CN101876825B - 小型plc的人机界面装置 - Google Patents

小型plc的人机界面装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101876825B
CN101876825B CN2010102120796A CN201010212079A CN101876825B CN 101876825 B CN101876825 B CN 101876825B CN 2010102120796 A CN2010102120796 A CN 2010102120796A CN 201010212079 A CN201010212079 A CN 201010212079A CN 101876825 B CN101876825 B CN 101876825B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
human
interface
computer interface
plc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010102120796A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101876825A (zh
Inventor
蔡启仲
潘绍明
文澜
周常凯
贺漾
李克俭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LIUZHOU JING YE MACHINERY CO Ltd
Guangxi University of Science and Technology
Original Assignee
LIUZHOU JING YE MACHINERY CO Ltd
Guangxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LIUZHOU JING YE MACHINERY CO Ltd, Guangxi University of Science and Technology filed Critical LIUZHOU JING YE MACHINERY CO Ltd
Priority to CN2010102120796A priority Critical patent/CN101876825B/zh
Publication of CN101876825A publication Critical patent/CN101876825A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101876825B publication Critical patent/CN101876825B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

一种小型PLC的人机界面装置,涉及一种基于CAN现场总线、嵌入式微处理器ARM+FPGA组成的小型PLC的控制系统的人机界面装置,包括人机界面控制模块和人机界面模块;所述人机界面控制模块包括:主控制器模块及与其连接的存储器模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN总线模块;人机界面模块包括与嵌入式ARM微处理器连接的LCD液晶显示屏模块、键盘模块和触摸屏模块;该装置可在一台小型PLC组成的控制系统中同时配置多个人机界面装置,达到PLC控制系统对被控对象进行现场实时监控的目的;并且能够实现大容量数据的存储和传输,并通过与上位计算机通讯,显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据。

Description

小型PLC的人机界面装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种人机界面装置,尤其涉及一种基于CAN现场总线、嵌入式微处理器ARM+FPGA组成的小型可编程控制器(PLC)的控制系统的人机界面装置。
背景技术
[0002] 人机界面装置是小型PLC作为控制核心构成控制系统的一个人机交互装置,其主要功能是向PLC的控制系统的被控对象发出控制命令、设置被控对象参数和工作模式、查看被控对象设置的参数和工作模式、显示PLC被控对象的实时运行参数和曲线、以及历史参数。