CN112068470A - 一种通用型多功能工业控制装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种通用型多功能工业控制装置及系统，包括：控制器以及与其连接的多路数字量输入接口、多路模拟量输入接口、多路数字量输出接口和通信接口；多路数字量输入接口与待控制设备的运行状态输出端口连接，多路模拟量输入接口与待控制设备的模拟量输出端口连接，多路数字量输出接口与待控制设备的执行动作部件的控制端口连接，通信接口与待控制设备的上位机系统连接，用于接收上位机系统发送的信号采集和控制指令；向上位机系统发送采集的运行状态数据，和/或，采集的实时工作数据。通过上位机系统集中控制装置中每一路的输入和输出，不同的上位机系统控制不同的的待控制设备，从而不会受硬件的限制，能够满足不同行业的控制需求。

Description

一种通用型多功能工业控制装置及系统

技术领域

本发明涉及工业控制领域，具体涉及一种通用型多功能工业控制装置及系统。

背景技术

工控指的是工业自动化控制，主要利用电子电气、机械、软件组合实现。即是工业控制，或者是工厂自动化控制。主要是指使用计算机技术，微电子技术，电气手段，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。

目前，工业控制领域控制模式繁杂，实现的方式更是花样繁多，有的采用PLC实现控制，有的采用单一的工控控制板卡实现控制。

现有的采用PLC控制，内置逻辑运算模块，针对不同的待控制装置需要提前写入不同的控制程序，且维护成本较高，系统升级较为不便；采用工控板卡实现控制虽然也能满足用户的需求，但该模式工控板卡基本都是单一功能居多且该模式对工业电脑严重依赖，该模式程序升级便利，但该模式成本较高并且无法实现远程控制。

发明内容

由于现有方法存在上述问题，本发明实施例提供一种通用型多功能工业控制装置及系统。

第一方面，本发明实施例提供了一种通用型多功能工业控制装置，包括：

控制器以及与所述控制器连接的多路数字量输入接口、多路模拟量输入接口、多路数字量输出接口和通信接口；

其中，所述多路数字量输入接口中的各路数字量输入接口分别与待控制设备的各运行状态输出端口连接，用于采集所述待控制设备的各运行状态输出端口的运行状态数据；

其中，所述多路模拟量输入接口中的各路模拟量输入接口分别与所述待控制设备的各模拟量输出端口连接，用于采集所述待控制设备的各模拟量输出端口的实时工作数据；

其中，所述多路数字量输出接口中的各路数字量输出接口分别与所述待控制设备的各执行动作部件的控制端口连接，用于控制所述待控制设备的各执行动作部件的执行动作；

其中，所述通信接口与所述待控制设备的上位机系统连接，用于接收所述上位机系统发送的用于触发指定一路或多路数字量输入接口启动工作的信号采集指令，和/或，用于触发指定一路或多路模拟量输入接口启动工作的信号采集指令；

相应地，所述通信接口，还用于向所述上位机系统发送所述指定一路或多路数字量输入接口从所述待控制设备的相应运行状态输出端口采集的运行状态数据，和/或，所述指定一路或多路模拟量输入接口从所述待控制设备的相应模拟量输出端口采集的实时工作数据；

所述通信接口，还用于接收所述上位机系统发送的用于触发指定一种或多种执行动作部件的控制端口的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始执行动作。

进一步地，所述多路数字量输入接口为32路数字量输入接口。

进一步地，所述多路模拟量输入接口为16路16位模拟量输入接口。

进一步地，所述多路数字量输出接口为64路数字量输出接口。

进一步地，所述通信接口为基于TCP/IP协议的通信接口。

进一步地，所述控制器为单片机或STM32F767芯片。

进一步地，还包括：与多路数字量输入接口、多路模拟量输入接口、多路数字量输出接口和通信接口分别连接的指示灯，用于显示各接口的工作状态。

第二方面，本发明实施例提供了一种通用型设备控制系统，包括：

其中，所述上位机系统向所述通用型多功能工业控制装置发送用于触发指定一路或多路数字量输入接口启动工作的信号采集指令，和/或，用于触发指定一路或多路模拟量输入接口启动工作的信号采集指令；

相应地，所述上位机系统还用于根据所述通用型多功能工业控制装置发送的所述指定一路或多路数字量输入接口从所述待控制设备的相应运行状态输出端口采集的运行状态数据，和/或，所述指定一路或多路模拟量输入接口从所述待控制设备的相应模拟量输出端口采集的实时工作数据，按照预设判断控制逻辑，向所述通用型多功能工业控制装置输出用于触发指定一种或多种执行动作部件的控制端口的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始或暂停执行动作。

