CN111580475A - 基于olt-mfic01控制器的多功能工业控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于OLT‑MFIC01控制器的多功能工业控制方法，包括多功能控制器OLT‑MFIC01、外设、存储器、通讯模块、显示模块，将所需外设的电机驱动器连接到多功能控制器OLT‑MFIC01上，之后通过usb或者网线将控制器与电脑连接；多功能控制器OLT‑MFIC01上电，并打开上位机软件，确认控制器是否已同电脑建立数据库；一根通讯线上使用应答式连接，通讯线上信号沿着相反的两个方向传输；本发明所采用的通讯方式，不会在使它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号；保证信息的准备性，使得数据在传输时可以变得更安全更稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于OLT-MFIC01控制器的多功能工业控制方法。
背景技术
电磁兼容性(EMC，即Electromagnetic Compatibility)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。
有两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。为了解决电磁兼容性以及发热对工业控制器的影响，为保证产品能达到工业设备需要的稳定性，整体设计采用全工业布线，充分保证工业信号的完整性。采用高品质的PCB板材，使其具备优越的稳定性。工业控制设计厂家通常用PLC来实现工业控制。但对于一些控制比较简单,控制过程基本不变,需要大规模生产的产品,用PLC实现成本就会比较昂贵。
发明内容
本发明为了解决PLC工业控制产品规模较大、成本高的问题，而提出了一种小型化、适应性强、易批量化的产品控制器，可以实现终端自动化设备即电机驱动器测试的终端控制器。
本发明采用的技术方案。
本发明公开了一种基于OLT-MFIC01控制器的多功能工业控制方法包括多功能控制器OLT-MFIC01、外设、存储器、通讯模块、显示模块，其特征在于：将所需外设的电机驱动器连接到多功能控制器OLT-MFIC01上，之后通过usb或者网线将控制器与电脑连接；多功能控制器OLT-MFIC01上电，并打开上位机软件，确认控制器是否已同电脑建立数据库；一根通讯线上使用应答式连接，通讯线上信号沿着相反的两个方向传输；
首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备即从机，然后，在相反的方向上终端设备发出的应答信号传输给主机；协议只允许在主计算机和终端设备之间，而不允许独立的设备之间的数据交换，这就不会在使它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号；从本地的从站N传送的应答作为地址，将重复主站的命令作为功能码，应答的数据作为资料传输，最后为了保证信息的准备性，将整个帧的校验序列作为检验码进行校验；
通过传输信道，将这一组数据传输到MASER主站，通过数据转换生成一组新的数据到SLAVE从站，这组数据即为获得的准确性数据；其获得到的格式为：校验在明对应整个帧的校验码，资料码对应数据及扩展命令，功能码对应命令数据内容，其主要的地址码对应从站的N的询问；即完成整个协议的传输，从而使得数据在传输时可以变得更安全更稳定。
更进一步，所述的还包括整流电路：一次整流回路设有二极管D1-D4补充脉动电压；开关回路中设有电容C1，二极管D1-D4补充脉动电压大于C1的充电电压；二次整流回路设有二极管D5-D5；在电源工作整流二极管D5也处于高频通断状态，由脉冲变压器次级线L2、整流二级管D5和滤波电容C2构成了高频开关电流环路，空间辐射干扰；一次不整流回路中，通过整流二极管D1-D4补充脉动电压使得其超过C1的充电电压，从而使得电流从电源输入端流入，通过正弦波来改变电流。从而解决发热问题；在电源工作时产生的相应电磁可能会干扰此整流回路，使整流二极管D5也处于高频通断状态由脉冲变压器次级线L2、整流二级管D5和滤波电容C2构成了高频开关电流环路，可实现空间辐射干扰，从而解决了电磁干扰。
更进一步，采用铁电体技术的非易失性数据记录存储器，当通电时，PZT晶体中的中心原子将改变位置；从而使得中心原子的两个位置作为存储器的二进制状态存储一个数位；当电源中断时，原子位置被保留，从而保护数据；
更进一步，通过电路板上走线中增加电感、电容、磁珠改变电路参数结构，将移动限值在高频率点上。
更进一步，为了实现稳定安全的通信信道，本发明采用Modbus RTU协议，该协议是应用于电子控制器上的一种通用语言；通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。从而实现不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。
更进一步，本发明采用Modbus RTU协议。
