CN102999002B - 可编程逻辑控制器装置及控制可编程逻辑控制器装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可编程逻辑控制器（PLC）装置以及控制该可编程逻辑控制器装置的方法。所述方法包括：从外部接收输入数据；将所接收的输入数据存储在数据输入/输出单元的输入区域中；从数据输入/输出单元的输入区域读取输入数据以便执行计算操作；将输出数据，即计算操作的结果，存储在数据输入/输出单元的输出区域中；将在数据输入/输出单元的输出区域中的输出数据发送到输出电路。

Description

可编程逻辑控制器装置及控制可编程逻辑控制器装置的方法

技术领域

本公开涉及一种可编程逻辑控制器（PLC）装置以及控制该可编程逻辑控制器装置的方法。

背景技术

本公开涉及一种可编程逻辑控制器（PLC）装置以及控制该可编程逻辑控制器装置的方法。更具体而言，本公开涉及一种用于在通过多个计算处理来执行顺序程序时输出执行结果的PLC装置，以及用于控制PLC装置的方法。与典型的PLC顺序程序（其访问存储器以输出计算结果）不同，所述方法访问专用集成电路（ASIC）以输出计算结果，所以在执行顺序程序时可以对计算结果进行确认。

PLC是一种高度独立的控制装置，其以诸如大规模集成（LSI）芯片和晶体管的半导体装置取代通常所使用的控制板中的诸如继电器计时器和计数器的继电器控制板功能，以便为程序控制的基本顺序控制功能增加数学功能，并且通过在存储器中对程序的开始与结束进行扫描来执行逻辑操作。

图1和图2是图示出典型的PLC装置的配置的视图。

如图1和图2所示，典型的PLC装置包括：输入电路200、控制单元100以及输出电路300。

输入电路200从外部接收输入信号或者输入数据。输入电路200可以包括：串联或者并联连接的电阻器R1和R2、用于将输入信号传送至控制单元100的数据输入单元220以及第一光电耦合器210。第一个光电耦合器210将输入电路200与输出电路230完全隔离，由此传送输入信号但是防止将外部干扰信号传送至控制单元100。

输出电路300输出输出数据，即对输入数据进行计算的计算结果。输出电路300可以包括：第二光电耦合器310、电阻器R3、开关装置320以及数据输出单元330。

控制单元100对输入数据执行计算操作并且控制其他数据输入/输出。控制单元100包括：用于控制数据输入单元220和数据输出单元330的控制器110，以及用于存储输入/输出数据的存储器120。

数据输入单元220和数据输出单元330可以使用ASIC或者现场可编程门阵列（FPGA）。

当使用ASIC时，ASIC包括用于暂时存储待对其进行内部处理的数据的存储区域。此外，将访问地址分配给该存储区域。当访问数据输入单元220时，控制器110具有用于在数据输入单元220中的特定区域的地址。以同样方式，当访问数据输出单元330时，控制器110具有用于在数据输出单元330中的特定区域的地址。

如图1所示，根据常规方式，当控制器110读取输入数据时，首先将输入数据存储在存储器120中；将芯片选择命令CS和读取命令RD传送至数据输入单元220；并且接着，数据输入单元220从存储器120中读取输入数据。

此外，如图2所示，根据常规方式，当将数据输出至外部时，将写命令WR传送至数据输出单元330以便将其记录在存储器中；将待输出数据的地址和读取命令RD传送至数据输出单元330；并且接着，数据输出单元330从存储器中读取待输出数据并且将待输出数据传送至外部。

也就是说，常规的PLC装置存在浪费存储器空间的问题。

并且，一般而言，常规的PLC装置在程序计算操作期间不向输入端口发送数据并且不从输出端口接收数据。由于所有程序计算操作需要在数据被输出并且计算结果经确认之前完成，所以会发生输入/输出数据的丢失。

例如，当在程序计算操作期间至少两次将数据存储在i地址的输出映像区域中时，将最后存储的数据输出至输出端口。相应地，当在程序执行期间要求i地址的输出被更改N次时，需要编写程序以便被执行至少N次。

当在第N次程序计算操作期间改变j地址输入数据时，由于在第N+1次程序计算操作之前更新j地址输入映像区域，所以不能在第N次程序计算操作中使用已改变的数据。

如果在第N次程序计算操作期间已改变的数据在第N次程序计算操作结束之前再次被改变，则不能识别出在程序运行期间输入已被改变。

发明内容

实施例提供了一种用于在计算执行期间确认计算结果并且不需要存储器的PLC装置及用于控制PLC装置的方法。

在一个实施例中，一种控制可编程逻辑控制器（PLC）的方法包括：从外部接收输入数据；将所接收的输入数据存储在数据输入/输出单元的输入区域中；从所述数据输入/输出单元的所述输入区域读取所述输入数据以便执行计算操作；将输出数据，即所述计算操作的结果，存储在所述数据输入/输出单元的输出区域中；将在所述数据输入/输出单元的所述输出区域中的所述输出数据发送到输出电路。