当前使用的PLC的控制系统的人机界面装置主要有两种类型:一类是简单的数码显示,再配置按键组成人机界面,此类人机界面装置只能用于简单的控制系统;另一类是PLC 厂家配置的PLC人机界面装置,包括液晶显示器和触摸屏及与之配套的专用人机界面控制模块,此类人机界面装置存在的问题是:1、其人机界面控制模块需要通过PLC专用接口连接,一股一台PLC只配置一个专用接口,即只能够配置一个人机界面装置组成一个PLC控制系统操作控制台,如果PLC的被控对象的控制点和监测点比较分散,就很难满足对控制对象进行远离PLC控制系统操作控制台的现场监控的要求;另外如果小型PLC的控制系统对被控对象的控制还需要配置键盘,则还要多占用PLC的输入端口资源;2、存储器的存储量小,难以保存被控对象的大量运行动态数据和历史数据;3、不能够与计算机通讯,不便于显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种小型PLC的人机界面装置,涉及一种基于CAN现场总线、嵌入式微处理器ARM+FPGA组成的小型可编程控制器(PLC)的控制系统的人机界面装置,该装置可在一台小型PLC组成的控制系统中同时配置多个人机界面装置,达到PLC控制系统对被控对象进行现场实时监控的目的;并且能够实现大容量数据的存储和传输,并通过与上位计算机通讯,显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据,以克服已有技术的不足之处。
[0004] 本发明所采用的技术方案是:一种小型PLC的人机界面装置,涉及一种基于CAN现场总线、嵌入式微处理器ARM+FPGA组成的小型PLC的控制系统的人机界面装置,所述的人机界面装置包括人机界面控制模块和人机界面模块;所述人机界面控制模块包括:主控制器模块、存贮器模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN总线模块;所述存贮器模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN总线模块分别与主控制器模块连接,CAN总线模块通过CAN总线与PLC主机连接,通讯接口模块与上位计算机连接;所述主控制器模块是人机界面装置的控制核心,人机界面装置在主控制器模块中构建嵌入式实时操作系统,进行多任务管理和通讯管理,实现人机界面装置实时信息处理的功能;所述主控制器模块包括:嵌入式ARM微处理器、实时时钟电路、复位电路、电压变换电路、JTAG调试接口电路和报警模块,实时时钟电路、复位电路、电压变换电路、JTAG调试接口电路和和报警模块分别与嵌入式ARM微处理器连接;嵌入式微处理器ARM的功能是实现对人机界面控制模块中其他组成部分的调节和控制,以及对人机界面模块中各模块的控制;实时时钟电路提供时间和日期信息,在人机界面模块上显示实时时间信息;复位电路为系统电路提供复位信号;电压变换电路将人机界面装置的外部电源变换为人机界面装置使用的电源JTAG调试接口电路提供调试接口与外接电路相连实现对人机界面装置的硬件和软件的调试;报警模块在嵌入式ARM微处理器自检出人机界面装置各电路模块有故障、以及嵌入式ARM微处理器检测到CAN总线模块与PLC主机通讯数据有故障、PLC主机判断PLC的控制系统有故障时将发出声、光报警信号,同时在人机界面模块上显示故障类型;所述存储器模块作为人机界面装置的存储装置,用于存储PLC的被控对象运行过程中的各种动态参数以及人机界面装置的系统程序;所述工业以太网接口模块作为人机界面装置的扩展接口,将人机界面装置应用于与工业以太网为通讯网络的PLC系统,扩展人机界面装置的应用范围;所述通讯接口模块作为人机界面装置与上位计算机连接的通讯接口,实现主控制器模块与上位计算机的数据通讯;以便通过上位计算机显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据;所述CAN总线模块是实现人机界面装置与PLC主机之间相互实时传输PLC控制系统的数据、状 态和控制命令的通讯接口,CAN总线模块能够在任意CAN节点处接入CAN现场总线,从而可以在PLC组成的控制系统中接入多个人机界面装置,构成PLC控制系统的多个操作控制台,满足PLC控制系统对被控对象进行现场监控的要求;所述人机界面模块与主控制器模块连接,其作用是为用户与小型PLC控制系统的被控对象提供交互界面,控制和显示PLC控制系统的被控对象的运行状态。
[0005] 其进一步的技术方案是:所述存储器模块包括Nor FLASH存储器、Nand FLASH大容量存储器和SDRAM存储器;Not FLASH存储器、Nand FLASH存储器和SDRAM存储器分别与主控制器模块的嵌入式ARM微处理器连接,实现ARM微处理器对存储器的操作控制,NorFLASH用来存储操作系统及系统程序的目标代码映像文件,Nand FLASH大容量存储器存放PLC被控装置运行的历史数据、人机界面模块的处理信息,SDRAM存储器为PLC被控装置实时动态运行和通讯数据处理提供存储空间。
[0006] 其进一步的技术方案是:所述工业以太网接口模块由工业以太网收发器和网络隔离变压器构成,工业以太网收发器与嵌入式ARM微处理器连接,网络隔离变压器与工业以太网收发器连接。
[0007] 其进一步的技术方案是:所述通讯接口模块或是仅仅包括人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART或USB接口模块或是同时包括有人机界面装置扩展通用异步串行接口UART和USB接口模块;所述通用异步串行接口 UART由UART控制器、RS-232转换器和UART收发器构成,UART控制器嵌入在嵌入式ARM微处理器内部,RS-232转换器分别与UART控制器和UART收发器连接,UART收发器与上位计算机连接,实现主控制器模块与上位计算机的数据通讯;所述USB接口模块由USB控制器和USB接口构成,USB控制器嵌入在嵌入式ARM微处理器内部,USB接口分别与USB控制器和上位计算机连接,实现主控制器模块与上位计算机的数据通讯。
