CN109254560A - Plc控制器 - Google Patents

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王瑞祥
洪国军
谢彬衡
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Abstract

本发明涉及一种PLC控制器，包括控制器系统，与外部控制设备相连接，用于监控控制设备的实时状况，实现数据的存储和传输；人机界面系统，与所述的控制器系统通过通讯接口相连接，用于显示分析被控对象的运行动态数据和历史数据。采用该种结构的PLC控制器，沿承了通用PLC的各项优点，控制器具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造等各项优点，还具有体积小、功能齐全强大的特点。模拟量控制性价比高，具有完善的通讯接口设计，适用于各种不同条件的数据通讯。控制器具有良好的保密性，可以有效防止PLC软件泄密。

Description

PLC控制器
技术领域
本发明涉及PLC控制器领域，尤其涉及连接人机界面装置的专用型控制器领域，具体是指一种PLC控制器。
背景技术
目前市场上的工业用PLC控制器，最为广泛应用的是三菱PLC和西门子PLC。
1、PLC性能特点说明
(1)可靠性高，抗干扰能力强
PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
(2)配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
(3)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
2、PLC的问题与缺陷
(1)成本高，性价比较差
对于单相工程或重复数极少的项目，采用通用型PLC是快捷明智的途径，成功率高、可靠性好，但成本较高。但对于量大的配套项目，采用通用型PLC将使项目成本大幅提升，成本高、效益低的缺陷就会显现出来。
(2)过程控制及通讯控制性价比较差
PLC在温度控制、流量控制、压力控制等模拟量处理方面，精度不足，模拟量模块价格较高；在通讯控制方面，通讯模块价格昂贵，控制程序复杂；过程控制及通讯控制这两方面的性价比都较差。
(3)保密性差
市场上通用型的PLC保密性很差，只需编程软件，就可轻易地获取PLC的控制程序。无法防止PLC软件泄密。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能进行程序控制、温度及其他模拟量调节、为成型机周边设备等温度控制机器量身定制的PLC控制器。
为了实现上述目的，本发明的PLC控制器具有如下构成：
该PLC控制器，其主要特点是，所述的系统包括：
控制器系统，与外部控制设备相连接，用于监控控制设备的实时状况，实现数据的存储和传输；
人机界面系统，与所述的控制器系统通过通讯接口相连接，用于显示分析被控对象的运行动态数据和历史数据。
较佳地，所述的控制器系统包括主控制器模块、温度输入模块、模拟量控制模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN通讯模块，所述的主控制器模块、温度输入模块、模拟量控制模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN通讯模块彼此均相互连接。
较佳地，所述的温度输入模块包括温度输入单元、温度控制单元和温度通信单元，所述的温度输入单元、温度控制单元和温度控制单元均与所述的主控制器模块相连接。
较佳地，所述的主控制器模块通过温度通信单元与温度控制单元相连接。
较佳地，所述的温度输入模块还包括温度隔离单元，与所述的温度输入单元和温度控制单元相连接，用于将温度控制单元与温度输入单元相隔离。
较佳地，所述的温度输入单元包括温度A/D转换器和温度调理单元，均与所述的主控制器模块相连接，所述的温度调理单元用于将温度输入单元的信号进行预处理。
较佳地，所述的模拟量控制模块包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、模拟量通信单元、模拟量控制单元、第一多路选择器和第二多路选择器，所述的模拟量输入单元、模拟量输出单元、通信单元、模拟量控制单元、第一多路选择器和第二多路选择器均与所述的主控制器模块相连接。
较佳地，所述的主控制器模块通过模拟量通信单元与模拟量控制单元相连接。
较佳地，所述的模拟量控制模块还包括模拟量隔离单元，与所述的模拟量控制单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元相连接，用于将模拟量控制单元与模拟量输入单元、模拟量输出单元相隔离。
较佳地，所述的模拟量输入单元包括模拟量A/D转换器和模拟量调理单元，均与所述的主控制器模块相连接，所述的模拟量调理单元用于将模拟量输入单元的信号进行预处理。
较佳地，所述的模拟量输出单元包括模拟量D/A转换器和模拟量输出驱动单元，均与所述的主控制器模块相连接。
较佳地，所述的通讯接口模块包括USB端口、CN9A/9B串行端口、CN6串行端口和Ethernet端口。
采用了该PLC控制器，(1)沿承了通用PLC的各项优点：控制器具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造等各项优点，还具有体积小、功能齐全强大的特点。(2)模拟量控制性价比高：控制器在温度控制、流量控制、压力控制、风量控制、露点控制等模拟量处理方面精度高，控制简便。温度传感器输入通道为主板自带，流量控制、压力控制等模拟量输入输出的扩展模块安装简便，价格便宜，控制精度高，性价比非常好。特别适用于成型机周边设备中干燥机、模温机、冷水机等涉及温度控制机器，针对于此类大批量生产的成套设备，具有明显的技术和价格优势。(3)完善的通讯接口设计：控制器具有多样完善的通讯接口设计，适用于各种不同条件的数据通讯。(4)良好的保密性：控制器具有独立的编程软件，可以保证软件的保密性。当启用防拷贝功能后，编程软件也无法获取PLC的控制程序，可以有效防止PLC软件泄密。
附图说明
图1为本发明的PLC控制器的控制器系统框图。
图2为本发明的PLC控制器的控制器硬件框图。
图3为本发明的PLC控制器的电气控制回路图。
图4为本发明的PLC控制器的扩展板结构图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
本发明的PLC控制器包括：
控制器系统，与外部控制设备相连接，用于监控控制设备的实时状况，实现数据的存储和传输；
人机界面系统，与所述的控制器系统通过通讯接口相连接，用于显示分析被控对象的运行动态数据和历史数据。
较佳地，所述的控制器系统包括主控制器模块、温度输入模块、模拟量控制模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN通讯模块，所述的主控制器模块、温度输入模块、模拟量控制模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN通讯模块彼此均相互连接。