更进一步，采用电机驱动器驱动，因为电机需要的电流很大或者电压很高，一般的开关或者电子元件等都不能直接驱动或者控制电机，因此需要使用电机驱动器。电机驱动器要有足够的电流输出能力来保证驱动力的足够。而且驱动器在工作的时候应该保证效率，自身不会将大量电流消耗为热量。
本发明的有益效果
(1)本发明采用Modbus RTU协议时，当在一Modbus网络上通信时，此协议使得每个控制器须获取其设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动；如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出；还包括将Modbus协议的消息转换为拓展网络上使用的帧或包结构，可以对扩展网络解决节地址、路由路径及错误进行检测。
(2)本发明所采用的通讯方式，不会在使它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号；保证信息的准备性，其获得到的格式为：校验在明对应整个帧的校验码，资料码对应数据及扩展命令，功能码对应命令数据内容，其主要的地址码对应从站的N的询问；即完成整个协议的传输，从而使得数据在传输时可以变得更安全更稳定。
(3)本发明充分考虑发热与电磁兼容性，工业设备所需的稳定性以及保证高速信号所需的稳定性。
(4)本发明采用铁电体技术的非易失性存储器，使得在对接不同的外设时能够很好的兼容驱动。同时也为控制器在运行过程中设置的参数保留得更好，对关键性的数据进行有效的保护。
(5)本发明主要是针对测试自动化需求专门研发的终端控制器，支持标准ModbusRTU、HDMI、TCP/IP、USB2.0等接口，支持5G无线传输控制。
附图说明
图1为本发明的接口模块布局图。
图2为本发明的存储器技术流程图。
图3为本发明的发热与电磁兼容问题电路图。
图4为本发明采用的脉冲变压器。
图5本发明采用的Modbus RTU协议流程图。
图6为本发明运行时的逻辑时序图。
具体实施方式
本发明目前是针对测试自动化需求专门研发的终端控制器，稳定的硬件设计能保证系统长时间正常运行，支持纯硬件定时看门狗，适合无人值守7X24小时运行的应用环境。
如图1所示，本产品先将所需外设连接到控制器，继而通过USB或者网线将控制器同电脑物理连接，然后打开电脑，运用软件，确认已经连接上，确认控制器与电脑建立数据连接。再将软件编辑好的数据烧录控制器，烧录成功，指示灯闪烁，按下按钮后，控制器开始工作。
如图2所示，当连接成功调试好外设后要实现数据的读取与存储，包括其设置参数的保存。为此本产品为了实现通用性以及外设参数的保存有效性，特此采用铁电体技术的非易失性数据记录存储器。将内存中高性能的RAM存储器和字节寻址能力与非易失性数据存储相结合。使用的存储单元为锆钛酸铅(PZT)薄膜的存储单元，当通电时，PZT晶体中的中心原子将改变位置。从而使得中心原子的两个位置作为存储器的二进制状态存储一个数位。当电源中断时，原子位置被保留，从而保护数据。为此使得其数据可靠性很高，无需任何备用电源就能安全保存数据。
采用非易失性数据记录存储器还可确保工业系统“数据零风险”运行。即存储数据能力可在系统断电时保护系统不丢失数据，从而使得在重要的最后时刻系统数据不会产生风险。
如图3所示，一般电子产品在设计时主要要考虑自身的感应干扰。为此设计该电路图来解决发热与电磁兼容问题。这也是该发明的一大创新点，突破该行业的一个瓶颈，使得控制器在不受发热和电磁的干扰下正常运行。
该发明设计的电路主要在一次不整流回路中，通过整流二极管D1-D4补充脉动电压使得其超过C1的充电电压，从而使得电流从电源输入端流入，通过正弦波来改变电流从而解决发热问题。在电源工作时产生的相应电磁可能会干扰此整流回路，使整流二极管D5也处于高频通断状态，如图4，由脉冲变压器次级线L2、整流二级管D5和滤波电容C2构成了高频开关电流环路，可实现空间辐射干扰，从而解决了电磁干扰。
该设计电路的主要原则是通过电路板上走线分布参数所决定的，通过在走线中增加小的电感、电容、磁珠来改变电路参数结构，使其移动限值要求较高的频率点上。
如图5所示，为了实现稳定安全的通信信道，本发明采用Modbus RTU协议，该协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。从而实现不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。
本发明采用Modbus RTU协议时，当在一Modbus网络上通信时，此协议使得每个控制器须获取其设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网络上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。
本发明的协议在一根通讯线上使用应答式连接(半双工)，这意味着在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输。首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备(从机)，然后，在相反的方向上终端设备发出的应答信号传输给主机。协议只允许在主计算机和终端设备之间，而不允许独立的设备之间的数据交换，这就不会在使它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号。