[0008] 其更进一步的技术方案是:所述CAN总线模块包括CAN总线控制器、CAN收发器和CAN总线接口,CAN总线控制器嵌入在嵌入式ARM微处理器内部,CAN收发器分别与CAN总线控制器和CAN总线接口连接,通过CAN总线接口与CAN总线的连接将PLC的被控对象与人机界面装置连接。
[0009] 其更进一步的技术方案是:所述的人机界面模块包括LCD液晶显示屏模块、键盘模块和触摸屏模块,所述的LCD液晶显示屏模块由液晶控制器、彩色LCD显示屏和液晶背光驱动模块构成,液晶控制器嵌入在嵌入式ARM微处理器内部,彩色LCD显示屏分别与液晶控制器和液晶背光驱动模块连接;所述的键盘模块包括键 盘控制器和键盘,键盘与键盘控制器连接,键盘控制器与嵌入式ARM微处理器连接;所述触摸屏模块由触摸屏和触摸屏A/D转换器组成,触摸屏与触摸屏A/D转换器连接,触摸屏A/D转换器与嵌入式ARM微处理器连接。
[0010] 其更进一步的技术方案也可以是:所述的人机界面模块包括LCD液晶显示屏模块和触摸屏模块,所述的LCD液晶显示屏模块由液晶控制器、彩色LCD显示屏和液晶背光驱动模块构成,液晶控制器嵌入在嵌入式ARM微处理器内部,彩色LCD显示屏分别与液晶控制器和液晶背光驱动模块连接;所述触摸屏模块由触摸屏和触摸屏A/D转换器组成,触摸屏与触摸屏A/D转换器连接,触摸屏A/D转换器与嵌入式ARM微处理器连接。
[0011] 其更进一步的技术方案也可以是:所述的人机界面模块包括LCD液晶显示屏模块和键盘模块,所述的LCD液晶显示屏模块由彩色LCD显示屏、液晶控制器和液晶背光驱动模块构成,液晶控制器嵌入在嵌入式ARM微处理器内部,彩色LCD显示屏分别与液晶控制器和液晶背光驱动模块连接;所述的键盘模块包括键盘控制器和键盘,键盘与键盘控制器连接,键盘控制器与嵌入式ARM微处理器连接。
[0012] 由于采用上述结构,本发明之小型PLC的人机界面装置具有以下有益效果:1、可在一台小型PLC组成的控制系统中同时配置多个人机界面装置,达到PLC控制系统对被控对象进行现场实时监控的目的:本发明之小型PLC的人机界面装置采用以CAN现场总线为基础的现场总线模式,用户可以根据被控对象的特点,选择被控对象的合适位置设置CAN总线节点,通过人机界面装置的CAN总线模块将人机界面装置接入CAN现场总线,可在一台小型PLC组成的控制系统中同时配置多个人机界面装置(参见图I),达到PLC控制系统对被控对象进行现场实时监控的目的。
[0013] 2、能够实现大容量数据的存储和传输,并通过与上位计算机通讯,显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据:本发明之小型PLC的人机界面装置配置有大容量存储器、并带有异步串行通讯接口 UART和USB接口,不仅能够保存被控对象运行时的大量的历史数据,而且可通过UART异步串行通讯接口和USB接口直接与上位计算机连接通讯,将所保存的被控对象的运行动态数据和历史数据转传给上位计算机保存,充分利用上位计算机的软件来对所保存的被控对象的运行动态数据和历史数据进行分析。
[0014] 3、键盘不占用PLC输入端口资源:本发明之小型PLC的人机界面装置的键盘不与PLC主机直接连接,而是通过人机界面装置的CAN总线与PLC主机连接,通过CAN总线将处理的信息传输给小型PLC主机,使得键盘不占用PLC主机输入端口资源。
[0015] 4、系统性价比高:本发明之人机界面装置采用了嵌入式ARM微处理器和CAN总线模块,并通过工业现场CAN总线节点接入CAN总线,还能直接与上位计算机传输数据,通过JTAG接口方便地对本发明的软件系统、特别是编译处理软件在内的应用功能软件进行调试和更新,因此本发明之人机界面装置,不仅具有现有小型PLC人机界面装置的主要功能,而且可实现在控制现场对远距离PLC主机进行操作,大大扩展和优化了人机界面装置的功能,具有较高的性价比。
[0016] 下面,结合附图和实施例对本发明之小型PLC的人机界面装置的技术特征作进一步的说明。
附图说明
[0017] 图I :本发明之小型PLC的人机界面装置的结构示意以及应用于小型PLC控制系统的使用状态参考图;图2 :实施例一之小型PLC的人机界面装置的硬件连接框图;图3 :实施例二之小型PLC的人机界面装置的硬件连接框图;图4 :实施例三之小型PLC的人机界面装置的硬件连接框图;图5 :本发明之小型PLC的人机界面装置的系统运行流程图。
