CN108089539A - 一种适用于多操作平台的智能控制器 - Google Patents

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刘旭东
陈勇
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Abstract

本发明涉及工业自动化设备技术领域,具体涉及一种适用于多操作平台的智能控制器。一种适用于多操作平台的智能控制器,包括微处理器、现场总线处理模块、电流检测模块、传感器检测与处理模块、驱动处理模块、输入输出模块和供电模块,其特征在于,现场总线处理模块、电流检测模块、传感器检测与处理模块、驱动处理模块和输入输出模块与微处理器相连接;现场总线处理模块包括分布式设备处理接口和第三方分布式设备处理接口;驱动处理模块包括驱动设定模块、驱动扩展接口和驱动扩展处理模块。本发明的实质性效果是:通过组态平台和可视化的编程,直接生成控制代码,提高程序编制效率,并兼容多个厂商的设备,提高工业设备组合的灵活性。

Description

一种适用于多操作平台的智能控制器
技术领域
本发明涉及工业自动化设备技术领域,具体涉及一种适用于多操作平台的智能控制器。
背景技术
在自动化控制技术领域中,控制器是各种电子设备的核心模块。控制器通常执行为特定工业任务而高度定制的控制程序。通常使用诸如“继电器梯形逻辑”的特定控制语言以助于装置的编程。在预定的程序的指示之下,工业控制器的处理器周期性地检查输入装置的状态并更新输出装置的状态,完成复杂的、周期性的等动作。随着工业过程复杂度的增加,越来越多的装置连接到工业控制器。装置常常被分布在机器附近或沿着生产线。而目前这些装置的生产厂商各自制定有自己的标准,装置无法相互兼容,导致生产线可选升级装置受限,严重制约了生产线设备的更新换代和功能扩展。因而需要研发出一种能够兼容多种厂商设备的智能控制器。
中国专利CN 1945480 A,公开日2007年4月11日,通用工业控制器,包括通用工业计算机、控制总线和控制器,控制器包括现场总线扫描器、目标对象管理器、控制策略扫描器和冗余对管理器,现场总线扫描器实现控制总线上的实时数据接收和发送,目标对象管理器对可能工作总线上各节点的全部实时数据进行透明的访问,并可动态的增减节点的数量,控制策略扫描器使控制总线中各节点根据不同的功能采用不同的通用工业计算机运行,并实时在线地管理和调度各控制功能块;冗余对管理器实现热备用的双机间进行相互交互,来判断对方的状态和自身状态并相互通报,必要时进行切换,并传输备用机功能块反演算时所需的数据。其通过冗余对管理器提高了控制器的可靠性,通用性强,具有良好的在线实时组态功能,但其组态不能生成控制程序,而且其不能解决兼容不同厂商设备的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:目前工业用设备标准不统一,无法兼容使用的问题。提出了一种适用于多种设备和操作系统的智能控制器。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案为:一种适用于多操作平台的智能控制器,包括微处理器、现场总线处理模块、电流检测模块、传感器检测与处理模块、驱动处理模块、输入输出模块和供电模块,现场总线处理模块、电流检测模块、传感器检测与处理模块、驱动处理模块和输入输出模块与所述微处理器电连接;所述现场总线处理模块包括分布式设备处理接口和第三方分布式设备处理接口;所述电流检测模块包括执行机构电流检测模块、传感器电流检测模块、总线电流检测模块和内部电流检测模块;所述传感器检测与处理模块包括若干个有线传感器接口、传感器通讯协议设定模块和传感器参数设定模块;所述驱动处理模块包括驱动设定模块、驱动扩展接口和驱动扩展处理模块;所述输入输出模块包括按键板接口、按键板处理模块、显示接口和显示处理模块。
作为优选,它还包括存储模块和通讯模块,所述微处理器运行有数据库,所述数据库存储在所述存储模块中,所述通讯模块与所述微处理器电连接,所述微处理器运行有CAN、CANopen、Profibus、EtherCAT、Modbus、Ethernet/IP、DeviceNet和串口通信协议。
作为优选,所述微处理器运行有组态底程、NC模块和PLC模块,所述组态底程包括图形、文本和表格转换引擎,以及3D模型转换引擎;所述NC模块运行有运动控制和姿态控制程序。
