CN109634202A - 一种可接入BACnet楼宇系统的PLC系统和方法 - Google Patents

一种可接入BACnet楼宇系统的PLC系统和方法 Download PDF

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赵宇皞
许锦标
曾珞亚
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Abstract

本发明提供一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法，包括以下步骤：初始化嵌入式PLC，下载主程序；连接上位机，将梯形图程序下载到嵌入式PLC中；将嵌入式PLC连接到BACnet楼宇系统中，BACnet楼宇系统识别到嵌入式PLC拥有的属性与对象，并对这些对象进行访问和修改。一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的装置，包括微处理器、串口模块、下载电路、输出型I/O口和输入型I/O口和BACnet接口模块。本发明还提供一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的系统，实现了将嵌入式PLC接入到BACnet系统中运行，节省了控制系统的开发时间与成本，也增强了嵌入式PLC的可监控性和可操作性。

Description

一种可接入BACnet楼宇系统的PLC系统和方法
技术领域
本发明涉及楼宇自动化技术领域，更具体的，涉及一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的系统，还涉及一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法。
背景技术
BACnet协议是楼宇自动控制网络数据通讯协议，是一种全球通用的标准的网络数据通讯协议，它提供了开放性的规范和标准，使智能建筑的自动控制设备和系统能够实现信息交换和共享。
可编程逻辑控制器(PLC)是一种稳定性高，编程容易的现场控制器，在空调、电梯等楼宇控制系统中有着广泛的应用，但由于嵌入式PLC本身不支持BACnet协议，因此现有的嵌入式PLC无法直接接入到执行BACnet协议楼宇控制系统中。
发明内容
本发明为克服现有的PLC无法直接接入到执行BACnet协议楼宇控制系统中的技术缺陷，提供一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的系统，还提供了一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的装置，包括微处理器、串口模块、下载电路、输出型I/O口和输入型I/O口和BACnet接口模块；其中：
所述串口模块、下载电路、输出型I/O口、输入型I/O口分别与所述微处理器电性连接；
所述串口模块用于给嵌入式PLC写入梯形图程序，让上位机与嵌入式PLC进行通讯；
所述下载电路用于下载载微处理器主程序；
所述BACnet接口模块将嵌入式PLC连接到BACnet楼宇系统中。
其中，所述串口模块主体为MAX3232芯片，将串行信号转换为TTL电平，让微处理器接收到数据并作出处理。
其中，所述BACnet接口模块包括以太网RJ45接口、W5500以太网接口芯片及外围电路组成；所述BACnet接口模块通过以太网RJ45接口与所述BACnet楼宇系统网络连接。
一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法，包括以下步骤：
S1：初始化嵌入式PLC，下载主程序；
S2：连接上位机，将梯形图程序下载到嵌入式PLC中；
S3：将嵌入式PLC连接到BACnet楼宇系统中，BACnet楼宇系统识别到嵌入式PLC拥有的属性与对象，并对这些对象进行访问和修改。
其中，所述步骤S2的步骤具体为：
S21：连接上位机，上电；
S22：嵌入式PLC从上位机接收到数据，判断数据是否为PLC梯形图程序；若是，将数据烧写到Flash中；若不是，执行步骤S23；
S23：判断数据是否为上位机标准的PLC通信请求；若是，向上位机发送响应数据包；若否，则忽略此次接收到的数据。
其中，所述步骤S3的步骤具体为：
S31：将嵌入式PLC连接到BACnet楼宇系统中，由嵌入式PLC接收BACnet楼宇系统服务器的数据；
S32：嵌入式PLC分析所接收到的数据，将数据存储到相应的寄存器中，判断是否符合BACnet协议的数据的标准；若否，则判断为收到无效数据包，将数据删除；若是，则执行步骤S33；
S33：嵌入式PLC解析接收到的数据，并根据数据的类型做出响应。
其中，所述步骤S33具体为：
S331：在嵌入式PLC中建立对象映射；
S332：接收并解析数据包；
S333：寻找数据包请求的对象及属性；
S334：编码完整的数据包并返回数据。
一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的系统，包括路由器、BACnet楼宇系统服务器，包括将所述的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的装置，该装置用于实现所述的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明提供的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法，还提供了一种应用该方法的系统，在嵌入式PLC能够使用梯形图语言编程的前提下，直接将控制器接入标准的BACnet系统中，实现了将嵌入式PLC接入到BACnet系统中运行，节省了控制系统的开发时间与成本，也增强了嵌入式PLC的可监控性和可操作性。