[0018] 图中A1. . . An-小型PLC的人机界面装置,B-以ARM+FPGA组成的小型可编程控制器(以下简称=PLC主机),C1. . . Cn-小型PLC控制系统的其他扩展模块,D-CAN总线接口, E-CAN总线,F-上位计算机,G-工业以太网,H-被控对象,上述η为I至100之间的任意整数;I、Ia、Ib、Ic-人机界面控制模块,II、IIa、IIb、IIC-人机界面模块;1_主控制器模块,11-嵌入式ARM微处理器,12-实时时钟电路,13-复位电路,14-电压变换电路,15-JTAG调试接口电路,16-报警模块;2_存贮器模块,21-Nor FLASH存储器,22_Nand FLASH大容量存储器,23-SDRAM存储器;3-工业以太网接口模块,31-工业以太网收发器,32-网络隔离变压器;4、4a、4b、4c-通讯接口模块,41-通用异步串行接口 UART,411-UART控制器,412-RS-232转换器,413-UART收发器,42-USB接口模块,421-USB控制器,422-USB接口 ;5_CAN总线模块,51-CAN总线控制器,52-CAN收发器,53-CAN总线接口 ;6_LCD液晶显示屏模块,61-液晶控制器,62-彩色IXD显示屏,63-液晶背光驱动模块;7_键盘模块,71-键盘控制器,72-键盘;8_触摸屏模块,81-触摸屏A/D转换器,82-触摸屏。
[0019] 文中缩略语意义如下:PLC_Programmable Logical Controller,可编程逻辑控制器,简称可编程控制器;CAN-ControlIerAreaNetwork,控制器局域网,一种工业现场总线;ARM-Advanced RISC Machines, 一种微处理器;Nor FLASH- 一种非易失闪存技术,Nor FLASH存储器指采用Nor FLASH技术的闪存存储器;Nand FLASH- 一种非易失闪存技术,Nand FLASH大容量存储器指采用Nand FLASH技术的闪存存储器;SDRAM-Synchronous Dynamic Random Access Memory, SDRAM 存储器为同步动态随机存取存储器;UART-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用非同步收发传输器;USB-Universal Serial Bus,通用串行总线;JTAG-Joint Test Action Group,一种国际标准测试协议;LCD-Liquid Crystal Display,液晶显不器;SPI-Serial PeripheralInterface,同步串行外设总线接口。
具体实施方式
[0020] 实施例一:一种小型PLC的人机界面装置,涉及一种基于CAN现场总线、嵌入式微处理器ARM+FPGA组成的小型PLC的控制系统的人机界面装置,包括人机界面控制模块Ia和人机界面模块IIa(参见图I、图2);所述人机界面控制模块Ia包括:主控制器模块I、存贮器模块2、工业以太网接口模块3、通讯接口模块4和CAN总线模块5 ;所述存贮器模块2、工业以太网接口模块3、通讯接口模块4和CAN总线模块5分别与主控制器模块I连接,CAN总线模块5用于通过CAN总线与PLC主机连接,通讯接口模块4用于与上位计算机连接;所述主控制器模块I是人机界面装置的控制核心,人机界面装置在主控制器模块I中构建嵌入式实时操作系统,进行多任务管理和通讯管理,实现A/D转换的人机界面信息处理的功能;所述主控制器模块I包括:嵌入式ARM微处理器11、实时时钟电路12、复位电路13、电压变换电路14、JTAG调试接口电路15和报警模块16,实时时钟电路12、复位电路13、电压变换电路14和JTAG调试接口电路15分别与嵌入式ARM微处理器11连接;嵌入式微处理器ARM 11的功能是实现对人机界面控制模块I中其他各组成部分的调节和控制,以及对人机界面模块II中各模块的控制;实时时钟电路12提供时间和日期信息,在彩色LCD显示屏上显示实时时间信息;复位电路13为系统电路提供复位信号;电压变换电路14将人机界面装置的外部电源变换为人机界面装置使用的电源JTAG调试接口电路15提供调试接口与外接电路相连实现对人机界面装置硬件和软件的调试;报警模块16在嵌入式ARM微处理器自检出人机界面装置各电路模块有故障、嵌入式ARM微处理器检测到CAN总线模块与PLC主机通讯数据有故障或PLC主机判断PLC的控制系统有故障时将发出声、光报警信号;同时在彩色IXD显示屏上显示故障类型。
[0021] 所述存储器模块2作为人机界面装置的存储装置,用于存储PLC的被控对象运行 过程中的各种动态参数以及人机界面装置的系统程序;所述存储器模块2包括Nor FLASH存储器21、Nand FLASH大容量存储器22和SDRAM存储器23 ;Nor FLASH存储器21、NandFLASH大容量存储器22和SDRAM存储器23分别与主控制器模块I的嵌入式ARM微处理器11连接,实现ARM微处理器11对存储器的操作控制,Nor FLASH 21用来存储操作系统及系统程序的目标代码映像文件,Nand FLASH大容量存储器22存放PLC被控对象运行的历史数据、人机界面模块的处理信息,SDRAM存储器23为PLC被控装置实时动态运行和通讯数据处理提供存储空间。
[0022] 所述工业以太网接口模块3作为人机界面装置的扩展接口,将人机界面装置应用于与工业以太网为通讯网络的PLC系统,扩展人机界面装置的应用范围;所述工业以太网接口模块3由工业以太网收发器31和网络隔离变压器32构成,工业以太网收发器31与嵌入式ARM微处理器11连接,网络隔离变压器32与工业以太网收发器31连接。