较佳地，所述的温度输入模块包括温度输入单元、温度控制单元和温度通信单元，所述的温度输入单元、温度控制单元和温度控制单元均与所述的主控制器模块相连接。
较佳地，所述的主控制器模块通过温度通信单元与温度控制单元相连接。
较佳地，所述的温度输入模块还包括温度隔离单元，与所述的温度输入单元和温度控制单元相连接，用于将温度控制单元与温度输入单元相隔离。
较佳地，所述的温度输入单元包括温度A/D转换器和温度调理单元，均与所述的主控制器模块相连接，所述的温度调理单元用于将温度输入单元的信号进行预处理。
较佳地，所述的模拟量控制模块包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、模拟量通信单元、模拟量控制单元、第一多路选择器和第二多路选择器，所述的模拟量输入单元、模拟量输出单元、通信单元、模拟量控制单元、第一多路选择器和第二多路选择器均与所述的主控制器模块相连接。
较佳地，所述的主控制器模块通过模拟量通信单元与模拟量控制单元相连接。
较佳地，所述的模拟量控制模块还包括模拟量隔离单元，与所述的模拟量控制单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元相连接，用于将模拟量控制单元与模拟量输入单元、模拟量输出单元相隔离。
较佳地，所述的模拟量输入单元包括模拟量A/D转换器和模拟量调理单元，均与所述的主控制器模块相连接，所述的模拟量调理单元用于将模拟量输入单元的信号进行预处理。
较佳地，所述的模拟量输出单元包括模拟量D/A转换器和模拟量输出驱动单元，均与所述的主控制器模块相连接。
较佳地，所述的通讯接口模块包括USB端口、CN9A/9B串行端口、CN6串行端口和Ethernet端口。
在本发明的具体实施方式中，KMS-G01控制器是一种连接人机界面装置的专用型PLC控制器，属于彩色液晶显示功能的控制器，能进行程序控制、温度调节，记录，日历，图表，数据处理，是本公司专门为成型机周边设备中干燥机、模温机、冷水机等涉及温度控制机器量身定制的控制器。如图1所示，控制器与人机界面通过通讯接口相连接，控制器与控制设备相连接。
本控制器的各控制模块包括：微处理器ARM主控制器模块及其存储器模块、温度输入模块、压力/流量/风量/露点控制模拟量模块、工业以太网接口模块、串行通讯接口模块、CAN通讯模块等。如图2所示，控制器的数字量输入接口、数字量输出接口、温度输入接口、模拟量扩展接口、通讯接口、数据存储电路、电源电路与控制器微处理器相连接。
本控制器通过通讯接口与人机界面(默认匹配KMS-F007触摸屏)相连接，监控控制设备的实时状况，对控制设备进行操作，能实现大容量数据的存储和传输，并通过以太网通讯，显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据。
本控制器具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，应用系统稳定的特点，可提高成型机周边设备应用系统的性价比，为用户降低成本。
(1)主板(KMS-G01)规格：
电源电压：DC24V
控制器芯片：STM32F107
光耦合输入(DC24/12V):12点
继电器输出(3A)：10点
晶体管输出(DC24V)：4点
SCR输出(AC220V)：2点
温度输入(K型/Pt100)：4通道
RS-485通讯功能：1通道
RS-232C/422/485通讯功能：2通道
CAN通讯功能：1通道
以太网接口：1通道
USB专用通讯：1通道(程序下载端口)
温度输入(K型/Pt100)通道规格
(2)扩展板(KMS-G01-OP2)规格：
模拟量模块(压力、流量、风量、露点的输入输出)
模拟量输入(0-10V/0-20mA)：4点
模拟量输出(0-10V/0-20mA)：4点
AD1 A/D 1通道 DA1 D/A 1通道
AD2 A/D 2通道 DA2 D/A 2通道
AD3 A/D 3通道 DA3 D/A 3通道
AD4 A/D 4通道 DA4 D/A 4通道
(3)扩展板(KMS-G01-OP3)规格：
以太网通讯模块
通过以太网通讯，进行数据实时传送。
匹配以太网通讯模块Fbox，与Internet网连接。
可联网至K-Cloud云平台，实时监控机器运行动态。
(4)扩展板(KMS-G01-OP4)规格：
电量模块
通过电量检测，显示瞬时功率和累计能耗。
电量检测精度可达到1％以内。
所述温度输入模块包括输入单元，控制单元；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；较佳的，所述温度输入模块还包括隔离单元，用于将所述控制单元与输入单元相隔离。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。
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；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。
所述控制器具有多样完善的通讯接口设计，适用于各种不同条件的数据通讯。
(a)USB端口：为USBA型接口(方型)，可连接电脑设备从而进行上传/下载/运行工程以及储存有关数据。此处设计的USB端口，基本应用于产品程序的上传/下载。
(b)CN9A/9B串行端口：COM1端口(RS-232C和RS-422A/485口)，端口可连接KMS-F007触摸屏，也可用于数据的上传/下载等。此处设计的串行口，基本上应用于KMS-F007触摸屏的通讯连接。
(c)CN6串行端口：COM2端口(RS-485口)，端口可用于数据的上传/下载等，通过RS-485MODBUS协议，与其它设备进行通讯连接。此处设计的串行口，基本上应用于客户上位机的通讯连接。
(d)Ethernet端口：为100M传输速率自适应的以太网接口，匹配以太网通讯模块Fbox，与Internet网连接可联网至K-Cloud云平台，实时监控机器运行动态，查询历史数据，网络报修服务等。
采用了该PLC控制器，(1)沿承了通用PLC的各项优点：控制器具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造等各项优点，还具有体积小、功能齐全强大的特点。(2)模拟量控制性价比高：控制器在温度控制、流量控制、压力控制、风量控制、露点控制等模拟量处理方面精度高，控制简便。温度传感器输入通道为主板自带，流量控制、压力控制等模拟量输入输出的扩展模块安装简便，价格便宜，控制精度高，性价比非常好。特别适用于成型机周边设备中干燥机、模温机、冷水机等涉及温度控制机器，针对于此类大批量生产的成套设备，具有明显的技术和价格优势。(3)完善的通讯接口设计：控制器具有多样完善的通讯接口设计，适用于各种不同条件的数据通讯。(4)良好的保密性：控制器具有独立的编程软件，可以保证软件的保密性。当启用防拷贝功能后，编程软件也无法获取PLC的控制程序，可以有效防止PLC软件泄密。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (12)