进一步地，所述预设判断控制逻辑包括：

将所述指定一路或多路数字量输入接口从所述待控制设备的相应运行状态输出端口采集的运行状态数据与相应的预设运行状态信号进行对比，并根据各对比结果确定一种或多种执行动作部件开始或暂停执行动作；

和/或，

将所述指定一路或多路模拟量输入接口从所述待控制设备的相应模拟量输出端口采集的实时工作数据与相应的预设模拟量信号进行对比，并根据各对比结果确定一种或多种执行动作部件开始或暂停执行动作。

进一步地，多个通用型多功能工业控制装置级联连接。

由上面技术方案可知，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置及系统，通过与待控制设备的上位机系统进行通信连接，来实现对待控制设备各执行部件动作的实时控制、运行状态的实时检测、以及各执行部件的实时量化信息采集，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置和常规PLC不同之处在于本发明实施例无内置逻辑运算模块，其多路的输出接口的通断均由上位机系统发送的指示信号确定，无需内部逻辑运算过程，同时，其多路数字量输入接口和多路模拟量输入接口用于采集待控制设备的运行状态数据以及实时工作数据，并通过通信接口将采集的运行状态数据以及实时工作数据发送给上位机系统，供上位机系统利用这些运行状态数据和/或实时工作数据根据上位机系统内部的判断控制逻辑进行判断，进而输出用于触发本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置中的指定一种或多种执行动作部件的控制端口启动工作的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始执行动作。由此可见，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置内无需逻辑运算模块处理内部逻辑运算过程，其多路的输出接口的通断均由上位机系统发送的指示信号确定，因此，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置可以适用于各种待控制设备，例如跨行业的待控制设备也可适用，主要原因就在于，不同的待控制设备只需修改或更新对应的上位机系统即可，而无需更改本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置，在使用本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置时，只需将相应的多路数字量输入接口、多路模拟量输入接口、多路数字量输出接口和通信接口与待控制设备的各运行状态输出端口、各模拟量输出端口、各执行动作部件的控制端口和通信接口对应连接即可，然后根据实际控制逻辑需求修改对应的上位机系统控制逻辑即可，由此可见，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置，根据上位机系统的不同就可以控制不同的设备乃至跨行业的设备，由此可见，其完美地实现了通用性这一效果，也就是说凡是涉及到控制类的需求，均可以利用本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置，然后配备满足相应控制需求的上位机系统即可实现控制目的，由于该装置的通用性及其实现的便利性，在相当多的领域其完全可以替代大多数PLC实现用户的控制需求(常规PLC的缺点是只针对一种控制需求适用，若需要针对另一种控制需求就得修改PLC控制逻辑(维护成本高且不方便)或更换PLC电路板，因此，通用性较差)，本装置对于不同行业的控制需求来说，完全可以做到无缝替换，极大提高本装置的维护效率及实用时效，这将大大降低采用本装置的终端用户的生产运营成本，且本装置自运行以来稳定可靠，市场可期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种通用型多功能工业控制装置的机构示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种通用型多功能工业控制装置的原理图；

图3是本发明一实施例提供的另一种通用型多功能工业控制装置的原理图；

图4是本发明一实施例提供的一种通用型多功能工业控制装置的电路原理图；

图5是本发明一实施例提供的一种通用型设备控制系统的结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的一种通用型多功能工业控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的一种通用型多功能工业控制装置的原理图，图2是本发明一实施例提供的另一种通用型多功能工业控制装置的原理图，图3是本发明一实施例提供的一种通用型多功能工业控制装置的电路原理图。下面结合图1、图2和图3对本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置进行详细解释和说明。如图所示，1表示控制器，2表示多路数字量输入接口，3表示多路模拟量输入接口，4表示多路数字量输出接口，5表示通信接口，6表示运行状态输出端口，7表示模拟量输出端口，8表示控制端口，9表示上位机系统。其中，运行状态输出端口6、模拟量输出端口7、控制端口8和上位机系统9为待控制设备上所设端口，其中，运行状态输出端口6、模拟量输出端口7、控制端口8分别与本装置的多路数字量输入接口2、多路模拟量输入接口3和多路数字量输出接口4连接，上位机系统9通过通信接口5与本装置连接。