[0023] 所述通讯接口模块4作为人机界面装置的通讯接口,实现主控制器模块与上位计算机的数据通讯;以便通过上位计算机显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据,所述通讯接口模块4a包括人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART 41和USB接口模块42,所述通用异步串行接口 UART 41由UART控制器411、RS-232转换器412和UART收发器413构成,UART控制器411嵌入在嵌入式ARM微处理器11内部,RS-232转换器412分别与UART控制器411和UART收发器413连接,UART收发器413与上位计算机连接;所述USB接口模块42由USB控制器421和USB接口 422构成,USB控制器421嵌入式ARM微处理器11内部,USB接口 422分别与USB控制器421和上位计算机连接,实现主控制器模块I与上位计算机的数据通讯。
[0024] 所述CAN总线模块5是实现人机界面装置与PLC主机之间相互实时传输PLC控制系统的数据、状态和控制命令的通讯接口,CAN总线模块能够在任意CAN节点处接入CAN现场总线,从而可以在PLC组成的控制系统中接入多个人机界面装置,构成PLC控制系统的多个操作控制台,满足PLC控制系统对被控对象进行现场监控的要求;所述CAN总线模块5包括CAN总线控制器51、CAN收发器52和CAN总线接口 53,CAN总线控制器51嵌入在嵌入式ARM微处理器11内部,CAN收发器52分别与CAN总线控制器51和CAN总线接口 53连接,通过CAN总线接口与CAN总线的连接将PLC的被控对象与人机界面装置连接。
[0025] 所述人机界面模块IIa与主控制器模块I连接,其作用是为用户与小型PLC的被控对象提供交互界面,显示PLC的被控对象的运行状态;所述的人机界面模块IIa包括LCD液晶显示屏模块6、键盘模块7和触摸屏模块8,所述的LCD液晶显示屏模块6由液晶控制器61、彩色IXD显示屏62和液晶背光驱动模块63构成,液晶控制器61嵌入在嵌入式ARM微处理器11内部,彩色IXD显示屏62分别与液晶控制器62和液晶背光驱动模块63连接;所述的键盘模块7包括键盘控制器71和键盘72,键盘72与键盘控制器71连接,键盘控制器71与嵌入式ARM微处理器11连接;所述触摸屏模块8由触摸屏82和触摸屏A/D转换器81组成,触摸屏82与触摸屏A/D转换器81连接,触摸屏A/D转换器81与嵌入式ARM微处理器11连接。 [0026] 实施例二 :一种小型PLC的人机界面装置,如图3所示,所述的小型PLC的人机界面装置包括人机界面控制模块Ib和人机界面模块Ilb,其人机界面控制模块Ib的电路结构基本同实施例一,所不同的是:所述人机界面控制模块Ib中的通讯接口模块4b仅仅包括USB接口模块42,所述USB接口模块42由USB控制器421和USB接口 422构成,USB控制器421嵌入在嵌入式ARM微处理器11内部,USB接口 422分别与USB控制器421和上位计算机连接,实现主控制器模块I与上位计算机的数据通讯,所述的人机界面模块IIb包括IXD液晶显示屏模块6和触摸屏模块8,所述的IXD液晶显示屏模块6由液晶控制器61、彩色IXD显示屏62和液晶背光驱动模块63构成,液晶控制器61嵌入在嵌入式ARM微处理器11内部,彩色LCD显示屏62分别与液晶控制器62和液晶背光驱动模块63连接;所述触摸屏模块8由触摸屏82和触摸屏A/D转换器81组成,触摸屏82与触摸屏A/D转换器81连接,触摸屏A/D转换器与嵌入式ARM微处理器11连接。
[0027] 实施例三:一种小型PLC的人机界面装置,如图4所示,所述的小型PLC的人机界面装置包括人机界面控制模块I和人机界面模块He,其人机界面控制模块Ic的电路结构基本同实施例一,所不同的是:所述人机界面控制模块Ic中的通讯接口模块4c仅仅包括人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART 41,所述通用异步串行接口 UART 41由UART控制器411、RS-232转换器412和UART收发器413构成,UART控制器411嵌入在嵌入式ARM微处理器11内部,RS-232转换器412分别与UART控制器411和UART收发器413连接,UART收发器413与上位计算机连接,实现主控制器模块I与上位计算机的数据通讯;所述的人机界面模块IIc括IXD液晶显示屏模块6和键盘模块7,所述的IXD液晶显示屏模块6由液晶控制器61、彩色LCD显示屏62和液晶背光驱动模块63构成,液晶控制器61嵌入在嵌入式ARM微处理器11内部,彩色IXD显示屏62分别与液晶控制器62和液晶背光驱动模块63连接;所述的键盘模块7包括键盘控制器71和键盘72,键盘72与键盘控制器71连接,键盘控制器71与嵌入式ARM微处理器11连接。
