CN102692891A - 一种基于多种通信总线的可编程控制器 - Google Patents

一种基于多种通信总线的可编程控制器 Download PDF

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李玮
吴晓闯
田涛
于东伟
王玉宏
王耀华
李文泉
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Abstract

本发明一种基于多种通信总线的可编程控制器，属于通讯技术领域；解决的技术问题是：提供一种通讯数据交互速率高和通讯系统可靠性强的可编程控制器；采用的技术方案是：可编程控制器主要包括有PLC主控器、电源模块、普通I/O模块和高速通信模块，可编程控制器设置有RS232总线、USB总线、PCI总线和CAN总线四种通讯总线；PLC主控器设置有四种通讯总线接口：RS232总线接口、USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口，PLC主控器通过上述RS232总线接口、USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口接入RS232总线、USB总线、PCI总线和CAN总线中；本发明适用于通讯领域。

Description

一种基于多种通信总线的可编程控制器
技术领域
本发明一种基于多种通信总线的可编程控制器，特别涉及一种采用多种通信总线实现PLC主控与各模块通信的可编程序控制器。
背景技术
可编程序控制器是工业自动化、过程控制和运动控制等领域中广泛应用的一种自动化设备，目前常见的PLC的实现方式是PLC主控器与各种PLC模块安装在一块背板上，它们之间通过某种并行总线进行通信；这样的话如果总线发生问题或者某个模块对总线产生影响势必会影响整套系统的通信，并且当数据量比较大时所有的数据都集中在一条总线上，也会影响数据的刷新速率，进而影响系统通讯的可靠性。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种通讯数据交互速率高和通讯系统可靠性强的可编程控制器。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于多种通信总线的可编程控制器，所述可编程控制器主要包括有PLC主控器、电源模块、普通I/O模块和高速通信模块，可编程控制器设置有RS232总线、USB总线、PCI总线和CAN总线四种通讯总线；
所述PLC主控器设置有四种通讯总线接口：RS232总线接口、USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口，PLC主控器通过上述RS232总线接口、USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口接入RS232总线、USB总线、PCI总线和CAN总线中；
所述电源模块设置有RS232总线接口，电源模块通过RS232总线接口接入RS232总线中；电源模块通过RS232总线与PLC主控器进行通信；
所述普通I/O模块和高速通信模块均设置有三种通讯总线接口：USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口，普通I/O模块和高速通信模块分别通过上述三种通讯接口接入USB总线、PCI总线和CAN总线中。
所述普通I/O模块优先采用USB总线与PLC主控器进行通信；所述高速通信模块优先采用PCI总线与PLC主控器进行通信。
所述USB总线采用USB2.0总线。
所述普通I/O模块至少有一个，所述高速通信模块也至少有一个。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明利用多总线技术实现PLC主控器与各种PLC模块的互连，PLC主控器与模块之间针对不同的功能类型默认使用不同类型的通信总线，并能在默认通信总线发生错误时自动实现总线切换，从而提升了PLC主控器与各模块之间的数据交互速率，加强了系统的可靠性，丰富了PLC的应用方式。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
图1是本发明的电路结构示意图；
图中：1为PLC主控器、2为电源模块、3为普通I/O模块、4为高速通信模块、5为RS232总线、6为USB总线、7为PCI总线、8为CAN总线。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种基于多种通信总线的可编程控制器主要包括有PLC主控器1、电源模块2、普通I/O模块3和高速通信模块4，可编程控制器设置有RS232总线5、USB总线6、PCI总线7和CAN总线8四种通讯总线，所述USB总线6采用USB2.0总线。所述普通I/O模块3至少有一个，所述高速通信模块4也至少有一个。
所述PLC主控器1设置有四种通讯总线接口：RS232总线接口、USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口，PLC主控器1通过上述RS232总线接口、USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口接入RS232总线5、USB总线6、PCI总线7和CAN总线8中。
所述电源模块2设置有RS232总线接口，电源模块2给整个可编程控制器供电，电源模块2通过RS232总线接口接入RS232总线5中；电源模块2通过RS232总线5与PLC主控器1进行通信；PLC主控器1可以通过RS232总线5获得电源模块2的各种状态信息，以确定电源模块2是否工作正常，如果不正常则提示相应的错误信息并报警。
所述普通I/O模块3和高速通信模块4均设置有三种通讯总线接口：USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口，普通I/O模块3和高速通信模块4分别通过上述三种通讯接口接入USB总线6、PCI总线7和CAN总线8中。
所述普通I/O模块3包括有DI、DO等模块，其有效数据信息只有几个字节，虽然具有USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口三种总线信号接口，但优先采用USB总线6与PLC主控器1进行通信；USB总线6接口简单，并且数据传输速率能达到480Mbps，完全能够保证小数据量模块的数据刷新速率和信息交互及时性。
所述高速通信模块4包括有ModbusTCP、Profibus等通信模块，其有效数据信息有时会达到几百个字节，虽然具有USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口三种总线信号接口，但优先采用PCI总线7与PLC主控器1进行通信；PCI总线7的数据传输速率能达到4000Mbps，即便当数据量较大时也能完全保证数据的刷新速率。
本发明采用多种通讯总线使各种模块之间的通信互不干扰，增强了系统的稳定性，另外不论上述模块默认优先是采用USB总线6通讯，还是采用PCI总线7通讯，模块与PLC主控器1之间都有心跳报文存在，如果PLC主控器1在指定时间之内没有探测到模块的心跳报文，则PLC主控器1就会判断为当前模块使用的通信总线出错，并在另一条总线上启动与该模块的通信；例如，普通I/O模块3默认是采用USB总线6与PLC主控器1进行通信，如果USB总线6发生错误，则PLC主控器1就会探测不到普通I/O模块3的心跳报文，PLC主控器1认为该普通I/O模块3的USB总线6出错，PLC主控器1然后会在PCI总线7上启动对该普通I/O模块3的探测，探测成功后就会与该普通I/O模块3在PCI总线上进行通信，这种总线切换机制进一步加强了PLC的错误恢复机制，保证了整个系统的可靠性。
本发明可以在背板系统中实现，将上述四种总线RS232总线5、USB总线6、PCI总线7和CAN总线8设置在背板上；对于有些中小型PLC系统应用来说，使用的I/O模块比较少，整个系统的数据量也不大，并且如果使用背板的话会造成一些不便，这时候PLC系统的PLC主控器1与各模块之间需要通过电缆连接，而不是通过背板，如果使用PCI总线7则电缆数目会比较大，如果使用USB2.0总线则对电缆的长度规格有较严格的限制，这时可以只使用CAN总线8，CAN总线8对电缆数目要求非常低，对电缆的限制也很低，虽然通信速率稍低，但是对于小数据量的系统来说仍然能够保证数据的刷新速率。
本发明利用多总线技术实现PLC主控器1与各种PLC模块的互连，PLC主控器1与模块之间针对不同的功能类型默认使用不同类型的通信总线，并能在默认通信总线发生错误时自动实现总线切换，从而提升了PLC主控器1与各模块之间的数据交互速率，加强了系统的可靠性，丰富了PLC的应用方式。

