CN102467107A

CN102467107A - Plc模拟量输入输出控制系统及模拟量输出控制方法

Info

Publication number: CN102467107A
Application number: CN2010105481669A
Authority: CN
Inventors: 陈海峰; 戎思吉
Original assignee: CO-TRUST TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: CO-TRUST TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2030-11-17
Also published as: CN102467107B

Abstract

本发明实施例公开了一种PLC模拟量输入输出控制系统及PLC模拟量输出控制方法，所述系统包括PLC主控制模块和模拟量输入输出扩展模块，模拟量输入输出扩展模块包括输入单元，输出单元，通信单元，控制单元，第一多路选择器以及第二多路选择器；所述PLC主控制模块，用于对控制单元发出控制信号；所述控制单元，用于根据PLC主控制模块发出的控制信号对第一多路选择器发出监控指令；所述第一多路选择器，用于根据控制单元发出的监控指令，将特定输出单元的信号经第二多路选择器反馈给控制单元，经由控制单元反馈给PLC主控制模块。相应地，本发明实施例还公开了一种PLC模拟量输出控制方法。本发明有益效果是：采用多路选择器对模拟量输出单元的信号进行选择监控，提高了系统可靠性，同时节省了PLC模拟量输入接口空间。

Description

PLC模拟量输入输出控制系统及模拟量输出控制方法

技术领域

本发明涉及电子通信领域，尤其涉及一种PLC模拟量输入输出控制系统及模拟量输出控制方法。

背景技术

可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)是一种专门为在工业环境下应用而设计的电子装置，目前已广泛应用于工业自动化领域。在自动化系统中，模拟量输入接口、模拟量输出接口是最常用的电气接口。一般，通过模拟量输入接口来测量模拟量输入信号；通过模拟量输出接口来连接外部执行器。但是，在系统工作过程中，由于过载、浪涌、元器件老化等诸多原因会导致模拟量输出接口的模拟量输出出错，如果不能及时发现并排除这些故障，将会给工业生产造成无可挽回的损失。通常的做法是通过在模拟量输出接口接反馈监控电路来实现对模拟量输出的监控，这往往需要借助外部的辅助电路，而且输入反馈信号时需要占用端子排上的模拟量输入接口，压缩了端子排空间，导致系统制造成本较大。因此，如何设计一个成本较低，不占用外部端子排上的模拟量输入接口PLC模拟量输入输出控制系统成为PLC领域函待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于，提供一种无需占用PLC模拟量输入端子排的接口即可实现反馈监控的PLC模拟量输入输出控制系统。

为了实现以上目的，本发明实施例提供了一种PLC模拟量输入输出控制系统，包括PLC主控制模块和模拟量输入输出扩展模块，所述模拟量输入输出扩展模块包括输入单元，输出单元，通信单元，控制单元，第一多路选择器以及第二多路选择器；

所述PLC主控制模块通过通信单元与所述控制单元相连，用于对所述控制单元发出控制信号；

所述控制单元分别与所述通信单元及所述第一多路选择器连接，用于根据所述PLC主控制模块发出的控制信号对所述第一多路选择器发出监控指令；

所述第一多路选择器分别与所述控制单元，所述输出单元以及所述第二多路选择器相连，用于根据所述控制单元发出的监控指令，将特定输出单元的信号经第二多路选择器反馈给所述控制单元，经由所述控制单元将所述特定输出单元的信号反馈给所述PLC主控制模块；