附图说明
图1为本发明的嵌入式PLC装置模块连接示意图；
图2为本发明方法步骤流程图；
图3为本发明系统结构连接示意图；
图4为读取多态输出0当前值的数据包；
图5为读取多态输出0当前值的响应数据包。
其中：1、微处理器；2、串口模块；3、下载电路；4、输出型I/O口；5、输入型I/O口；6、BACnet接口模块。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1、图2所示，一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的装置，包括微处理器1、串口模块2、下载电路3、输出型I/O口4和输入型I/O口5和BACnet接口模块6；其中：
所述串口模块2、下载电路3、输出型I/O口4、输入型I/O口5分别与所述微处理器1电性连接；
所述串口模块2用于给嵌入式PLC写入梯形图程序，让上位机与嵌入式PLC进行通讯；
所述下载电路3用于下载载微处理器1主程序；
所述BACnet接口模块6将嵌入式PLC连接到BACnet楼宇系统中。
更具体的，所述串口模块2主体为MAX3232芯片，将串行信号转换为TTL电平，让微处理器1接收到数据并作出处理。
更具体的，所述BACnet接口模块6包括以太网RJ45接口、W5500以太网接口芯片及外围电路组成；所述BACnet接口模块6通过以太网RJ45接口与所述BACnet楼宇系统网络连接。
一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法，包括以下步骤：
S1：初始化嵌入式PLC，下载主程序；
S2：连接上位机，将梯形图程序下载到嵌入式PLC中；
S3：将嵌入式PLC连接到BACnet楼宇系统中，BACnet楼宇系统识别到嵌入式PLC拥有的属性与对象，并对这些对象进行访问和修改。
更具体的，所述步骤S2的步骤具体为：
S21：连接上位机，上电；
S22：嵌入式PLC从上位机接收到数据，判断数据是否为PLC梯形图程序；若是，将数据烧写到Flash中；若不是，执行步骤S23；
S23：判断数据是否为上位机标准的PLC通信请求；若是，向上位机发送响应数据包；若否，则忽略此次接收到的数据。
更具体的，所述步骤S3的步骤具体为：
S31：将嵌入式PLC连接到BACnet楼宇系统中，由嵌入式PLC接收BACnet楼宇系统服务器的数据；
S32：嵌入式PLC分析所接收到的数据，将数据存储到相应的寄存器中，判断是否符合BACnet协议的数据的标准；若否，则判断为收到无效数据包，将数据删除；若是，则执行步骤S33；
S33：嵌入式PLC解析接收到的数据，并根据数据的类型做出响应。
更具体的，所述步骤S33具体为：
S331：在嵌入式PLC中建立对象映射；
S332：接收并解析数据包；
S333：寻找数据包请求的对象及属性；
S334：编码完整的数据包并返回数据。
在具体实施过程中，BACnet系统对系统内设备发送指令是根据设备的IP地址与端口进行定向发送指令的，因此，只要是BACnet系统的服务器对接入系统的嵌入式PLC发送指令，嵌入式PLC的W5500芯片一定能接收到指令。嵌入式PLC的主控芯片只需要分析所接收到的收据是不是符合BACnet协议的数据，然后再作出响应即可。
一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的系统，包括路由器、BACnet楼宇系统服务器，包括将所述的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的装置，该装置用于实现所述的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法。
在具体实施过程中，如图3所示，BACnet系统服务器与其他的设备是通过路由器连接在一起的。嵌入式PLC通过自身的以太网接口与网线连接到路由器上，BACnet系统主机也通过网线连接到路由器上，然后BACnet系统主机向嵌入式PLC所在的IP地址与端口发送数据包，嵌入式PLC响应的时候，也是通过路由器向BACnet系统主机所在的IP地址与端口发送数据包。
在具体实施过程中，对于嵌入式PLC来时，它在BACnet系统中是一个接受指令，并处理指令的角色，这个接受并处理指令的过程有以下几个步骤：
在嵌入式PLC中建立对象映射：以嵌入式PLC的Y0-Y7为例，现在嵌入式PLC的程序中建立一个BACnet设备的标准对象Multi-State Output 0(多态输出0)，然后把这个对象对应的属性Present-Value(当前值)与嵌入式PLC的Y0-Y7建立起映射关系，即这个对象的当前值属性的值等于Y0-Y7这8位的值，然后在嵌入式PLC运行的过程中不断刷新当前值这个属性。
接收并解析数据包：如图4所示，这是一个标准的BACnet数据包。这个数据包是BACnet系统服务器向嵌入式PLC请求多态输出0当前值的一个数据包，其中圈起来的就是有效数据数据部分。嵌入式PLC接收到这部分数据之后，解析数据包中指定指令，就可以分析得到BACnet系统需要做什么。以图4为例，数据中的第1行第7位数据81，就代表着这个数据包是BACnet协议的数据包；第1行第16位数据是一个操作指令位，就是BACnet系统服务器要对BACnet设备进行何种操作的指令位，图4中的第1行第16位0C，就是一个读取指令，就是BACnet服务器要读取设备某个状态的指令；第2行的第2到第5位，就是哪个对象的标识位，图4的这几个位，对应的就是多态输出0；第2行的最后2位，就是属性标识位，“1955”这两位代表的就是当前值这个属性。