[0028] 作为发明实施例的一种变换,对于每个实施例而言,所述通讯接口模块4可以是如实施例三只包括人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART41而没有USB接口模块42,也可以是如实施例例二那样只包括USB接口模块42而没有人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART41,也可以是如实施例一那样同时包括有人机界面装置扩展通用异步串行接口UART41 和 USB 接口模块 42。

Claims (8)

1. 一种小型PLC的人机界面装置,涉及一种基于CAN现场总线、嵌入式微处理器ARM+FPGA组成的小型PLC的控制系统的人机界面装置,其特征在于:所述的人机界面装置包括人机界面控制模块(I)和人机界面模块(II);所述人机界面控制模块(I)包括:主控制器模块(I)、存储器模块(2)、工业以太网接口模块(3)、通讯接口模块(4)和CAN总线模块(5);所述存储器模块(2)、工业以太网接口模块(3)、通讯接口模块(4)和CAN总线模块(5)分别与主控制器模块⑴连接,CAN总线模块(5)还用于通过CAN总线与PLC主机连接,通讯接口模块(4)用于与上位计算机连接;所述主控制器模块(I)包括:嵌入式ARM微处理器(11)、实时时钟电路(12)、复位电路(13)、电压变换电路(14)、JTAG调试接口电路(15)和报警模块(16),实时时钟电路(12)、复位电路(13)、电压变换电路(14)、JTAG调试接口电路(15)和报警模块(16)分别与嵌入式ARM微处理器(11)连接; 嵌入式微处理器ARM(Il)的功能是实现对人机界面控制模块(I)中各组成部分的调节和控制以及对人机界面模块(II)各模块的控制; 实时时钟电路(12)提供时间和日期信息,在人机界面模块(II)上显示实时时间信息;复位电路(13)为系统电路提供复位信号; 电压变换电路(14)将人机界面装置的外部电源变换为人机界面装置使用的电源;JTAG调试接口电路(15)提供调试接口与外接电路相连,实现对人机界面装置硬件和软件的调试; 报警模块(16)在嵌入式ARM微处理器自检出人机界面装置各电路模块有故障、嵌入式ARM微处理器检测到CAN总线模块与PLC主机通讯数据有故障或PLC主机判断PLC的控制系统有故障时,报警模块将发出声、光报警信号;同时在人机界面模块(II)上显示故障类型; 所述主控制器模块(I)是人机界面装置的控制核心,人机界面装置在主控制器模块(I)中构建嵌入式实时操作系统,进行多任务管理和通讯管理,实现人机界面装置实时信息处理的功能; 所述存储器模块(2)作为人机界面装置的存储装置,用于存储PLC的被控对象运行过程中的各种动态参数,以及人机界面装置的系统程序; 所述工业以太网接口模块(3)作为人机界面装置的扩展接口,将人机界面装置应用于与工业以太网为通讯网络的PLC系统,扩展人机界面装置的应用范围; 所述通讯接口模块(4)作为人机界面装置的通讯接口,实现主控制器模块与上位计算机的数据通讯;以便通过上位计算机显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据;所述CAN总线模块(5)是实现人机界面装置与PLC主机之间相互实时传输PLC控制系统的数据、状态和控制命令的通讯接口,CAN总线模块能够在任意CAN节点处接入CAN现场总线,从而可以在PLC组成的控制系统中接入多个人机界面装置,构成PLC控制系统的多个操作控制台,满足PLC控制系统对被控对象进行现场监控的要求; 所述人机界面模块(II)与主控制器模块(I)连接,其作用是为用户与小型PLC控制系统的被控对象提供交互界面,控制和显示PLC控制系统的被控对象的运行状态。
2.根据权利要求I所述的小型PLC的人机界面装置,其特征在于:所述存储器模块(2)包括Nor FLASH存储器(21)、Nand FLASH大容量存储器(22)和SDRAM存储器(23) ;NorFLASH存储器(21)、Nand FLASH大容量存储器(22)和SDRAM存储器(23)分别与主控制器模块⑴的嵌入式ARM微处理器(11)连接,实现ARM微处理器(11)对存储器的操作控制,Nor FLASH (21)用来存储操作系统及系统程序的目标代码映像文件,Nand FLASH大容量存储器(22)存放PLC被控装置运行的历史数据、人机界面模块(II)的处理信息,SDRAM存储器(23)为PLC被控装置实时动态运行和通讯数据处理提供存储空间。
3.根据权利要求I所述的小型PLC的人机界面装置,其特征在于:所述工业以太网接口模块(3)由工业以太网收发器(31)和网络隔离变压器(32)构成,工业以太网收发器(31)与嵌入式ARM微处理器(11)连接,网络隔离变压器(32)与工业以太网收发器(31)连接。
4.根据权利要求I所述的小型PLC的人机界面装置,其特征在于:所述通讯接口模块(4)或是仅仅包括人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART(41)或USB接口模块(42)或是同时包括有人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART(41)和USB接口模块(42);所述通用异步串行接口 UART (41)由UART控制器(411)、RS-232转换器(412)和UART收发器(413)构成,UART控制器(411)嵌入在嵌入式ARM微处理器(11)内部,RS-232转换器(412)分别与UART控制器(411)和UART收发器(413)连接,UART收发器(413)与上位计算机连接,实现主控制器模块(I)与上位计算机的数据通讯;所述USB接口模块(42)包括USB控制器(421)和USB接口(422),所述USB控制器(421)嵌入在嵌入式ARM微处理器(11)内部,USB接口(422)分别与USB控制器(421)和上位计算机连接,实现主控制器模块(I)与上位计算机的数据通讯。
