專利名稱：一種可編程控制器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，特別涉及一種可編程控制器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
可編程控制器(PLC)系統(tǒng)中含有較大數(shù)據(jù)處理及算法處理的過(guò)程，請(qǐng)參閱圖1，其為現(xiàn)有技術(shù)提供的可編程控制器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，可編程控制器系統(tǒng)包括主控制器和兩個(gè)輸入輸出模塊。在該系統(tǒng)中，主控制器負(fù)責(zé)所有的數(shù)據(jù)處理，與輸入輸出模塊的數(shù)據(jù)交互， 用戶程序的執(zhí)行(包含某些用戶自己寫的部分算法程序的執(zhí)行)，通信處理以及可編程控制器系統(tǒng)所具備的通用算法程序的執(zhí)行。輸入輸出模塊只負(fù)責(zé)數(shù)字量和模擬量的采集及輸出，由于主控制器要負(fù)責(zé)的事情過(guò)多，在主控制器處理速度不變的情況下，所做的工作越多，會(huì)導(dǎo)致用戶程序響應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng)。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，采用現(xiàn)有的可編程控制器系統(tǒng)，如果用戶使用梯形圖或STL語(yǔ)句開發(fā)算法，會(huì)有較大的開發(fā)難度，而且還存在算法效率低下，對(duì)主控制器程序存儲(chǔ)空間及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間占用過(guò)大的問(wèn)題，導(dǎo)致用戶無(wú)法用主控制器開發(fā)或運(yùn)行計(jì)算較為復(fù)雜，或者數(shù)據(jù)量計(jì)算較大的功能程序。有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種可加速處理數(shù)據(jù)的可編程控制器系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可編程控制器系統(tǒng)，旨在解決可編程控制器系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速度慢，主控制器的數(shù)據(jù)處理壓力大的問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種可編程控制器系統(tǒng)，其中，包括用于執(zhí)行程序和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的主控制器；用于實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的采集及輸出的輸入輸出模塊；用于根據(jù)輸入輸出模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理的協(xié)處理器；所述主控制器、輸入輸出模塊和協(xié)處理器通過(guò)通信總線依次連接。所述的可編程控制器系統(tǒng)，其中，所述協(xié)處理器包括用于進(jìn)行通信交互的通信接口 ；用于進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的電平轉(zhuǎn)換電路；用于存儲(chǔ)各種算法及數(shù)據(jù)的外部FLASH模塊和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；用于根據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給電平轉(zhuǎn)換電路的微處理器；所述通信接口通過(guò)電平轉(zhuǎn)換模塊與微處理器連接，所述微處理器分別與外部 FLASH模塊和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器連接。所述的可編程控制器系統(tǒng)，其中，所述微處理器采用型號(hào)為CorteX-M4的微處理
ο[0019]本實(shí)用新型提供的可編程控制器系統(tǒng)，通過(guò)協(xié)處理器自身的高速微處理器進(jìn)行算法計(jì)算，從而能夠分擔(dān)主控制器大量的計(jì)算工作，使主控制器無(wú)需自身來(lái)執(zhí)行算法程序，不需要做算法及數(shù)據(jù)處理，從而能將盡量多的時(shí)間來(lái)處理用戶控制程序，提高了數(shù)據(jù)處理的速度。而且，主控制器只需要過(guò)約定的協(xié)議將需要處理的數(shù)據(jù)及需要的算法發(fā)送至輸入輸出模塊，由輸入轉(zhuǎn)出模塊將數(shù)據(jù)傳輸出給協(xié)處理器，待協(xié)處理器處理完成后，即可通過(guò)相互約定的協(xié)議將協(xié)處理器中處理完畢的數(shù)據(jù)取出。本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于，第一，任何一個(gè)主控制器都有自己最大數(shù)據(jù)處理量的限制，無(wú)法處理超出自己處理極限的能力的數(shù)據(jù)量，而通過(guò)協(xié)處理器可以盡量釋放主控制器的工作量，將更多的、復(fù)雜的、以及主控制器可能無(wú)法處理的算法及數(shù)據(jù)全部交由協(xié)處理器來(lái)處理，大大減輕了主控制器在算法處理程序上花費(fèi)的時(shí)間，從而主控制器能夠在相同的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行更多的程序。