Claims (4)

1.一种基于多种通信总线的可编程控制器，其特征在于：所述可编程控制器主要包括有PLC主控器（1）、电源模块（2）、普通I/O模块（3）和高速通信模块（4），可编程控制器设置有RS232总线（5）、USB总线（6）、PCI总线（7）和CAN总线（8）四种通讯总线；
所述PLC主控器（1）设置有四种通讯总线接口：RS232总线接口、USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口，PLC主控器（1）通过上述RS232总线接口、USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口接入RS232总线（5）、USB总线（6）、PCI总线（7）和CAN总线（8）中；
所述电源模块（2）设置有RS232总线接口，电源模块（2）通过RS232总线接口接入RS232总线（5）中；电源模块（2）通过RS232总线（5）与PLC主控器（1）进行通信；
所述普通I/O模块（3）和高速通信模块（4）均设置有三种通讯总线接口：USB总线接口、PCI总线接口和CAN总线接口，普通I/O模块（3）和高速通信模块（4）分别通过上述三种通讯接口接入USB总线（6）、PCI总线（7）和CAN总线（8）中。
2.根据权利要求1所述的一种基于多种通信总线的可编程控制器，其特征在于：所述普通I/O模块（3）优先采用USB总线（6）与PLC主控器（1）进行通信；所述高速通信模块（4）优先采用PCI总线（7）与PLC主控器（1）进行通信。
3.根据权利要求2所述的一种基于多种通信总线的可编程控制器，其特征在于：所述USB总线（6）采用USB2.0总线。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种基于多种通信总线的可编程控制器，其特征在于：所述普通I/O模块（3）至少有一个，所述高速通信模块（4）也至少有一个。
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