5.根据权利要求I的小型PLC的人机界面装置,其特征在于:所述CAN总线模块(5)包括CAN总线控制器(51) ,CAN收发器(52)和CAN总线接口(53),CAN总线控制器(51)嵌入在嵌入式ARM微处理器(11)内部,CAN收发器(52)分别与CAN总线控制器(51)和CAN总线接口(53)连接,通过CAN总线接口与CAN总线的连接将PLC的被控对象与人机界面装置连接。
6.根据权利要求I所述的小型PLC的人机界面装置,其特征在于:所述的人机界面模块(II)包括LCD液晶显示屏模块¢)、键盘模块(7)和触摸屏模块(8),所述的LCD液晶显示屏模块(6)由液晶控制器(61)、彩色LCD显示屏(62)和液晶背光驱动模块(63)构成,液晶控制器(61)嵌入在嵌入式ARM微处理器(11)内部,彩色LCD显示屏(62)分别与液晶控制器出2)和液晶背光驱动模块¢3)连接;所述的键盘模块(7)包括键盘控制器(71)和键盘(72),键盘(72)与键盘控制器(71)连接,键盘控制器(71)与嵌入式ARM微处理器(11)连接;所述触摸屏模块(8)由触摸屏(82)和触摸屏A/D转换器(81)组成,触摸屏(82)与触摸屏A/D转换器(81)连接,触摸屏A/D转换器(81)与嵌入式ARM微处理器(11)连接。
7.根据权利要求I的小型PLC的人机界面装置,其特征在于:所述的人机界面模块(II)包括LCD液晶显示屏模块(6)和触摸屏模块(8),所述的LCD液晶显示屏模块(6)由液晶控制器(61)、彩色LCD显示屏(62)和液晶背光驱动模块(63)构成,液晶控制器(61)嵌入在嵌入式ARM微处理器(11)内部,彩色LCD显示屏¢2)分别与液晶控制器¢1)和液晶背光驱动模块(63)连接;所述触摸屏模块(8)由触摸屏(82)和触摸屏A/D转换器(81)组成,触摸屏(82)与触摸屏A/D转换器(81)连接,触摸屏A/D转换器与嵌入式ARM微处理器(11)连接。
8.根据权利要求I所述的小型PLC的人机界面装置,其特征在于:所述的人机界面模块(II)包括LCD液晶显示屏模块(6)和键盘模块(7),所述的LCD液晶显示屏模块(6)由彩色LCD显示屏(61)、液晶控制器(62)和液晶背光驱动模块(63)构成,液晶控制器(62)嵌入在嵌入式ARM微处理器(11)内部,彩色LCD显示屏¢1)分别与液晶控制器¢2)和液晶背光驱动模块¢3)连接;所述的键盘模块(7)包括键盘控制器(71)和键盘(72),键盘(72)与键盘控制器(71)连接,键盘控制器(71)与嵌入式ARM微处理器(11)连接。
CN2010102120796A 2010-06-29 2010-06-29 小型plc的人机界面装置 Expired - Fee Related CN101876825B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102120796A CN101876825B (zh) 2010-06-29 2010-06-29 小型plc的人机界面装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102120796A CN101876825B (zh) 2010-06-29 2010-06-29 小型plc的人机界面装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101876825A CN101876825A (zh) 2010-11-03
CN101876825B true CN101876825B (zh) 2013-01-09

Family

ID=43019400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102120796A Expired - Fee Related CN101876825B (zh) 2010-06-29 2010-06-29 小型plc的人机界面装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101876825B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102226877A (zh) * 2011-05-16 2011-10-26 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 一种基于网络协议的通用型can网络监控方法