如图1所示，本发明实施例提供的一种通用型多功能工业控制装置，包括：控制器1以及与所述控制器连接的多路数字量输入接口2、多路模拟量输入接口3、多路数字量输出接口4和通信接口5；其中，所述多路数字量输入接口中的各路数字量输入接口分别与待控制设备的各运行状态输出端口6连接，用于采集所述待控制设备的各运行状态输出端口6的运行状态数据；其中，所述多路模拟量输入接口3中的各路模拟量输入接口分别与所述待控制设备的各模拟量输出端口7连接，用于采集所述待控制设备的各模拟量输出端口7的实时工作数据；其中，所述多路数字量输出接口4中的各路数字量输出接口分别与所述待控制设备的各执行动作部件的控制端口8连接，用于控制所述待控制设备的各执行动作部件的执行动作；其中，所述通信接口5与所述待控制设备的上位机系统9连接，用于接收所述上位机系统9发送的用于触发指定一路或多路数字量输入接口2启动工作的信号采集指令，和/或，用于触发指定一路或多路模拟量输入接口3启动工作的信号采集指令；相应地，所述通信接口5，还用于向所述上位机系统9发送所述指定一路或多路数字量输入接口2从所述待控制设备的相应运行状态输出端口6采集的运行状态数据，和/或，所述指定一路或多路模拟量输入接口3从所述待控制设备的相应模拟量输出端口7采集的实时工作数据；所述通信接口5，还用于接收所述上位机系统9发送的用于触发指定一种或多种执行动作部件的控制端口8启动工作的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始执行动作。

在本实施例中，控制器可以采用单片机或STM32F767芯片实现，控制器主要用于控制通信接口接收上位机系统发送的用于触发指定一路或多路数字量输入接口启动工作的信号采集指令，和/或，用于触发指定一路或多路模拟量输入接口启动工作的信号采集指令，以及，接收所述上位机系统发送的用于触发指定一种或多种执行动作部件的控制端口的信号控制指令，并把这些指令发送给对应的一路或多路数字量输入接口、一路或多路模拟量输入接口和一路或多路数字量输出接口，以使得相应的输入接口或输出接口开始工作。

此外，控制器还用于将所述指定一路或多路数字量输入接口从所述待控制设备的相应运行状态输出端口采集的运行状态数据，和/或，所述指定一路或多路模拟量输入接口从所述待控制设备的相应模拟量输出端口采集的实时工作数据通过通信接口发送给上位机系统，供上位机系统根据这些相应运行状态输出端口输出的运行状态数据和相应模拟量输出端口输出的实时工作数据，按照预定的控制逻辑，向控制器输出用于触发指定一种或多种执行动作部件的控制端口的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始或暂停执行动作，例如，假设上位机系统内部的控制逻辑是：将待控制设备的第一模拟量输出端口输出的实时工作数据(例如为重量数据)与第一预设阈值进行比较，当第一模拟量输出端口输出的实时工作数据大于或等于第一预设阈值时，向控制器输出用于触发第一执行动作部件(装载机械手)的控制端口的信号控制指令(如信号控制指令为0)，以控制第一执行动作部件(装载机械手)暂停工作。

其中，多路数字量输入接口2可以为32路数字量输入接口，多路模拟量输入接口3可以为16路16位模拟量输入接口，多路数字量输出接口4可以为64路数字量输出接口，当然可以理解的是，数字量输入接口、模拟量输入接口和数字量输出接口可以根据实际需要选择多路接口，例如8路或24路的数字量输入接口、模拟量输入接口和数字量输出接口，本实施例对此不做具体限定。

在本实施例中，32路数字量输入接口中的每一路数字量输入接口可以根据实际需求与待控制设备的运行状态输出端口连接，采集待控制设备中各个运行状态输出端口的运行状态数据。需要说明的是，数字量是分立量，而不是连续变化量，如二进制数字变量为0或1，因此可以用于检测待控制设备的状态信息，例如可以检测灯开关的状态、门开关等反映设备状态的信息。

在本实施例中，16路16位模拟量输入接口中的各路模拟量输入接口可以根据实际需求分别与待控制设备的各模拟量输出端口连接，用于采集所述待控制设备的各模拟量输出端口的实时工作数据。需要说明的是，模拟量是指变量在一定范围连续变化的量，也就是在一定范围(定义域)内可以取任意值(在值域内)，例如可以检测灯电压的信息、温度信息或重量信息等连续变化的信息。

在本实施例中，64路数字量输出接口中的各路数字量输出接口可以根据实际需求分别与待控制设备的各执行动作部件的控制端口连接，用于控制待控制设备的各执行动作部件的执行动作，例如可以用于控制相应的执行动作部件的电源通断动作，或，控制相应的执行动作部件进行升降动作等。