第二，現(xiàn)有的主控制器進(jìn)行算法處理及數(shù)據(jù)處理使用的程序，其編程和開發(fā)難度較高，梯形圖及STL語(yǔ)言做算法開發(fā)周期過(guò)久，且調(diào)試難度較高，而且大型數(shù)據(jù)處理算法會(huì)占用主控制器大量的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，對(duì)于現(xiàn)有的主控制器而言，無(wú)法滿足其對(duì)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的要求。而協(xié)處理器則可以使用C語(yǔ)言作為算法開發(fā)語(yǔ)言，大大提高程序開發(fā)效率并降低算法開發(fā)的難度。第三，本實(shí)用新型提供的可編程控制器系統(tǒng)中，協(xié)處理器的數(shù)量可以根據(jù)需要增加，大大提高了該可編程控制器系統(tǒng)的兼容性。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的可編程控制器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可編程控制器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可編程控制器系統(tǒng)中協(xié)處理器的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供一種可編程控制器系統(tǒng)，為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。請(qǐng)參閱圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可編程控制器系統(tǒng)包括主控制器、輸入輸出模塊和協(xié)處理器。所述主控制器、輸入輸出模塊和協(xié)處理器通過(guò)通信總線依次連接。其中， 所述主控制器用于執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和與輸入輸出模塊進(jìn)行通信的功能。所述輸入輸出模塊用于實(shí)現(xiàn)模擬量的采集及輸出，數(shù)字量的采集及輸出及與主控制器和協(xié)處理器進(jìn)行通信交互。所述協(xié)處理器用于根據(jù)輸入輸出模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行用戶算法處理，大數(shù)據(jù)量的計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果通過(guò)相互約定的協(xié)議發(fā)送給主控制器。在本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可編程控制器系統(tǒng)中，所述協(xié)處理器可根據(jù)計(jì)算量的需要設(shè)置為多個(gè)，并且也可根據(jù)需要增加輸入輸出模塊的數(shù)量。所述主控制器、輸入輸出模塊和協(xié)處理器之間通信時(shí)采用的通信總線可為I2C總線、SPI總線或者SCI總線，只要能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互即可。本實(shí)用新型提供的可編程控制器系統(tǒng)中，主控制器只需負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)交互、程序執(zhí)行以及通信，而需要大量運(yùn)算及占用大量時(shí)間去處理數(shù)據(jù)的算法部分，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通信總線并通過(guò)約定的通信協(xié)議發(fā)送給協(xié)處理器，向協(xié)處理器申請(qǐng)調(diào)用算法，并將需要計(jì)算的數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)處理器。協(xié)處理器根據(jù)主控制器的計(jì)算申請(qǐng)，調(diào)用相應(yīng)算法并對(duì)主控制器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，依據(jù)其指定的算法要求進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，之后將計(jì)算結(jié)果依據(jù)約定的協(xié)議發(fā)送給主控制器。協(xié)處理器可以根據(jù)用戶需求增加任意新的算法及數(shù)據(jù)處理功能，并可讓用戶通過(guò)C 語(yǔ)言開發(fā)新的數(shù)據(jù)算法，而無(wú)需改造主控制器，并且由于不需要對(duì)主控制器進(jìn)行改造，也無(wú)需在主控制器上面使用梯形圖及STL語(yǔ)言開發(fā)算法(因?yàn)樗惴ㄈ考稍趨f(xié)處理器中)，因此，可以大大提高了用戶系統(tǒng)開發(fā)的效率，降低了用戶的開發(fā)難度，而且還降低了用戶算法程序?qū)χ骺刂破鞒绦虼鎯?chǔ)空間及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的占用。同時(shí)，由于主控制器不需要花費(fèi)大量的時(shí)間去做用戶算法處理，可以大大提高主控制器的響應(yīng)速度，徹底避免因算法過(guò)于復(fù)雜而無(wú)法使用主控制器實(shí)現(xiàn)新功能的事情發(fā)生。請(qǐng)一并參閱圖3，所述協(xié)處理器包括通信接口、電平轉(zhuǎn)換電路、外部FLASH模塊、夕卜部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和微處理器。所述通信接口通過(guò)電平轉(zhuǎn)換模塊與微處理器連接，所述微處理器分別與外部FLASH模塊和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器連接。其中，所述通信接口用于進(jìn)行通信交互，具體來(lái)說(shuō)，主要用于將輸入輸出模塊輸出的數(shù)據(jù)發(fā)送給電平轉(zhuǎn)換電路，以及將電平轉(zhuǎn)換電路接收的微處理器的計(jì)算結(jié)果發(fā)送給輸入輸出模塊。