本发明协议的原理在于从本地的从站N传送的应答作为地址，将重复主站的命令作为功能码，应答的数据作为资料传输，最后为了保证信息的准备性，将整个帧的校验序列作为检验码进行校验。然后通过传输信道，将这一组数据传输到MASER主站。然后通过数据转换生成一组新的数据到SLAVE从站，这组数据即为获得的准确性数据。其获得到的格式为，校验在明对应整个帧的校验码，资料码对应数据及扩展命令，功能码对应命令数据内容，其主要的地址码对应从站的N的询问。这便完成了整个协议的传输，从而使得数据在传输时可以变得更安全更稳定。
如图6所示，该产品的时序逻辑为首先根据项目需求将所需外设的电机驱动器连接到控制器上，之后通过usb或者网线将控制器与电脑进行物理性的连接。再然后给控制器上电，并打开上位机软件，确认控制器是否已同电脑建立数据库。如果建立数据库连接则进行对上位机参数设置及功能进行配置。其次将上位机软件编辑好的数据烧录控制器，如果烧录成功，则指示灯闪烁并按下设备启动按钮，设备开始动作。
本发明运用电机驱动器驱动，因为电机需要的电流很大或者电压很高，一般的开关或者电子元件等都不能直接驱动或者控制电机，因此需要使用电机驱动器。电机驱动器要有足够的电流输出能力来保证驱动力的足够。而且驱动器在工作的时候应该保证效率，自身不会将大量电流消耗为热量。
Claims (7)
1.一种基于OLT-MFIC01控制器的多功能工业控制方法，包括多功能控制器OLT-MFIC01、外设、存储器、通讯模块、显示模块，其特征在于：将所需外设的电机驱动器连接到多功能控制器OLT-MFIC01上，之后通过usb或者网线将控制器与电脑连接；多功能控制器OLT-MFIC01上电，并打开上位机软件，确认控制器是否已同电脑建立数据库；一根通讯线上使用应答式连接，通讯线上信号沿着相反的两个方向传输；
首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备即从机，然后，在相反的方向上终端设备发出的应答信号传输给主机；协议只允许在主计算机和终端设备之间，而不允许独立的设备之间的数据交换，这就不会在使它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号；从本地的从站N传送的应答作为地址，将重复主站的命令作为功能码，应答的数据作为资料传输，最后为了保证信息的准备性，将整个帧的校验序列作为检验码进行校验；
通过传输信道，将这一组数据传输到MASER主站，通过数据转换生成一组新的数据到SLAVE从站，这组数据即为获得的准确性数据；其获得到的格式为：校验在明对应整个帧的校验码，资料码对应数据及扩展命令，功能码对应命令数据内容，其主要的地址码对应从站的N的询问；即完成整个协议的传输。
2.根据权利要求1所述的基于OLT-MFIC01控制器的多功能工业控制方法，其特征在于：多功能控制器OLT-MFIC01包括整流电路：一次整流回路设有二极管D1-D4补充脉动电压；开关回路中设有电容C1，二极管D1-D4补充脉动电压大于C1的充电电压；二次整流回路设有二极管D5-D5；在电源工作整流二极管D5也处于高频通断状态，由脉冲变压器次级线L2、整流二级管D5和滤波电容C2构成了高频开关电流环路，空间辐射干扰；一次不整流回路中，通过整流二极管D1-D4补充脉动电压使得其超过C1的充电电压，从而使得电流从电源输入端流入，通过正弦波来改变电流。
3.根据权利要求1所述的基于OLT-MFIC01控制器的多功能工业控制方法，其特征在于：采用铁电体技术的非易失性数据记录存储器，当通电时，PZT晶体中的中心原子将改变位置；从而使得中心原子的两个位置作为存储器的二进制状态存储一个数位；当电源中断时，原子位置被保留，从而保护数据。
4.根据权利要求1所述的基于OLT-MFIC01控制器的多功能工业控制方法，其特征在于：通过电路板上走线中增加电感、电容、磁珠改变电路参数结构，将移动限值在高频率点上。
5.根据权利要求1所述的基于OLT-MFIC01控制器的多功能工业控制方法，其特征在于：本发明采用Modbus RTU协议。
6.根据权利要求5所述的基于OLT-MFIC01控制器的多功能工业控制方法，其特征在于：采用Modbus RTU协议时，当在一Modbus网络上通信时，此协议使得每个控制器须获取其设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动；
如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出；还包括将Modbus协议的消息转换为拓展网络上使用的帧或包结构，可以对扩展网络解决节地址、路由路径及错误进行检测。
7.根据权利要求1所述的基于OLT-MFIC01控制器的多功能工业控制方法，其特征在于：采用电机驱动器驱动。
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