在本实施例中，需要说明的是，在工作时，一般根据控制需求在上位机系统中写好控制逻辑，从而上位机系统根据预先写好的控制逻辑对控制器进行控制。具体的，上位机系统通过通信接口将控制指令发送至本实施例提供的工作控制装置中的控制器，然后由控制器根据接收到的指令所对应的接口将指令发送至相应的接口，控制相应的接口进行工作。例如，当只需要检测待控制设备的运行状态信息时，上位机系统发送用于触发指定一路或多路数字量输入接口启动检测运行状态的信号采集指令；当只需要检测待控制设备连续变化的相关信息时，上位机系统发送用于触发指定一路或多路模拟量输入接口启动工作的信号采集指令。例如，若想对仓门的开关状态进行检测，此时，上位机系统发送用于触发指定一路或多路数字量输入接口启动检测仓门开关状态的信号采集指令。又例如，若想对待控制设备的重量信息或温度信息等在一定范围内持续变化的量进行检测时，上位机系统发送用于触发指定一路或多路模拟量输入接口启动工作的信号采集指令。当需要同时检测待控制设备的运行状态信息和待控制设备连续变化的相关信息时，上位机系统发送用于触发指定一路或多路数字量输入接口启动工作的信号采集指令和用于触发指定一路或多路模拟量输入接口启动工作的信号采集指令。例如，当想要检测灯A开关的状态的同时还想检测灯B的实时电压信息时，上位机系统发送用于触发指定一路的数字量输入接口启动灯A开关状态的信号采集指令和用于触发指定一路的模拟量输入接口启动灯B实时电压的信号采集指令。

在本实施例中，需要说明的是，当控制器采集到控制设备的运行状态数据和/或工作数据后反馈给上位机系统。上位机系统进而对接收到的数据进行判断并发送用于触发指定一种或多种执行动作部件的控制端口的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始执行动作。

在本实施例中，需要说明的是，根据上面的描述和举例可知，控制器只是根据上位机系统发送的采集指令进行数据采集，并将采集到的数据反馈给上位机系统，控制器本身无需做任何判断，只是将信号如实反馈给上位机系统，不需要做任何的处理。例如：待控制设备为灯时，上位机系统发送点亮工作状态指令，控制器将灯点亮并把灯亮的状态反馈给上位机系统，上位机系统发送灯灭的工作状态指令，控制器将灯灭掉后将灯灭的状态反馈给上位机系统。因此，在本实施例中，不需要对控制器做任何逻辑处理，只需要改变上位机系统，设置相应的程序，就可以实现控制任何一个工业装置的目的。同时，考虑到装置的通用性和采购的便利性，本装置采用任何单片机都可以满足用户的需求，并且通过上位机系统还可以实现远程控制。而现有的装置采用PLC实现控制，PLC采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算，是根据设备的终端做逻辑控制。需要提前写入控制程序，灵活性较差，一种PLC只能控制一种待控制设备，当待控制设备改变时，之前应用的PLC无法对新的待控制设备进行控制。而在本实施例中，只需要修改上位机的程序即可实现对不同设备的控制，而对于控制器来说不需要做任何的改进。

由上面技术方案可知，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置，通过与待控制设备的上位机系统进行通信连接，来实现对待控制设备各执行部件动作的实时控制、运行状态的实时检测、以及各执行部件的实时量化信息采集，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置和常规PLC不同之处在于本发明实施例无内置逻辑运算模块，其多路的输出接口的通断均由上位机系统发送的指示信号确定，无需内部逻辑运算过程，同时，其多路数字量输入接口和多路模拟量输入接口用于采集待控制设备的运行状态数据以及实时工作数据，并通过通信接口将采集的运行状态数据以及实时工作数据发送给上位机系统，供上位机系统利用这些运行状态数据和/或实时工作数据根据上位机系统内部的判断控制逻辑进行判断，进而输出用于触发本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置中的指定一种或多种执行动作部件的控制端口启动工作的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始执行动作。由此可见，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置内无需逻辑运算模块处理内部逻辑运算过程，其多路的输出接口的通断均由上位机系统发送的指示信号确定，因此，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置可以适用于各种待控制设备，例如跨行业的待控制设备也可适用，主要原因就在于，不同的待控制设备只需修改或更新对应的上位机系统即可，而无需更改本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置，在使用本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置时，只需将相应的多路数字量输入接口、多路模拟量输入接口、多路数字量输出接口和通信接口与待控制设备的各运行状态输出端口、各模拟量输出端口、各执行动作部件的控制端口和通信接口对应连接即可，然后根据实际控制逻辑需求修改对应的上位机系统控制逻辑即可，由此可见，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置，根据上位机系统的不同就可以控制不同的设备乃至跨行业的设备，由此可见，其完美地实现了通用性这一效果，也就是说凡是涉及到控制类的需求，均可以利用本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置，然后配备满足相应控制需求的上位机系统即可实现控制目的，由于该装置的通用性及其实现的便利性，在相当多的领域其完全可以替代大多数PLC实现用户的控制需求(常规PLC的缺点是只针对一种控制需求适用，若需要针对另一种控制需求就得修改PLC控制逻辑(维护成本高且不方便)或更换PLC电路板，因此，通用性较差)，本装置对于不同行业的控制需求来说，完全可以做到无缝替换，极大提高本装置的维护效率及实用时效，这将大大降低采用本装置的终端用户的生产运营成本，且本装置自运行以来稳定可靠，市场可期。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述多路数字量输入接口为32路数字量输入接口。

