信號，當(dāng)檢測到系統(tǒng) 溫度有異常時即發(fā)出系統(tǒng)保護(hù)及溫度異常報警報警信號，當(dāng)檢測到系統(tǒng)程序有異常時即發(fā) 出系統(tǒng)自動復(fù)位信號。
權(quán)利要求
一種可編程邏輯應(yīng)用控制器，其特征在于包括中央處理模塊、輸入接口模塊、輸出接口模塊、上位機(jī)編程模塊、用戶程序存儲模塊、系統(tǒng)程序存儲模塊、通信模塊及電源管理模塊；所述中央處理模塊設(shè)有多個輸入端、多個輸出端、通信接口、編程接口、控制輸入接口及數(shù)據(jù)交換接口，其控制輸入接口連接系統(tǒng)程序存儲模塊的信號輸出端，其數(shù)據(jù)交換接口連接用戶程序存儲模塊的數(shù)據(jù)交換接口；所述電源管理模塊的輸入端連接外部電源，其輸出端分別連接各模塊的供電端；所述輸入接口模塊設(shè)有螺絲型通信接線端子，及與中央處理模塊的輸入端相對應(yīng)的多個螺絲型輸入接線端子，各螺絲型輸入接線端子經(jīng)信號指示電路分別連接到中央處理模塊的各輸入端；所述輸出接口模塊設(shè)有螺絲型編程接線端子，及與中央處理模塊的輸出端相對應(yīng)的多個螺絲型輸出接線端子，各螺絲型輸出接線端子經(jīng)信號指示電路分別連接到中央處理模塊的各輸出端；所述中央處理模塊的通信接口經(jīng)通信模塊連接到輸入接口模塊上的螺絲型通信接線端子，其編程接口連接上位機(jī)編程模塊及輸出接口模塊上的螺絲型編程接線端子；所述系統(tǒng)程序存儲模塊中內(nèi)置有嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程邏輯應(yīng)用控制器，其特征在于所述中央處理模塊是 型號為LPC2214的32位ARM型處理器芯片。
全文摘要
一種可編程邏輯應(yīng)用控制器，涉及工業(yè)控制器技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是現(xiàn)有控制器指令功能、實時響應(yīng)速度、開發(fā)效率、使用難度及可移植性不能兼顧的技術(shù)問題。該控制器包括中央處理模塊、輸入接口模塊、輸出接口模塊、上位機(jī)編程模塊、用戶程序存儲模塊、系統(tǒng)程序存儲模塊、通信模塊及電源管理模塊；所述中央處理模塊的輸入端連接輸入接口模塊，其輸出端連接輸出接口模塊，其通信接口經(jīng)通信模塊連接到輸入接口模塊，其編程接口連接上位機(jī)編程模塊及輸出接口模塊，其控制輸入接口連接系統(tǒng)程序存儲模塊，其數(shù)據(jù)交換接口連接用戶程序存儲模塊；所述系統(tǒng)程序存儲模塊中內(nèi)置有嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。本發(fā)明提供的控制器，編程靈活直觀易學(xué)。
文檔編號G05B19/04GK101907872SQ201010257458
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者王惠云, 王戟 申請人:王惠云;王戟