所述第二多路选择器与所述第一多路选择器，输入单元以及控制单元连接，用于将所述第一多路选择器输入的特定输出单元的信号以及所述输入单元的信号输入到所述控制单元。

较佳的，所述模拟量输入输出扩展模块还包括隔离单元，用于将所述控制单元与输入单元、输出单元相隔离。

较佳的，所述输入单元包括A/D转换器和将输入单元的信号进行预处理的调理单元。

较佳的，所述输出单元包括D/A转换器和输出驱动单元。

其中，所述控制单元包括执行单元和数据区；

所述执行单元用于读取和执行所述PLC主控制模块的控制命令，并在所述数据区写入需向所述PLC主控制模块反馈的信号；

所述数据区用于存放PLC主控制模块与所述执行单元进行读写操作的中间数据。

本发明实施例还提出了一种PLC模拟量输出控制方法，包括：

PLC主控制模块输出控制信号；

控制单元根据PLC主控制模块的控制信号，控制第一多路选择器输入特定输出单元的信号，并对所述特定输出单元的信号进行监控；

将监控结果反馈到PLC主控制模块。

其中，控制单元根据PLC主控制模块的控制信号，控制第一多路选择器输入特定输出单元的信号，并对所述特定输出单元的信号进行监控的步骤包括：

所述控制单元接收PLC主控制模块输出的控制信号；

所述控制单元根据所述控制信号对所述第一多路选择器发出监控指令；

所述第一多路选择器根据所述监控指令将特定输出单元的信号经第二多路选择器输入到所述控制单元；

所述控制单元对所述特定输出单元的信号进行监控。

进一步的，所述第一多路选择器根据所述监控指令将特定输出单元的信号经第二多路选择器输入到所述控制单元的步骤包括：

所述第一多路选择器根据所述监控指令将特定输出单元的信号输入到所述第二多路选择器；

所述第二多路选择器将所述特定输出单元的信号输入到隔离单元进行隔离操作，然后输入到所述控制单元。

进一步的，将监控结果反馈到PLC主控制模块操作之后，还包括：所述PLC主控制模块根据预设的输出信号和所述监控结果，检测所述输出单元是否出现故障。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

采用多路选择器对模拟量输出单元的信号进行选择监控，节省了PLC模拟量输入端子排的接口空间；同时，反馈监控电路结构简单，不需附加外部辅助电路；而且，用户可以在应用中通过PLC主控制模块动态启动和选择被监控的输出单元，通过对输出单元的信号进行反馈监控，便于及时发现故障，进而排除故障，提高系统的模拟量输出可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明PLC模拟量输入输出控制系统的第一实施例的结构示意图；

图2是本发明PLC模拟量输入输出控制系统的第二实施例的结构示意图；

图3是本发明实施例的控制单元的结构示意图；

图4是本发明PLC模拟量输出控制方法的第一实施例流程图；

图5是本发明PLC模拟量输出控制方法的第二实施例流程图；

图6是本发明PLC模拟量输出控制方法的第三实施例流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种PLC模拟量输入输出控制系统，下面结合图1至图3对本发明PLC模拟量输入输出控制系统的实施例进行说明。

如图1示出的本发明PLC模拟量输入输出控制系统的第一实施例的结构示意图，PLC模拟量输入输出控制系统1包括PLC主控制模块11和模拟量输入输出扩展模块12，其中

所述模拟量输入输出扩展模块12包括输入单元121，控制单元122，输出单元123，第一多路选择器124，第二多路选择器125以及通信单元126。

所述输入单元121包括对输入信号进行预处理的调理单元和将模拟信号转化为数字信号的A/D转换器，所述调理单元和A/D转换器在图1中未示出。

具体的，所述输入信号一般来自现场传感器或变送器，所述输入单元121将所述输入信号进行滤波等预处理之后，再经所述第二多路选择器225巡检，然后通过A/D转换，最后通过数据总线连接到控制单元122，由控制单元122进行测量和运算等处理。

所述输出单元123包括将数字信号转化为模拟信号的D/A转换器和输出驱动单元，所述D/A转换器和输出驱动单元在图1中未示出。

具体的，所述输出单元123将信号进行D/A转换之后，经过驱动输出到执行器，执行器是指接收控制信息并对受控对象施加控制作用的装置。

所述控制单元122分别与所述通信单元126及所述第一多路选择器124连接，用于根据所述PLC主控制模块11通过所述通信单元126输入的控制信号对所述第一多路选择器124发出监控指令。

具体的，所述控制单元122包括执行单元1221和数据区1222，如图3所示。所述执行单元1221用于读取和执行所述PLC主控制模块11的控制命令，并在所述数据区1222写入所述PLC主控制模块11需要读取的信号；所述数据区1222用于存放PLC主控制模块11与所述执行单元122进行读写操作的中间数据。

进一步的，所述控制单元122的数据区1222可以划分为四个区域，分别为：模拟量输入测量结果存放区12221，模拟量输出给定设置存放区12222，模拟量输出监控使能设置区12223，模拟量输出监控结果存放区12224。