在本实施例中，可以理解的是，多路数字量输入接口含有32路数字量输入接口，可以根据实际需要与待控制设备的各运行状态输出端口连接，用于采集待控制设备的各运行状态输出端口的运行状态数据。

在本实施例中，需要说明的是，32路的数字量输入电路采用光耦的隔离，符合IEC61131-2(类型1/2/3)标准。每路输入带有电流池，精确的电流池特性可以使每通道的功耗低至传统方法的2.5倍，改善该系统电磁干扰的鲁棒性，每通道均配备抗干扰滤波器，支持从50kHz～500kHz范围内的采样频率，可以接受8～32V的宽电压范围。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述多路模拟量输入接口为16路16位模拟量输入接口。

在本实施例中，可以理解的是，多路模拟量输入接口含有16路模拟量输入接口，可以根据实际需要与待控制设备的各模拟量输出端口连接，用于采集所述待控制设备的各模拟量输出端口的实时工作数据；

在本实施例中，需要说明的是，16路16位模拟量输入接口对应有一个16路16位模拟量采样电路，该模拟量采样电路可以为一种伪差分采样电路，这样的伪差分采样电路具有硬件CRC和软件回读验证功能，能够保证数据完整性，同时采用低噪声完整模拟前端处理电路和16位Σ-Δ型模数转换器(ADC)，具有零延迟特性，采样频率每通道可达5ms，AI采样数据经过软件校正后，使得采样电路的精度及线性度具有较高的鲁棒性，失调漂移可达5nV/℃，增益漂移在1ppm/℃左右，具有50Hz/60Hz同时抑制作用。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述多路数字量输出接口为64路数字量输出接口。

在本实施例中，需要说明的是，控制器包含64路数字量输出接口，可以根据实际需要分别与待控制设备的各执行动作部件的控制端口连接，用于控制所述待控制设备的各执行动作部件的执行动作。

在本实施例中，需要说明的是，64路数字量输出接口对应有一个数字量输出电路，该数字量输出电路具有过流保护和开路/短路负载检测功能，包括由电感负载生成的关闭瞬态的二极管，当单一通道打开时道能够驱动高达560mA的持续电流。整个数字量输出电路设计采用dc/dc隔离电源供电，隔离后的电源主要给驱动芯片供电，采用光电耦合器使得整个数字量输出电路和CPU之间形成隔离，提高整个控制器电路的抗干扰能力。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述通信接口为基于TCP/IP协议的通信接口。

在本实施例中，需要说明的是，通过TCP/IP协议实时进行控制器与上位机系统的通信，并且通信接口为采用磁隔离技术的RS485接口，其集成了三通道的数字隔离器、带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的RS485差分接收器。其节点数可允许多达128个，最高传输速率可达12Mbps。采用了高速CMOS工艺和芯片级的变压器技术、性能、功耗、体积等各方面大大减少。功耗仅为传统设计的1/6，但具有比传统设计更高的数据传输速率、时序精度和瞬态共模抑制能力。同时也消除了传统隔离方案中不稳定的电流传输率、非线性传输、温度和使用寿命等方面的问题。并具有短路电流限制的限摆率驱动器，较低摆率降低了不恰当的终端匹配和接头产生的误码。集成的热关断电路可将驱动器输出置为高阻状态，防止过度的功率损耗。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述控制器为单片机或STM32F767芯片。