组态底程能够允许不同协议标准的不同厂商装备集成到统一的智能控制器中,提供统一格式的功能集成功能,图形转换引擎和3D模型转换引擎,能够将导入的图形和3D模型直接转换成统一格式的指令集合,加快工业控制的部署,提高效率。PLC模块能够使用组态底程生成的统一格式的指令对下位装置及下位PLC进行实时控制,扩展了智能控制器的功能。通过底层运行的组态底程和PLC模块,使智能控制器在运行窗口(Windows)操作系统或者Linux等操作系统的上层应用的同时,保持底程使用实时操作系统进行实时性控制,使得由窗口(Windows)操作系统或者Linux等实时或非实时操作系统兼容的应用能够在智能控制器上使用,且不影响智能控制器对工业装置的实时性控制。
作为优选,所述微处理器运行有PLC编程环境和NC编程环境,所述PLC编程环境包括PLC程序编辑器、文本转换引擎和PLC程序编译器。所述PLC程序编译器包括代码集与设备映射表,将PLC程序依据设备类型转换为代码集与设备映射表指定的代码集。集成的PLC编程环境和NC编程环境允许操作员可以在工业现场对PLC程序或NC程序进行编制或修改,避免了所有修改均需要使用PC机的麻烦。同时操作员也可以在现场调试PLC程序或NC程序,便于发现PLC程序、NC程序或者装置的问题。
作为优选,所述微处理器运行有操作系统,所述操作系统为Windows、Windows CE或Linux。通过支持多种操作系统,允许智能控制器集成更多的程序及装置。
作为优选,所述微处理器运行有近场无线通讯协议,所述近场无线通讯报文格式为<protocol>://<address>:<Instrument>,其中<Instrument>为可选字段。如果全部通过有线连接则会明显加大工业现场装置部署的工作量,影响工作效率,使用近场无线通讯的方式,能够使工业现场的部署方便快捷,添加和卸载装置方便。
作为优选,所述微处理器通过正则表达式捕获并匹配接收到的近场无线通讯报文,所述正则表达式的计算式为:\b(\S+)://([^:]+)(?::(\S+))?\b。工业现场的通讯环境比较复杂,通过匹配和捕获的方式能够降低工业现场装置部署的工作量,同时保证通讯的效率和准确度。
作为优选,所述3D模型转换引擎的工作流程为:D1)读取导入的包含有目标3D模型的文件,识别文件类型,如为不支持的文件类型则退出,如为支持的文件类型则进入步骤D2;D2)从转换映射算法库中选取匹配的转换映射算法,将目标3D模型转换成中间格式;D3)将中间格式转换成运动控制代码集;所述运动控制代码集包括运动控制指令和姿态控制指令。
作为优选,所述图形转换引擎的工作流程为:E1)读取导入的包含有目标图形的文件,识别文件类型并对文件进行去背景、去噪、去色和加大对比度的处理;E2)从处理后的文件抽取出图形曲线,使用图形库中的标准曲线与抽取出的图形曲线进行匹配;E3)匹配完成后,将标准曲线组成的匹配集作为结果输出;所述标准曲线带有运动控制标记。
作为优选,所述文本转换引擎的工作流程为:F1)读取导入的包含有程序文本的文件,抽取文件中的程序文本,F2)依据程序文本与运动控制代码映射集合,将程序文本转换成运动控制代码集;所述运动控制代码集包括运动控制指令和姿态控制指令。
本发明的实质性效果是:通过组态平台和可视化的编程,直接生成控制代码,提高程序编制效率,并兼容多个厂商的设备,提高工业设备组合的灵活性。
附图说明
图1为适用于多操作平台的智能控制器结构图。
具体实施方式
下面通过具体实施例,并结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
如图1所示为适用于多操作平台的智能控制器结构图,适用于多操作平台的智能控制器包括微处理器、现场总线处理模块、电流检测模块、传感器检测与处理模块、驱动处理模块、输入输出模块和供电模块。现场总线处理模块、电流检测模块、传感器检测与处理模块、驱动处理模块和输入输出模块与微处理器电连接,现场总线处理模块包括分布式设备处理接口和第三方分布式设备处理接口,电流检测模块包括执行机构电流检测模块、传感器电流检测模块、总线电流检测模块和内部电流检测模块,传感器检测与处理模块包括若干个有线传感器接口、传感器通讯协议设定模块和传感器参数设定模块,驱动处理模块包括驱动设定模块、驱动扩展接口和驱动扩展处理模块,输入输出模块包括按键板接口、按键板处理模块、显示接口和显示处理模块。现场总线是目前工业控制器采用最广泛的现场控制方式,现场总线具有组装快、扩展和卸载方便的优点,驱动处理模块和现场总线处理模块能够将不同厂商的不同设备作为扩展集成到智能控制器中,受智能控制器的控制或者扩展智能控制的功能。电流检测模块提供电流安全检测功能,能够在器件出现异常电流增大情况下为避免火灾发生而自动切断故障器件或调整对故障器件的供电,输入输出模块允许智能控制器连接输入和输出装置,能够允许操作员实时与智能控制器进行交互。