1.一种PLC控制器，其特征在于，所述的控制器包括：
控制器系统，与外部控制设备相连接，用于监控控制设备的实时状况，实现数据的存储和传输；
人机界面系统，与所述的控制器系统通过通讯接口相连接，用于显示分析被控对象的运行动态数据和历史数据。
2.根据权利要求1所述的PLC控制器，其特征在于，所述的控制器系统包括主控制器模块、温度输入模块、模拟量控制模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN通讯模块，所述的主控制器模块、温度输入模块、模拟量控制模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN通讯模块彼此均相互连接。
3.根据权利要求2所述的PLC控制器，其特征在于，所述的温度输入模块包括温度输入单元、温度控制单元和温度通信单元，所述的温度输入单元、温度控制单元和温度控制单元均与所述的主控制器模块相连接。
4.根据权利要求3所述的PLC控制器，其特征在于，所述的主控制器模块通过温度通信单元与温度控制单元相连接。
5.根据权利要求2所述的PLC控制器，其特征在于，所述的温度输入模块还包括温度隔离单元，与所述的温度输入单元和温度控制单元相连接，用于将温度控制单元与温度输入单元相隔离。
6.根据权利要求5所述的PLC控制器，其特征在于，所述的温度输入单元包括温度A/D转换器和温度调理单元，均与所述的主控制器模块相连接，所述的温度调理单元用于将温度输入单元的信号进行预处理。
7.根据权利要求2所述的PLC控制器，其特征在于，所述的模拟量控制模块包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、模拟量通信单元、模拟量控制单元、第一多路选择器和第二多路选择器，所述的模拟量输入单元、模拟量输出单元、通信单元、模拟量控制单元、第一多路选择器和第二多路选择器均与所述的主控制器模块相连接。
8.根据权利要求7所述的PLC控制器，其特征在于，所述的主控制器模块通过模拟量通信单元与模拟量控制单元相连接。
9.根据权利要求2所述的PLC控制器，其特征在于，所述的模拟量控制模块还包括模拟量隔离单元，与所述的模拟量控制单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元相连接，用于将模拟量控制单元与模拟量输入单元、模拟量输出单元相隔离。
10.根据权利要求7所述的PLC控制器，其特征在于，所述的模拟量输入单元包括模拟量A/D转换器和模拟量调理单元，均与所述的主控制器模块相连接，所述的模拟量调理单元用于将模拟量输入单元的信号进行预处理。
11.根据权利要求7所述的PLC控制器，其特征在于，所述的模拟量输出单元包括模拟量D/A转换器和模拟量输出驱动单元，均与所述的主控制器模块相连接。
12.根据权利要求2所述的PLC控制器，其特征在于，所述的通讯接口模块包括USB端口、CN9A/9B串行端口、CN6串行端口和Ethernet端口。
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