在本实施例中，需要说明的是，控制器只是根据上位机系统采集指令进行数据采集，并将采集到的数据反馈给上位机系统，控制器本身无需做任何判断，只是将信号如实反馈给上位机系统，不需要做任何的处理，因此对控制器性能要求较低，充分考虑了通用性和采购的便利性，采用任何单片机都可以实现其效果。而现有采用PLC或单一的工控控制板卡实现控制。其中，采用PLC控制的确能满足客户，但随之而来就是高成本的维护和PLC系统升级的不便给客户带来的困扰，同时PLC采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算，是根据设备的终端做逻辑控制。需要提前写入控制程序，灵活性较差，一种PLC只能控制一种待控制设备，当待控制设备改变时，之前应用的PLC无法对新的待控制设备进行控制。虽然采用工控板卡实现控制也能满足用户的需求，但该模式工控板卡基本都是单一功能居多且该模式对工业电脑严重依赖，该模式程序升级便利，但该模式成本较高并且无法实现远程控制。本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置和常规PLC不同之处在于本发明实施例无内置逻辑运算模块，其多路的输出接口的通断均由上位机系统发送的指示信号确定，无需内部逻辑运算过程，同时，其多路数字量输入接口和多路模拟量输入接口用于采集待控制设备的运行状态数据以及实时工作数据，并通过通信接口将采集的运行状态数据以及实时工作数据发送给上位机系统，供上位机系统利用这些运行状态数据和/或实时工作数据根据上位机系统内部的判断控制逻辑进行判断，进而输出用于触发本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置中的指定一种或多种执行动作部件的控制端口启动工作的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始执行动作。由此可见，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置内无需逻辑运算模块处理内部逻辑运算过程，其多路的输出接口的通断均由上位机系统发送的指示信号确定，因此，本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置可以适用于各种待控制设备，例如跨行业的待控制设备也可适用，主要原因就在于，不同的待控制设备只需修改或更新对应的上位机系统即可，而无需更改本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，还包括：与多路数字量输入接口、多路模拟量输入接口、多路数字量输出接口和通信接口分别连接的指示灯，用于显示各接口的工作状态。

在本实施例中，需要说明的是，本装置可以对待控制设备执行部件动作实时控制和设备运行状态实时检测的同时，还可以实现执行部件的实时量化信息显示。具体的，对所有的输入输出IO口都做了隔离处理，每一路数字量/模拟量输入输出都有指示灯显示通道状态，方便使用者观察控制器的工作状态指示。

在本实施例中，需要说明的是，本装置放于待控制设备的弱电柜内，包含64路数字量输出、32路数字量输入、16路16位高精度模拟采集。采用TCP/IP通信协议与上位机进行通信连接，实现对待控制设备执行部件动作实时控制、设备运行状态实时检测、执行部件实时量化信息显示，该装置和常规PLC不同之处在于本装置无内置逻辑运算模块，其多路的输出接口的通断均由上位机系统发送的指示信号确定，故该装置可根据上位机系统的不同就可以控制不同的待控制设备乃至跨行业的待控制设备。由于该装置的通用性及其实现的便利性，适用于对设备进行必要控制的不同的领域，由此可见，其完美地实现了通用性这一效果，也就是说凡是涉及到控制类的需求，均可以利用本发明实施例提供的通用型多功能工业控制装置，然后配备满足相应控制需求的上位机系统即可实现控制目的，由于该装置的通用性及其实现的便利性，在相当多的领域其完全可以替代大多数PLC实现用户的控制需求(常规PLC的缺点是只针对一种控制需求适用，若需要针对另一种控制需求就得修改PLC控制逻辑(维护成本高且不方便)或更换PLC电路板，因此，通用性较差)，本装置对于不同行业的控制需求来说，完全可以做到无缝替换，极大提高本装置的维护效率及实用时效，这将大大降低采用本装置的终端用户的生产运营成本，且本装置自运行以来稳定可靠，市场可期。

基于相同的发明构思，本发明另一实施例提供了一种通用型设备控制系统，参见图5，本发明一实施例提供的一种通用型设备控制系统的结构示意图，该系统包括：控制设备的上位机系统以及上述实施例所述的通用型多功能工业控制装置；

其中，所述上位机系统向所述通用型多功能工业控制装置发送用于触发指定一路或多路数字量输入接口启动工作的信号采集指令，和/或，用于触发指定一路或多路模拟量输入接口启动工作的信号采集指令；

相应地，所述上位机系统还用于根据所述通用型多功能工业控制装置发送的所述指定一路或多路数字量输入接口从所述待控制设备的相应运行状态输出端口采集的运行状态数据，和/或，所述指定一路或多路模拟量输入接口从所述待控制设备的相应模拟量输出端口采集的实时工作数据，按照预设判断控制逻辑，向所述通用型多功能工业控制装置输出用于触发指定一种或多种执行动作部件的控制端口的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始或暂停执行动作。