EP2624084A1 (en) * 2012-02-03 2013-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Scalable architecture for human machine interface device
CN202453678U (zh) * 2012-02-13 2012-09-26 施耐德电器工业公司 一种人机界面装置和包含其的控制柜
CN103634182A (zh) * 2012-08-22 2014-03-12 成都爱斯顿测控技术有限公司 工业级通讯信息处理平台
CN103125466B (zh) * 2013-03-14 2015-05-27 苏州苏农园艺景观有限公司 可转换喷杆的喷雾机控制装置
CN105004922A (zh) * 2015-07-08 2015-10-28 中国电子科技集团公司第四十一研究所 一种频谱分析仪的应用系统
CN106444609A (zh) * 2016-10-27 2017-02-22 洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司 一种plc实时运行数据记录存储系统的操作方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2869988Y (zh) * 2005-11-10 2007-02-14 北京兆维电子(集团)有限责任公司 一种芯片编程装置
CN101162389A (zh) * 2007-08-07 2008-04-16 广西工学院 通用小型可编程控制器及其控制方法
CN201749350U (zh) * 2010-06-29 2011-02-16 广西工学院 小型plc的人机界面装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2869988Y (zh) * 2005-11-10 2007-02-14 北京兆维电子(集团)有限责任公司 一种芯片编程装置
CN101162389A (zh) * 2007-08-07 2008-04-16 广西工学院 通用小型可编程控制器及其控制方法
CN201749350U (zh) * 2010-06-29 2011-02-16 广西工学院 小型plc的人机界面装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
任伟等.PLC编程器核心模块设计.《计算机系统应用》.2010,第19卷(第4期), *
任伟等.基于ARM7的PLC编程器的设计.《仪表技术与传感器》.2010,(第4期), *
郭毅锋等.基于ARM7的PLC手持编程器通信接口设计.《微计算机信息》.2008,第24卷(第14期), *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101876825A (zh) 2010-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101876825B (zh) 小型plc的人机界面装置
CN101937205B (zh) 新型便携式plc编程装置
CN100386754C (zh) 对usb接口设备进行操作的装置及方法
CN201583832U (zh) 新型便携式plc编程装置
CN202275399U (zh) 一种用于嵌入式软件的调试验证系统
CN201479158U (zh) 一种多接口网关
CN201867793U (zh) 基本输入/输出系统的调试系统
CN201749350U (zh) 小型plc的人机界面装置
TW201423413A (zh) 匯流排訊號監測裝置及方法
CN102621960A (zh) 一种基于ARM-Linux的编译型PAC
KR20120121706A (ko) 재구성 가능한 컴포넌트 기반의 plc 시뮬레이터
CN105718231A (zh) 一种刀片式服务器kvm冗余管理系统及管理方法
CN103166315B (zh) 中低压电力电子控制装置的通用监控系统
CN104698914A (zh) 工程机械数字化图形仪表
CN204945274U (zh) 一种适用于多种通讯协议的检测仪
CN204633757U (zh) 一种能够远程网络控制的激光主体机系统
CN203350669U (zh) 一种光伏逆变器用人机交互硬件电路
CN207851539U (zh) 一种低压变频器触摸式人机界面装置
CN102622937A (zh) 一种机器人示教器
CN207688910U (zh) 一种编码器测试系统
CN214098410U (zh) 一种无纸记录仪
CN211506896U (zh) 一种数字电子技术实验系统
CN202495030U (zh) 1553b 协议仿真测试仪
CN107367947A (zh) 一种基于can总线的通讯系统
CN204856474U (zh) 一种基于fpga的通用人机接口装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130109

Termination date: 20180629