作为推荐的实施例,还包括存储模块和通讯模块,微处理器运行有数据库,数据库存储在存储模块中,通讯模块与微处理器电连接,微处理器运行有CAN、CANopen、Profibus、EtherCAT、Modbus、Ethernet/IP、DeviceNet和串口通信协议。能够兼容不同通信协议的设备,而且支持自定义通信协议,满足用户对于深度二次开发和高度功能定制的需要。
作为推荐的实施例,所述微处理器运行有组态底程和PLC模块,所述组态底程包括图形转换引擎和3D模型转换引擎;所述PLC模块运行有NC模块和以太网通讯协议;所述NC模块运行有运动控制和姿态控制程序。
组态底程能够允许不同协议标准的不同厂商装备集成到统一的智能控制器中,提供统一格式的功能集成功能,图形转换引擎和3D模型转换引擎,能够将导入的图形和3D模型直接转换成统一格式的指令集合,加快工业控制的部署,提高效率。PLC模块能够使用组态底程生成的统一格式的指令对下位装置及下位PLC进行实时控制,扩展了智能控制器的功能。通过底层运行的组态底程和PLC模块,使智能控制器在运行窗口(Windows)操作系统或者Linux等操作系统的上层应用的同时,保持底程对工业控制的实时性控制,使得由窗口(Windows)操作系统或者Linux等实时或非实时操作系统兼容的应用能够在智能控制器上使用,且不影响智能控制器对工业装置的实时性控制。
作为推荐的实施例,所述微处理器运行有PLC编程环境和NC编程环境,所述PLC编程环境包括PLC程序编辑器、文本转换引擎和PLC程序编译器。所述PLC程序编译器包括代码集与设备映射表,将PLC程序依据设备类型转换为代码集与设备映射表指定的代码集。集成的PLC编程环境和NC编程环境允许操作员可以在工业现场对PLC程序或NC程序进行编制或修改,避免了所有修改均需要使用PC机的麻烦。同时操作员也可以在现场调试PLC程序或NC程序,便于发现PLC程序、NC程序或者装置的问题。
作为推荐的实施例,所述微处理器运行有操作系统,所述操作系统为Windows XP、Windows 7、Windows CE或Linux。通过支持多种操作系统,允许智能控制器集成更多的程序及装置。
作为推荐的实施例,所述微处理器运行有近场无线通讯协议,所述近场无线通讯报文格式为<protocol>://<address>:<Instrument>,其中<Instrument>为可选字段。如果全部通过有线连接则会明显加大工业现场装置部署的工作量,影响工作效率,使用近场无线通讯的方式,能够使工业现场的部署方便快捷,添加和卸载装置方便。
作为可选的实施例,所述微处理器通过正则表达式捕获并匹配接收到的近场无线通讯报文,所述正则表达式的计算式为:\b(\S+)://([^:]+)(?::(\S+))?\b。工业现场的通讯环境比较复杂,通过匹配和捕获的方式能够降低工业现场装置部署的工作量,同时保证通讯的效率和准确度。
作为推荐的实施例,所述3D模型转换引擎的工作流程为:AA1)读取导入的包含有目标3D模型的文件,识别文件类型,如为不支持的文件类型则退出,如为支持的文件类型则进入步骤AA2;AA2)从转换映射算法库中选取匹配的转换映射算法,将目标3D模型转换成中间格式;AA3)将中间格式转换成运动控制代码集;所述运动控制代码集包括运动控制指令和姿态控制指令。
作为推荐的实施例,所述图形转换引擎的工作流程为:BA1)读取导入的包含有目标图形的文件,识别文件类型并对文件进行去背景、去噪、去色和加大对比度的处理;BA2)从处理后的文件抽取出图形曲线,使用图形库中的标准曲线与抽取出的图形曲线进行匹配;BA3)匹配完成后,将标准曲线组成的匹配集作为结果输出;所述标准曲线带有运动控制标记。