所述模拟量输入测量结果存放区12221用于存放执行单元1221写入的模拟量输入信号，以供PLC主控制模块11通过所述通信单元126读取并进行运算处理。

所述模拟量输出给定设置存放区12222用于存放PLC主控制模块11通过所述通信单元126写入的模拟量输出设定信号，以供执行单元1221执行输出。

所述模拟量输出监控使能设置区12223用于存放PLC主控制模块11通过所述通信单元126写入的模拟量输出监控使能信号以供执行单元1221读取并控制所述第一多路选择器的通道选择。例如，控制某一个输出单元的输出监控使能信号为0则表示不对此输出单元实行监控，为1表示对此输出单元实行监控，如果执行单元1221读取到某一位的监控使能信号为1，则对所述第一多路选择器发出监控指令对与该位监控使能信号对应的通道进行监控。

模拟量输出监控结果存放区12224用于存放执行单元1221写入的模拟量输出监控到的输出结果信号，也即控制单元122给PLC主控制模块11反馈的输出单元的信号，以供PLC主控制模块11通过所述通信单元126读取。

所述第一多路选择器124分别与所述控制单元122，所述输出单元123以及所述第二多路选择器125相连，用于根据所述控制单元122的监控指令，将特定输出单元123的信号经所述第二多路选择器125反馈给控制单元122，并由所述控制单元122将所述特定输出单元的信号反馈给所述PLC主控制模块11。

所述第二多路选择器125与所述第一多路选择器124，输入单元121以及控制单元122连接，用于将所述第一多路选择器124输入的特定输出单元的信号以及所述输入单元的信号输入到所述控制单元122。

所述PLC主控制模块11与所述通信单元126连接，用于通过所述通信单元126对所述控制单元122发出控制信号；同时，所述PLC主控制模块11通过所述通信单元126读取到所述控制单元122反馈的特定输出单元的信号之后，会将其与预设的输出信号相比，以检测所述输出单元是否出现故障，当检测结果为是时，设置故障状态告警信息。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

采用多路选择器对模拟量输出单元的信号进行选择监控，节省了PLC模拟量输入端子排的接口空间；同时，反馈监控电路结构简单，不需附加外部辅助电路及连线；而且，用户可以在应用中通过PLC主控制模块动态启动和选择被监控的输出单元，通过对输出单元的信号进行反馈监控，便于及时发现故障，进而排除故障，提高系统的模拟量输出可靠性。

需要说明的是，PLC模拟量输入输出控制系统的输入单元和输出单元均可以有多个，如图2示出的本发明PLC模拟量输入输出控制系统的第二实施例的结构示意图中，输入单元和输出单元均为四个，对应的控制单元中数据区也以四个输入输出单元为例。

本实施例二中PLC模拟量输入输出控制系统2包括PLC主控制模块21和模拟量输入输出扩展模块22，其中

所述模拟量输入输出扩展模块22包括输入单元221，控制单元222，输出单元223，第一多路选择器224，第二多路选择器225，通信单元226以及隔离单元227。

所述输入单元221包括对输入信号进行滤波等预处理的调理单元2211和将模拟信号转化为数字信号的A/D转换器2212。

具体的，所述输入信号一般来自现场传感器或变送器，所述输入单元221将所述输入信号进行滤波等预处理之后，再经所述第二多路选择器225巡检，然后通过A/D转换，最后通过数据总线经隔离单元227隔离处理后连接到控制单元222，由控制单元222进行测量和运算等处理。

所述输出单元223包括将数字信号转化为模拟信号的D/A转换器2231和输出驱动单元2232。

具体的，所述输出单元223将信号进行D/A转换之后，经过驱动输出到执行器。

所述控制单元222与所述通信单元226连接，并通过所述隔离单元227与所述第一多路选择器224连接，用于根据所述PLC主控制模块21通过所述通信单元226输入的控制信号对所述第一多路选择器124发出监控指令。

具体的，所述控制单元222与图1所述实施例中控制单元122的大体结构相同，请参考图3。所不同的是，本实施例中控制单元222的数据区的四个区域，即所述模拟量输入测量结果存放区，模拟量输出给定设置存放区，模拟量输出监控使能设置区以及模拟量输出监控结果存放区都以四个输入单元、四个输出单元为标准，具体信息如表1所示。

表1

针对表1说明如下：

所述所述模拟量输入测量结果存放区用于存放执行单元2221写入的模拟量输入信号测量值，以供PLC主控制模块21通过所述通信单元226读取。所述测量值有效位为16位。

所述模拟量输出给定设置存放区用于存放PLC主控制模块21通过所述通信单元226写入的模拟量输出设定信号，以供执行单元2221执行输出。所述设定信号值有效位为16位。