在当根据所述计算操作将所述输出数据存储在所述输出区域中时，可以执行将输出数据发送到输出电路中的步骤。

所述数据输入/输出单元可以是专用集成电路（ASIC）。

所述输入区域可以是与所述数据输入/输出单元的输入地址相对应的区域。

所述输出区域可以是与所述数据输入/输出单元的输出地址相对应的区域。

所述方法可以进一步包括：根据所述输入数据是否变化来对已变化的输入数据执行计算操作，并且将根据所述计算操作的结果的输出数据发送到所述输出电路。

在另一个实施例中，一种PLC装置包括：数据输入单元，其用于接收从外部输入的输入数据并且将所接收的所述输入数据存储在输入区域中；数据输出单元，其用于接收根据对所述输入数据的计算操作的结果的输出数据并且将所接收的所述输出数据存储在输出区域中；以及控制单元，其用于从所述数据输入单元的所述输入区域读取所述输入数据以便执行计算操作，并且据此将根据所述计算操作的结果的输出数据存储在所述数据输出单元的所述输出区域中。

控制单元可以向数据输入单元发送地址命令、芯片选择命令（CS）以及对输入数据的读取命令（RD），以便读取数据输入单元的输入区域并且根据读取操作的结果读取输入数据。

控制单元可以向数据输出单元发送地址命令，CS命令以及对输出数据的写（WR）命令，以便将输出数据存储在输出区域中。

当将所述输出数据存储在所述数据输出单元的所述输出区域中时，所述控制单元可以将存储的所述输出数据发送到输出电路。

所述输入区域可以是与所述数据输入单元的输入地址相对应的区域。

所述输出区域可以是与所述数据输出单元的输出地址相对应的区域。

当存储在输入区域的输入数据被改变时，控制单元可以对已改变的输入数据执行计算操作，并且可以将所执行的计算操作的结果存储在输出区域中。

数据输入单元和数据输出单元中的至少一个单元可以包括光电耦合器以便将其与控制单元隔离。

数据输入单元和数据输出单元可以是专用集成电路（ASIC）。

在下面的附图和说明书中阐述了一个以上实施例的细节。从说明书和附图中以及从权利要求书中，其他特征将变得显而易见。

附图说明

图1和图2是图示出典型的PLC装置的配置的图。

图3是图示出根据本发明的实施例的PLC装置的配置的图。

图4是图示出根据本发明的实施例的控制单元和输入电路的配置和操作的图。

图5是图示出根据本发明的实施例的控制单元和输出电路的配置和操作的图。

图6是图示出根据本发明的实施例的PLC装置的操作的流程图。

图7是图示出实现根据本发明的实施例的PLC装置的操作的源代码的示例的图。

具体实施方式

下面将描述优选实施例。

以下，将参照附图描述本发明的详细的实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，并且不应将本发明解释为限制于此处所列举的实施例；相反，通过附加、更改和改变，能够容易地设想出包括在其他变劣（retrogressive）发明中的或者落入本公开的精神和范围之内的替代实施例，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的构思。

本发明中所使用的术语选自于目前被广泛使用的一般术语。然而，在某些情况下申请人可以任意选择术语，并且在实施例的详细说明中描述其含义。因此，应以其含义而非以其名称来理解术语。

也就是说，在下面的说明中，“包含”、“包括”、“包含有”、“包括有”的含义指明了属性、区域、固定数目、步骤、处理、元件和/或部件，但不排除其他属性、区域、固定数目、步骤、处理、元件和/或部件。

下面，将参照附图对本发明的实施例进行说明。

图3是图示出根据本发明的实施例的可编程逻辑控制器（PLC）装置的配置的图。

如图3所示，PLC装置包括：用于接收输入信号或者输入数据的输入电路20、用于对输入数据执行计算并且控制其他数据输入/输出的控制单元10以及用于输出输出数据即对输入数据的计算结果的输出电路30。

输入电路20是用于接收待由PLC装置处理的数据的电路。输入电路20接收待处理数据并且将待处理数据传送至控制单元10。输入数据可以根据应用PLC装置的应用领域而改变。例如，输入数据可以包括工厂的温度、工厂里安装的机械臂的高度以及传送产品的传送带的速度。