所述電平轉(zhuǎn)換電路用于將輸入輸出模塊輸出數(shù)據(jù)的電平轉(zhuǎn)換為微處理器工作所需的電平。所述外部FLASH模塊和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)微處理器計(jì)算所需的各種算法及數(shù)據(jù)，所述協(xié)處理器采用型號(hào)為CorteX-M4的高速微處理器，用于根據(jù)電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算和處理，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給電平轉(zhuǎn)換電路。在具體實(shí)施時(shí)，通信接口及電平轉(zhuǎn)換電路與主控制器通過(guò)約定的通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，由主控制器將需要計(jì)算的數(shù)據(jù)通過(guò)約定的協(xié)議傳遞給協(xié)處理器的微處理器。之后由微處理器提取外部FLASH模塊中存儲(chǔ)的算法及數(shù)據(jù)，并通過(guò)微處理器和內(nèi)置RAM及外部 SRAM (即外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)計(jì)算和處理，并將計(jì)算結(jié)果通過(guò)約定的協(xié)議經(jīng)由電平轉(zhuǎn)換電路與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。綜上所述，本實(shí)用新型提供的可編程控制器系統(tǒng)中，協(xié)處理器分擔(dān)了主控制器的大部分甚至全部算法計(jì)算的工作量，大大減輕了主控制器在算法處理程序上花費(fèi)的時(shí)間， 從而能夠在相同的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行更多的用戶程序。同時(shí)，本實(shí)用新型的協(xié)處理器還使用C語(yǔ)言作為算法開發(fā)語(yǔ)言，大大提高了用戶系統(tǒng)開發(fā)的效率，降低了用戶開發(fā)的難度和用戶算法程序?qū)χ骺刂破鞔鎯?chǔ)空間及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的占用。應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種可編程控制器系統(tǒng)，其特征在于，包括 用于執(zhí)行程序和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的主控制器；用于實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的采集及輸出的輸入輸出模塊； 用于根據(jù)輸入輸出模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理的協(xié)處理器； 所述主控制器、輸入輸出模塊和協(xié)處理器通過(guò)通信總線依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述協(xié)處理器包括 用于進(jìn)行通信交互的通信接口；用于進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的電平轉(zhuǎn)換電路；用于存儲(chǔ)各種算法及數(shù)據(jù)的外部FLASH模塊和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器； 用于使主控制器與協(xié)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的電平轉(zhuǎn)換電路；所述通信接口通過(guò)電平轉(zhuǎn)換模塊與微處理器連接，所述微處理器分別與外部FLASH模塊和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可編程控制器系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器采用型號(hào)為 Cortex-M4的微處理器。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種可編程控制器系統(tǒng)包括用于執(zhí)行程序和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的主控制器；用于實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的采集及輸出的輸入輸出模塊；用于根據(jù)輸入輸出模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理的協(xié)處理器；主控制器、輸入輸出模塊和協(xié)處理器依次連接。本實(shí)用新型提供的可編程控制器系統(tǒng)中，協(xié)處理器分擔(dān)了主控制器的大部分甚至全部計(jì)算的工作量，大大減輕了主控制器在算法處理程序上花費(fèi)的時(shí)間，從而能夠在相同的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行更多的用戶程序。同時(shí)，本實(shí)用新型的協(xié)處理器還使用C語(yǔ)言作為算法開發(fā)語(yǔ)言，大大提高了用戶系統(tǒng)開發(fā)的效率，降低了用戶開發(fā)的難度和用戶算法程序?qū)χ骺刂破鞔鎯?chǔ)空間及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的占用。
文檔編號(hào)G05B19/12GK202230353SQ20112034517
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
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