所述模拟量输出监控使能设置区用于存放PLC主控制模块21通过所述通信单元226写入的模拟量输出监控使能信号，也即所述控制信号，以供执行单元2221读取。例如，控制某一个输出单元的输出监控使能信号为0则表示不对此输出单元实行监控，为1表示对此输出单元实行监控，如果执行单元1221读取到监控使能信号为1，则对所述第一多路选择器发出监控指令。所述模拟量输出监控使能信号有效值为4位，例如：0100表示对第二个输出单元实行监控；0001表示对第四个输出单元实行监控。

模拟量输出监控结果存放区用于存放执行单元2221写入的模拟量输出监控信号，也即控制单元222给PLC主控制模块21反馈的输出单元的信号，以供PLC主控制模块21通过所述通信单元226读取。

所述隔离单元227与所述控制单元222，输入单元221以及输出单元223相连，用于将所述控制单元222与所述输入单元221及输出单元223相隔离。另外，所述隔离单元227还与所述第一多路选择器224以及第二多路选择器225相连，用于将控制单元222对所述第一多路选择器224以及第二多路选择器225发出的监控指令进行隔离操作。

所述PLC主控制模块21与所述通信单元226连接，用于通过所述通信单元226对所述控制单元222发出控制信号；同时，所述PLC主控制模块21通过所述通信单元226读取到所述控制单元222反馈的特定输出单元的信号之后，会将其与预设的输出信号相比判定是否一致，以检测所述输出单元是否出现故障，当检测结果为是时，设置故障状态告警信息。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

采用多路选择器对模拟量输出单元的信号进行选择监控，节省了PLC模拟量输入端子排的接口空间；同时，反馈监控电路结构简单，不需附加外部辅助电路及连线；而且，用户可以在应用中通过PLC主控制模块动态启动和选择被监控的输出单元，通过对输出单元的信号进行反馈监控，便于及时发现故障，进而排除故障，提高系统的模拟量输出可靠性。另外，在输入、输出单元与控制单元之间设置隔离单元进行隔离，避免外部现场的传感器，变送器或执行器对控制单元信号的干扰，进一步提高系统的可靠性。

本发明实施例还提供了一种模拟量输出控制方法，下面结合图4至图6对本发明PLC模拟量输出控制方法的实施例进行说明。

如图4示出的本发明PLC模拟量输出控制方法的第一实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤S400：PLC主控制模块输出控制信号。

具体的，所述PLC主控制模块通过通信单元在数据区写入模拟量输出监控使能信号，以供控制单元读取。例如，所述监控使能信号可以为0或1，分别表示不实行监控和实行监控。

步骤S402：控制单元根据PLC主控制模块的控制信号，控制第一多路选择器输入特定输出单元的信号，并对所述特定输出单元的信号进行监控。

具体的，控制单元读取到要求监控特定输出单元的控制信号，则对第一多路选择器发出监控指令，控制第一多路选择器反馈特定输出单元的信号，并对此信号进行监控。

步骤S404：将监控结果反馈到PLC主控制模块。

具体的，所述控制单元将监控结果写入相应的数据区，由PLC主控制模块对此信号进行读取。

本发明模拟量输出控制方法实施例一配合图1所示模拟量输入输出控制系统来实施，具有以下有益效果：

采用多路选择器对模拟量输出单元的信号进行选择监控，节省了PLC模拟量输入端子排的接口空间；同时，反馈监控电路结构简单，不需附加外部辅助反馈电路及连线；而且，用户可以在应用中通过PLC主控制模块动态启动和选择被监控的输出单元，通过对输出单元的信号进行反馈监控，便于及时发现故障，进而排除故障，提高系统的模拟量输出可靠性。

如图5示出的本发明PLC模拟量输出控制方法的第二实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤S500：PLC主控制模块输出控制信号。

具体的，与图4所示实施例中步骤S400相同，此处不再赘述。

步骤S501：所述控制单元接收PLC主控制模块输出的控制信号。

具体的，所述控制单元从数据区内读取PLC主控制模块通过通信单元写入的要求监控特定输出单元的控制信号。

步骤S502：所述控制单元根据所述控制信号对所述第一多路选择器发出监控指令。

具体的，所述控制单元根据读取到的控制信号对所述第一多路选择器发出要求监控特定输出单元的监控指令。

步骤S503：所述第一多路选择器根据所述监控指令将特定输出单元的信号经第二多路选择器输入到所述控制单元。

具体的，所述第一多路选择器选择要监控的输出单元，并将所述输出单元的信号输入到所述第二多路选择器，再由所述第二多路选择器输入到控制单元。

步骤S504：所述控制单元对所述特定输出单元的信号进行监控。

具体的，所述控制单元对所述特定输出单元的信号进行测量，并记录在相应的数据区。

步骤S505：将监控结果反馈到PLC主控制模块。

具体的，与图4所示实施例中步骤S404相同，此处不再赘述。

本发明模拟量输出控制方法实施例二配合图1所示模拟量输入输出控制系统来实施，具有以下有益效果：

如图6示出的本发明PLC模拟量输出控制方法的第三实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤S600：PLC主控制模块输出控制信号。