输出电路30是用于输出由控制单元10处理的处理结果的电路。输出电路30从控制单元10接收对输入数据的处理结果，并且接着将处理结果输出至外部。对输入数据的处理结果还可以根据PLC装置的应用领域而改变。

例如，如果PLC装置控制温度，则计算结果可以包括根据所测量的周围温度的空调操作或者加热器操作。

此外，如果PLC装置控制机械臂的高度，则计算结果可以包括提高机械臂的命令或者降低机械臂的命令。

图4是图示出根据本发明的实施例的控制单元10和输入电路20的配置和操作的图。

一旦从外部接收输入数据，根据常规方式，首先将所接收的输入数据记录在存储器中。但是根据本发明，省略在将数据记录到存储器中的过程。

也就是说，对于根据本发明的PLC装置而言，省略了将输入数据存储到存储器中的过程，并且相应地，不需要用于数据处理的存储器。这里，存储器可以被用作其他用途，即存储用于对控制单元10的操作进行控制的命令代码。

如图4所示，输入电路20包括：串联和并联连接的电阻器R1和R2、第一光电耦合器21以及数据输入单元22。

第一光电耦合器21传送信号但是防止将外部干扰信号传送至控制单元10。

数据输入单元22可以使用ASIC或者FPGA。ASIC可以具有诸如定制型IC、门阵列型IC以及半定制型IC的任意种类。半定制型IC包括标准单元型，其中半成品包括具有预先配置的诸如计数器、计时器以及触发器的基本部件的芯片，并且在芯片中连接部件以形成所期望的电路。

当使用ASIC时，ASIC包括用于暂时存储待进行内部处理的数据的存储区域。此外，将访问地址分配给该存储区域。当访问数据输入单元22时，控制单元10具有用于数据输入单元22中的输入区域的地址。

例如，如图4所示，当读取输入数据时，控制单元10通过使用数据输入单元22的地址以及芯片选择命令CS和读取命令RD直接从数据输入单元22读取输入数据。

也就是说，根据常规方式，为了使控制单元10读取输入数据，首先将输入数据存储在存储器中，将CS和RD命令传送至ASIC，并且接着，ASIC从存储器读取输入数据。

然而，根据本发明，控制单元10暂时将输入数据存储在数据输入单元22的输入区域中，并且通过数据输入单元22的输入区域的地址直接读取输入数据。

图5是图示出根据本发明的实施例的控制单元10和输出电路30的配置和操作的图。

与接收输入数据的处理类似，当将经处理的数据输出至外部时，不使用存储器。

根据常规方式，当将数据输出至外部时，将写命令WR传送至数据输出单元330以便将其记录在存储器中；将待输出数据的地址和读取命令RD传送至数据输出单元330；并且接着，数据输出单元330从存储器中读取待输出数据并且将待输出数据传送至外部。然而，根据本发明，将数据输出至外部时不使用存储器。

也就是说，在根据本发明的PLC装置中，省略了从存储器中读取待输出数据的数据存储处理，并且将准备以直接访问数据输出单元33的方式输出的数据记录（存储）在数据输出单元33的输出区域中。数据输出单元33输出其中所记录的数据。因此，不需要用于数据处理的存储器。

如图5所示，输出电路30包括：第二光电耦合器31、电阻器R3以及开关装置32。

根据本发明的实施例，数据输入单元22可以与数据输出单元33分离，但是也可以配置为一体。

图6是图示出根据本发明的实施例的PLC装置的操作的流程图。

对于PLC装置的操作而言，当在PLC顺序命令中包括进多个计算或者在一个顺序操作期间改变输入数据时，可以输出多个计算中的每个计算的输出结果或者对改变的输入数据的计算结果。

在操作S11中，输入电路20从外部接收输入数据。

在操作S12中，将接收到的输入数据暂时存储在控制单元10中的输入单元22的输入区域，即存储输入数据的区域中。

控制单元10将控制命令发送至输入单元22的输入区域，以便通过读取数据输入单元22的输入区域的处理来读取输入数据。

数据输入单元22可以使用ASIC或者FPGA。ASIC可以具有诸如定制型IC、门阵列型IC以及半定制型IC的任意种类。半定制型IC包括标准单元型，其中半成品包括具有预先配置的诸如计数器、计时器以及触发器的基本部件的芯片并且在芯片中连接部件以形成所期望的电路。