在本实施例中，需要说明的是，上位机系统根据所述通用型多功能工业控制装置发送的所述指定一路或多路数字量输入接口从所述待控制设备的相应运行状态输出端口采集的运行状态数据，和/或，所述指定一路或多路模拟量输入接口从所述待控制设备的相应模拟量输出端口采集的实时工作数据，按照预设判断控制逻辑，向所述通用型多功能工业控制装置输出用于触发指定一种或多种执行动作部件的控制端口的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始或暂停执行动作。例如：当控制需求为控制储物仓的仓门状态时，此时待控制设备为储物仓仓门，仓门连接一检测重量的装置，该装置设有检测重量的传感器，刚开始工作时，传感器采集到的货物出仓重量为0kg，同时将数据发送到仓门模拟量输出端口，从而控制器将模拟量输入接口从仓门模拟量输出端口接收的出仓重量反馈给上位机系统，此时上位机系统对控制器发送打开仓门的控制指令，仓门打开，货物出仓。接下来传感器继续实时采集货物的出仓重量，并将信息转化为模拟量反馈给上位机系统，上位机系统按照预设判断控制逻辑，对控制器发送相应地的控制指令。

基于上述实施例的内容，在本实施例中，所述预设判断控制逻辑包括：

将所述指定一路或多路数字量输入接口从所述待控制设备的相应运行状态输出端口采集的运行状态数据与相应的预设运行状态信号进行对比，并根据各对比结果确定一种或多种执行动作部件开始或暂停执行动作；

和/或，

将所述指定一路或多路模拟量输入接口从所述待控制设备的相应模拟量输出端口采集的实时工作数据与相应的预设模拟量信号进行对比，并根据各对比结果确定一种或多种执行动作部件开始或暂停执行动作。

在本实施例中，控制需求为控制储物仓的仓门状态时，此时待控制设备为储物仓仓门，仓门连接一检测重量的装置，该装置设有检测重量的传感器，刚开始工作时，传感器采集到的货物出仓重量为0kg，同时将数据发送到仓门模拟量输出端口，从而控制器将模拟量输入接口从仓门模拟量输出端口接收的出仓重量反馈给上位机系统，此时上位机系统对控制器发送打开仓门的控制指令，仓门打开，货物出仓。接下来传感器继续实时采集货物的出仓重量，并将信息转化为模拟量反馈给上位机系统，当上位机系统判断货物出仓重量达到系统内预设的目标重量时，对控制器发送关闭舱门的控制指令。另一方面，当想要判断仓门是否开到位时则需要对仓门状态进行检测。此时，通过限位开关检测仓门打开关闭动作是否正常，具体的，将限位开关检测到的限位信号通过仓门的运行状态输出端口发送到控制器中的数字量输入接口，进而控制器通过通信接口将运行状态输出端口采集的运行状态数据发送给上位机系统，上位机系统将控制器采集的待控制设备运行状态数据与系统内预设的运行状态信息进行对比，根据各对比结果发出相应的控制指令。可以参见图4，本发明一实施例提供的一种通用型多功能工业控制装置的电路原理图。图示中标识分别为：J1所控部件限位开关，表示该部件是否开门到位；K1为控制部件中间继电器线圈，K11为中间继电器常开触点，YC1为控制部件电磁阀线圈，一路的标准电压信号采集并换算成实时重量。执行部件工作前设定一个目标重量值，上位机启动指定的一路输出控制，K1加载24V电压即吸合，其常开触头K11闭合，YC1加载电压吸合并驱动执行部件动作，当J1限位检测部件执行动作正常，系统会自动比对采集的实时重量和目标重量，当实时重量达到目标重量后即断开该路输出，K1断开，K11断开，YC1断开，执行部件动作复位，系统检测J1限位确保执行部件动作复位正常，控制过程结束。

在本实施例中，需要说明的是，本装置的64路输出动作通与断均由上位机系统根据控制需要所发指令执行，每一路输出和输入及模拟量采集，均可以由上位机系统指定，这大大方便了本装置的便利性和通用性。使用本装置，采用上位机系统开发控制系统，可以实现跨行业跨领域的自由转换而不会受硬件的限制，大大提高了控制系统的开发效率，也大大降低了其使用成本。