作为推荐的实施例,所述文本转换引擎的工作流程为:CA1)读取导入的包含有程序文本的文件,抽取文件中的程序文本,CA2)依据程序文本与运动控制代码映射集合,将程序文本转换成运动控制代码集;所述运动控制代码集包括运动控制指令和姿态控制指令。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种适用于多操作平台的智能控制器,包括微处理器、现场总线处理模块、电流检测模块、传感器检测与处理模块、驱动处理模块、输入输出模块和供电模块,其特征在于,现场总线处理模块、电流检测模块、传感器检测与处理模块、驱动处理模块和输入输出模块与所述微处理器电连接;
所述现场总线处理模块包括分布式设备处理接口和第三方分布式设备处理接口;
所述电流检测模块包括执行机构电流检测模块、传感器电流检测模块、总线电流检测模块和内部电流检测模块;
所述传感器检测与处理模块包括若干个有线传感器接口、传感器通讯协议设定模块和传感器参数设定模块;
所述驱动处理模块包括驱动设定模块、驱动扩展接口和驱动扩展处理模块;
所述输入输出模块包括按键板接口、按键板处理模块、显示接口和显示处理模块。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多操作平台的智能控制器,其特征在于,
它还包括存储模块和通讯模块,所述微处理器运行有数据库,所述数据库存储在所述存储模块中,所述通讯模块与所述微处理器电连接,所述微处理器运行有CAN、CANopen、Profibus、EtherCAT、Modbus、Ethernet/IP、DeviceNet和串口通信协议。
3.根据权利要求1所述的一种适用于多操作平台的智能控制器,其特征在于,
所述微处理器运行有组态底程和PLC模块;
所述组态底程包括图形转换引擎和3D模型转换引擎;
所述PLC模块运行有NC模块和以太网通讯协议;
所述NC模块运行有运动控制和姿态控制程序。
4.根据权利要求1所述的一种适用于多操作平台的智能控制器,其特征在于,
所述微处理器运行有PLC编程环境和NC编程环境,
所述PLC编程环境包括PLC程序编辑器、文本转换引擎和PLC程序编译器,所述PLC程序编译器包括代码集与设备映射表,将PLC程序依据设备类型转换为代码集与设备映射表指定的代码集。
5.根据权利要求1所述的一种适用于多操作平台的智能控制器,其特征在于,
所述微处理器运行有操作系统,所述操作系统为Windows XP、Windows 7、Windows CE、AnDroid或Linux。
6.根据权利要求1所述的一种适用于多操作平台的智能控制器,其特征在于,
所述微处理器运行有近场无线通讯协议,所述近场无线通讯报文格式为<protocol>://<address>:<Instrument>,其中<Instrument>为可选字段。
7.根据权利要求3所述的一种适用于多操作平台的智能控制器,其特征在于,
所述3D模型转换引擎的工作流程为:
A1)读取导入的包含有目标3D模型的文件,识别文件类型,如为不支持的文件类型则退出,如为支持的文件类型则进入步骤A2;
A2)从转换映射算法库中选取匹配的转换映射算法,将目标3D模型转换成中间格式;
A3)将中间格式转换成运动控制代码集;
所述运动控制代码集包括运动控制指令和姿态控制指令。
8.根据权利要求3所述的一种适用于多操作平台的智能控制器,其特征在于,
所述图形转换引擎的工作流程为:
B1)读取导入的包含有目标图形的文件,识别文件类型并对文件进行去背景、去噪、去色和加大对比度的处理;
B2)从处理后的文件抽取出图形曲线,使用图形库中的标准曲线与抽取出的图形曲线进行匹配;
B3)匹配完成后,将标准曲线组成的匹配集作为结果输出;
所述标准曲线带有运动控制标记。
9.根据权利要求4所述的一种适用于多操作平台的智能控制器,其特征在于,
所述文本转换引擎的工作流程为:
C1)读取导入的包含有程序文本的文件,抽取文件中的程序文本;
C2)依据程序文本与运动控制代码映射集合,将程序文本转换成运动控制代码集;
所述运动控制代码集包括运动控制指令和姿态控制指令。
10.根据权利要求6所述的一种适用于多操作平台的智能控制器,其特征在于,
所述微处理器通过正则表达式捕获并匹配接收到的近场无线通讯报文,所述正则表达式的计算式为:\b(\S+)://([^:]+)(?::(\S+))?\b。
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