解析完后，根据之前所建立的对象映射，就能在嵌入式PLC中找到对应的对象和属性。
编码完整的数据包并返回数据：如图5所示，这是一个标准的BACnet读取响应数据包。这个数据包是对之前读取多态输出0当前值的响应。当嵌入式PLC接收到请求数据包并分析完后，需要往BACnet系统服务器返回一条响应指数据包。以响应图4的请求数据包为例，图5，数据中的第1行第7位数据81，就代表着这个数据包是BACnet协议的数据包；第1行第15位数据是一个响应类型位，0C就是读响应报文的标识；第2行的前4位，对应的就是多态输出0这个对象；第2行的第8和第9位就是返回“当前值”这一属性的数值的位，图5中的“21F8”代表着返回的当前值的值是一个无符号、长度是1字节的数据，它的值是F8(十进制的248)。其中，F8代表嵌入式PLC的输出口“Y0-Y7”的状态为“11101111(二进制最左位为Y0，最右位为Y7，其中1代表高电平，0代表低电平)”。
通过这样的一个标准BACnet协议的数据包一发一收，嵌入式PLC就能连接到BACnet系统当中。
在具体实施过程中，本发明提供的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法，还提供了一种应用该方法的系统，在嵌入式PLC能够使用梯形图语言编程的前提下，直接将控制器接入标准的BACnet系统中，实现了将嵌入式PLC接入到BACnet系统中运行，节省了控制系统的开发时间与成本，也增强了嵌入式PLC的可监控性和可操作性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的装置，其特征在于：包括微处理器(1)、串口模块(2)、下载电路(3)、输出型I/O口(4)和输入型I/O口(5)和BACnet接口模块(6)；其中：
所述串口模块(2)、下载电路(3)、输出型I/O口(4)、输入型I/O口(5)分别与所述微处理器(1)电性连接；
所述串口模块(2)用于给嵌入式PLC写入梯形图程序，让上位机与嵌入式PLC进行通讯；
所述下载电路(3)用于下载微处理器(1)主程序；
所述BACnet接口模块(6)将嵌入式PLC连接到BACnet楼宇系统中。
2.根据权利要求1所述的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的装置，其特征在于：所述串口模块(2)主体为MAX3232芯片，将串行信号转换为TTL电平，让微处理器(1)接收到数据并作出处理。
3.根据权利要求1所述的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的装置，其特征在于：所述BACnet接口模块(6)包括以太网RJ45接口、W5500以太网接口芯片及外围电路组成；所述BACnet接口模块(6)通过以太网RJ45接口与所述BACnet楼宇系统网络连接。
4.一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：初始化嵌入式PLC，下载主程序；
S2：连接上位机，将梯形图程序下载到嵌入式PLC中；
S3：将嵌入式PLC连接到BACnet楼宇系统中，BACnet楼宇系统识别到嵌入式PLC拥有的属性与对象，并对这些对象进行访问和修改。
5.根据权利要求4所述的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法，其特征在于，所述步骤S2的步骤具体为：
S21：连接上位机，上电；
S22：嵌入式PLC从上位机接收到数据，判断数据是否为PLC梯形图程序；若是，将数据烧写到Flash中；若不是，执行步骤S23；
S23：判断数据是否为上位机标准的PLC通信请求；若是，向上位机发送响应数据包；若否，则忽略此次接收到的数据。
6.根据权利要求4所述的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法，其特征在于，所述步骤S3的步骤具体为：
S31：将嵌入式PLC连接到BACnet楼宇系统中，由嵌入式PLC接收BACnet楼宇系统服务器的数据；
S32：嵌入式PLC分析所接收到的数据，将数据存储到相应的寄存器中，判断是否符合BACnet协议的数据的标准；若否，则判断为收到无效数据包，将数据删除；若是，则执行步骤S33；
S33：嵌入式PLC解析接收到的数据，并根据数据的类型做出响应。
7.根据权利要求6所述的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法，其特征在于，所述步骤S33具体为：
S331：在嵌入式PLC中建立对象映射；
S332：接收并解析数据包；
S333：寻找数据包请求的对象及属性；
S334：编码完整的数据包并返回数据。
8.一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的系统，包括路由器、BACnet楼宇系统服务器，其特征在于：包括如权利要求1-3所述的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的装置，该装置用于实现如权利要求4-7所述的一种可接入BACnet楼宇系统的PLC的方法。
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