具体的，与图4所示实施例中步骤S400相同，此处不再赘述。

步骤S601：所述控制单元接收PLC主控制模块输出的控制信号。

具体的，与图5所示实施例中步骤S501相同，此处不再赘述。

步骤S602：根据所述控制信号对所述第一多路选择器发出监控指令。

具体的，与图5所示实施例中步骤S502相同，此处不再赘述。

步骤S603：所述第一多路选择器根据所述监控指令将特定输出单元的信号输入到第二多路选择器。

具体的，所述第一多路选择器选择要监控的输出单元，并将所述输出单元的信号输入到所述第二多路选择器。

步骤S604：所述第二多路选择器将所述特定输出单元的信号输入到隔离单元进行隔离操作，然后输入到所述控制单元。

步骤S605：所述控制单元对所述特定输出单元的信号进行监控。

具体的，与图5所示实施例中步骤S504相同，此处不再赘述。

步骤S606：将监控结果反馈到PLC主控制模块。

具体的，与图4所示实施例中步骤S404相同，此处不再赘述。

步骤S607：所述PLC主控制模块根据预设的输出信号和所述监控结果，检测所述输出单元是否出现故障。

具体的，所述PLC主控制模块对每个输出单元的信号都有一个合理的预设值，其根据监控结果也即监控的输出单元的信号测量值与预设值相比，如果超出一定范围就推定所述输出单元出现故障。

本发明模拟量输出控制方法实施例三配合图2所示模拟量输入输出控制系统来实施，具有以下有益效果：

采用多路选择器对模拟量输出单元的信号进行选择监控，节省了PLC模拟量输入端子排的接口空间；同时，反馈监控电路结构简单，不需附加外部辅助电路及连线；而且，用户可以在应用中通过PLC主控制模块动态启动和选择被监控的输出单元，通过对输出单元的信号进行反馈监控，便于及时发现故障，进而排除故障，提高系统的模拟量输出可靠性。另外，在反馈信号进入控制单元之前先进行隔离处理，避免其对控制单元信号的干扰，进一步提高系统的可靠性。

以上所揭露的仅为本发明实施例中的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种PLC模拟量输入输出控制系统，其特征在于，包括PLC主控制模块和模拟量输入输出扩展模块，所述模拟量输入输出扩展模块包括输入单元，输出单元，通信单元，控制单元，第一多路选择器以及第二多路选择器；

所述PLC主控制模块通过通信单元与所述控制单元连接，用于对所述控制单元发出控制信号；

2.如权利要求1所述的PLC模拟量输入输出控制系统，其特征在于，所述模拟量输入输出扩展模块还包括隔离单元，用于将所述控制单元与输入单元、输出单元相隔离。

3.如权利要求1所述的PLC模拟量输入输出控制系统，其特征在于，所述输入单元包括A/D转换器和将输入单元的信号进行预处理的调理单元。

4.如权利要求1所述的PLC模拟量输入输出控制系统，其特征在于，所述输出单元包括D/A转换器和输出驱动单元。

5.如权利要求1所述的PLC模拟量输入输出控制系统，其特征在于，所述控制单元包括执行单元和数据区；

6.一种PLC模拟量输出控制方法，其特征在于，包括：

PLC主控制模块输出控制信号；

将监控结果反馈到PLC主控制模块。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，控制单元根据PLC主控制模块的控制信号，控制第一多路选择器输入特定输出单元的信号，并对所述特定输出单元的信号进行监控的步骤包括：

所述控制单元接收PLC主控制模块输出的控制信号；

所述控制单元对所述特定输出单元的信号进行监控。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一多路选择器根据所述监控指令将特定输出单元的信号经第二多路选择器输入到所述控制单元的步骤包括：

9.如权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，将监控结果反馈到PLC主控制模块操作之后，还包括：所述PLC主控制模块根据预设的输出信号和所述监控结果，检测所述输出单元是否出现故障。