基于相同的发明构思，本发明另一实施例提供了一种通用型多功能工业控制系统，参见图6，本发明一实施例提供的一种通用型多功能工业控制系统的结构示意图，该系统包括多个通用型多功能工业控制装置级联连接。

在本实施例中，需要说明的是，多个通用型多功能工业控制装置级联连接，即两个通用型多功能工业控制装置级联则具有128个控制点和64个状态点。

本实施例所述的通用型多功能工业控制系统可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的通用型多功能工业控制装置。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种通用型多功能工业控制装置，其特征在于，包括：控制器以及与所述控制器连接的多路数字量输入接口、多路模拟量输入接口、多路数字量输出接口和通信接口；

其中，所述多路数字量输入接口中的各路数字量输入接口分别与待控制设备的各运行状态输出端口连接，用于采集所述待控制设备的各运行状态输出端口的运行状态数据；

其中，所述多路模拟量输入接口中的各路模拟量输入接口分别与所述待控制设备的各模拟量输出端口连接，用于采集所述待控制设备的各模拟量输出端口的实时工作数据；

其中，所述多路数字量输出接口中的各路数字量输出接口分别与所述待控制设备的各执行动作部件的控制端口连接，用于控制所述待控制设备的各执行动作部件的执行动作；

其中，所述通信接口与所述待控制设备的上位机系统连接，用于接收所述上位机系统发送的用于触发指定一路或多路数字量输入接口启动工作的信号采集指令，和/或，用于触发指定一路或多路模拟量输入接口启动工作的信号采集指令；

相应地，所述通信接口，还用于向所述上位机系统发送所述指定一路或多路数字量输入接口从所述待控制设备的相应运行状态输出端口采集的运行状态数据，和/或，所述指定一路或多路模拟量输入接口从所述待控制设备的相应模拟量输出端口采集的实时工作数据；

所述通信接口，还用于接收所述上位机系统发送的用于触发指定一种或多种执行动作部件的控制端口的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始执行动作。

2.根据权利要求1所述的通用型多功能工业控制装置，其特征在于，所述多路数字量输入接口为32路数字量输入接口。

3.根据权利要求1所述的通用型多功能工业控制装置，其特征在于，所述多路模拟量输入接口为16路16位模拟量输入接口。

4.根据权利要求1所述的通用型多功能工业控制装置，其特征在于，所述多路数字量输出接口为64路数字量输出接口。

5.根据权利要求1所述的通用型多功能工业控制装置，其特征在于，所述通信接口为基于TCP/IP协议的通信接口。

6.根据权利要求1所述的通用型多功能工业控制装置，其特征在于，所述控制器为单片机或STM32F767芯片。

7.根据权利要求1所述的通用型多功能工业控制装置，其特征在于，还包括：与多路数字量输入接口、多路模拟量输入接口、多路数字量输出接口和通信接口分别连接的指示灯，用于显示各接口的工作状态。

8.一种通用型设备控制系统，其特征在于，包括：待控制设备的上位机系统以及如权利要求1～7任一项所述的通用型多功能工业控制装置；

其中，所述上位机系统向所述通用型多功能工业控制装置发送用于触发指定一路或多路数字量输入接口启动工作的信号采集指令，和/或，用于触发指定一路或多路模拟量输入接口启动工作的信号采集指令；

相应地，所述上位机系统还用于根据所述通用型多功能工业控制装置发送的所述指定一路或多路数字量输入接口从所述待控制设备的相应运行状态输出端口采集的运行状态数据，和/或，所述指定一路或多路模拟量输入接口从所述待控制设备的相应模拟量输出端口采集的实时工作数据，按照预设判断控制逻辑，向所述通用型多功能工业控制装置输出用于触发指定一种或多种执行动作部件的控制端口的信号控制指令，以控制相应的执行动作部件开始或暂停执行动作。

9.根据权利要求8所述的通用型设备控制系统，其特征在于，所述预设判断控制逻辑包括：

将所述指定一路或多路数字量输入接口从所述待控制设备的相应运行状态输出端口采集的运行状态数据与相应的预设运行状态信号进行对比，并根据各对比结果确定一种或多种执行动作部件开始或暂停执行动作；

和/或，

将所述指定一路或多路模拟量输入接口从所述待控制设备的相应模拟量输出端口采集的实时工作数据与相应的预设模拟量信号进行对比，并根据各对比结果确定一种或多种执行动作部件开始或暂停执行动作。

10.一种通用型多功能工业控制系统，其特征在于，包括：多个如权利要求1～7任一项所述的通用型多功能工业控制装置；其中，多个通用型多功能工业控制装置级联连接。

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