当使用ASIC时，ASIC为用于执行计算处理的电路，但是ASIC包括用于暂时存储待进行内部处理的数据的存储区域。此外，将访问地址分配给该存储区域。当访问数据输入单元22时，控制单元10具有用于数据输入单元22中的输入区域的地址。

控制命令包括地址命令和芯片选择命令CS以及对待读取数据的读取命令RD。

在操作S13中，控制单元10对所读取的输入数据执行计算。接着，控制单元10将对输入数据的计算结果存储在数据输出单元33的输出区域中。

在操作S14中，控制单元10将控制命令发送至数据输出单元33，并且接着，将输出数据存储在数据输出单元33的输出区域中。

控制命令包括地址命令和芯片选择命令CS以及对待输出数据的写命令WR。

接着，在操作S15中，控制单元10将记录在输出单元33的输出区域中的输出数据发送至输出电路30。输出电路30允许外接装置通过使用所接收的输出数据来执行对应于输入数据的操作。

根据上述控制PLC装置的方法，由于控制单元10直接从数据输入单元22读取数据，或者直接将数据写在数据输入单元22上并且数据输入单元22用于输入/输出端口控制，所以在程序操作期间更新输入/输出数据，由此防止输入/输出数据的丢失并且减少对用作输入/输出映像区域的存储器的浪费。

图7是图示出实现根据本发明的实施例的PLC装置的操作的源代码的示例的图。

图7的输入ASIC地址表示数据输入单元22的输入区域，输出ASIC地址表示数据输出单元33的输出区域。

与常规方式为了读取输入数据而在程序操作期间读取存储器的输入映像区域不同，第一命令41直接读取‘0xA00000'，即ASIC中的输入区域的地址。

第二命令42具有用于将数据写在‘0xB000000’，即当执行数据输出程序时ASIC的输出区域的中的格式。

尽管已参照其数个示例性的实施例描述了本公开，但是应理解的是，本领域技术人员能够设想出许多落入本公开原理的精神和范围内的其他改进和实施例。尤其是，在本公开、附图和所附的权利要求书的范围内，可以对主题组合布置的组成部件和/或布置方式进行各种变化和改进。除了对组成部件和/或布置方式的变化和改进以外，对本领域技术人员来说，替代使用也是显而易见的。

Claims (6)

1.一种控制可编程逻辑控制器的方法，包括：

从外部接收输入数据；

将所接收的输入数据存储在与数据输入单元的输入地址相对应的输入区域中；

通过直接访问所述数据输入单元而从与所述数据输入单元的输入地址相对应的输入区域读取所述输入数据；

对所读取的输入数据执行计算操作；

通过直接访问数据输出单元，将作为所述计算操作的结果的输出数据存储在与所述数据输出单元的输出地址相对应的输出区域中；以及

将与所述数据输出单元的输出地址相对应的输出区域中的所述输出数据发送到输出电路，

其中，当在可编程逻辑控制器顺序命令中包括多个计算时，输出多个计算中的每个计算的输出结果，

其中，当在一个顺序操作期间改变输入数据时，输出对改变的输入数据的计算结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在当根据所述计算操作将所述输出数据存储在所述与数据输出单元的输出地址相对应的输出区域中时，执行将所述输出数据发送到所述输出电路中的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据输入单元和数据输出单元是专用集成电路。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：根据所述输入数据是否变化来对已变化的输入数据执行计算操作，并且将根据所述计算操作的结果的输出数据发送到所述输出电路。

5.一种可编程逻辑控制器装置，包括：

数据输入单元，其用于接收从外部输入的输入数据并且将所接收的所述输入数据存储在与输入地址对应的输入区域中；

数据输出单元，其用于接收根据对所述输入数据的计算操作的结果的输出数据并且将所接收的所述输出数据存储在与输出地址对应的输出区域中；以及

控制单元，其用于通过直接访问所述数据输入单元而从所述数据输入单元的所述与输入地址对应的输入区域读取所述输入数据以便执行计算操作，并且据此，通过直接访问所述数据输出单元而将根据所执行的计算操作的结果的输出数据存储在所述数据输出单元的所述与输出地址对应的输出区域中，

其中，当在可编程逻辑控制器顺序命令中包括多个计算时，输出多个计算中的每个计算的输出结果，

其中，当在一个顺序操作期间改变输入数据时，输出对改变的输入数据的计算结果。

6.根据权利要求5所述的可编程逻辑控制器装置，其中，当将输出数据存储在所述数据输出单元的所述与输出地址对应的输出区域中时，所述控制单元将所存储的输出数据发送到输出电路。