CN113075902A - 一种plc数据采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及PLC技术领域，具体涉及一种PLC数据采集装置。包括CPU模块、PLC模块和数据采集模块，CPU模块用于控制CPU模块完成实时工序，数据采集模块用于采集CPU模块的实时数据；CPU模块和PLC模块之间通过第一卡接组件连接，第一卡接组件内设有第一数据传输线，CPU模块通过第一数据传输线向CPU模块发送指令信号；PLC模块和数据采集模块之间通过第二卡接组件连接，第二卡接组件内设有第二数据传输线，CPU模块通过第二数据传输线向数据采集模块发送实时数据；PLC模块为至少两个，各PLC模块之间通过第三卡接组件串联。避免了需要CPU模块暂停正在进行的工作命令而仅仅只执行数据采集的工序。

Description

一种PLC数据采集装置
技术领域
本发明涉及PLC技术领域，具体涉及一种PLC数据采集装置。
背景技术
传统工业PLC多是单机使用，PLC数据实时产生，用于控制。联网大都是在业务系统框架下采集一部分相关数据。部分业务相关数据保存在上位机数据库，本体不负责存储，大部分结果数据和全部中间过程数据在扫描周期结束后刷新不保存。
通过以太网口或者串口通过协议对PLC进行数据采集，由于高延迟、高负载等因素，无法满足“高频高精度”、“全量数据”的场景。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种PLC数据采集装置，解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种PLC数据采集装置，包括CPU模块、PLC模块和数据采集模块，其中，所述CPU模块用于控制CPU模块完成实时工序，所述数据采集模块用于采集CPU模块的实时数据；
所述CPU模块和所述PLC模块之间通过第一卡接组件连接，所述第一卡接组件内设有第一数据传输线，所述CPU模块通过所述第一数据传输线向所述CPU模块发送指令信号；
所述PLC模块和所述数据采集模块之间通过第二卡接组件连接，所述第二卡接组件内设有第二数据传输线，所述CPU模块通过所述第二数据传输线向所述数据采集模块发送实时数据；
所述PLC模块为至少两个，各所述PLC模块之间通过第三卡接组件串联。
本发明通过在原有的CPU模块和PLC模块的基础上增加数据采集模块，改变了以往通过CPU模块上的以太网口将PLC模块的实时数据进行上传的方式。采用独立的数据采集模块在CPU模块对PLC模块下达实时工作命令的同时，便可以实时进行数据采集，从而避免了需要CPU模块暂停正在进行的工作命令而仅仅只执行数据采集的工序。这样即提高了数据采集的效率，同时也避免了丢包的现象。
在一个可能的设计中，所述第一卡接组件包括CPU左插槽、CPU顶部卡槽、CPU底部卡槽、CPU背部卡槽、第一导轨和第一卡扣，所述第一卡扣为两个分别设于所述CPU顶部卡槽的左侧和所述CPU底部卡槽的左侧，所述第一导轨设于所述CPU背部卡槽的上端。
其中，第一导轨用于和PLC模块上的第二导轨进行配合从而使CPU模块和PLC模块能够快速进行拼接。以上CPU模块的各个插槽均与PLC模块所对应的插槽相适配；CPU模块的各个卡槽均与PLC模块所对应的卡槽相适配
在一个可能的设计中，所述CPU模块上设有第一网口和第二网口。其中，第一网口可以作为正常使用的网口，而第二网口可以作为备用网口。第一网口和第二网口还可以作为连接不同外部设备的网口，从而使外部多个设备获得CPU模块的实时数据。
优选地，所述第二网口的上方依次设有编程口、SD卡插槽和拨码开关。
优选地，所述第一网口的左侧设有供电端子，所述供电端子的上方设有串口，所述串口的上方设有第一LED显示屏。
其中，串口优选采用DB9针串口，第一LED显示屏可以是两个。
在一个可能的设计中，所述第二卡接组件包括PLC右插槽、PLC左插槽、 PLC顶部卡槽、PLC底部卡槽、PLC背部卡槽、第二导轨和第二卡扣，所述第二卡扣为两个分别设于所述PLC顶部卡槽的左侧和所述PLC底部卡槽的左侧，所述第二导轨设于所述PLC背部插槽的上端。
在一个可能的设计中，所述PLC模块上设有第一接线端子和第二LED显示屏。
在一个可能的设计中，所述第三卡接组件包括数据采集模块左插槽、数据采集模块右插槽、数据采集模块顶部卡槽、数据采集模块底部卡槽、数据采集模块背部卡槽、第三导轨和第三卡扣，所述第三卡扣为两个分别设于所述数据采集模块顶部卡槽的左侧和所述数据采集模块底部卡槽的左侧，所述第三导轨设于所述数据采集模块背部插槽的上端。
将PLC左插槽和CPU右插槽进行插接，并通过第一导轨和第二导轨的相互配合就可以将PLC模块和CPU模块进行有效的拼接；将PLC右插槽和数据采集模块左插槽进行插接，并通过第二导轨和第三导轨的相互配合就可以将PLC模块和数据采集模块进行有效拼接。
在一个可能的设计中，所述数据采集模块上设有第二接线端子，所述第二接线端子与所述第一接线端子相接。
在一个可能的设计中，所述数据采集模块的底部设有主网口和备用网口。在正常使用时通过主网口将数据采集模块采集到的数据进行传送，在主网口出现故障等情况下，应用备用网口进行数据传输。
有益效果：生产数据首先存储在本地，同时向上传输。出现通讯中断的故障时，本地生产数据记录持续完整可靠；通讯恢复后可以继续上传数据，可以进行边缘计算。本发明可以实时进行数据采集，从而避免了需要CPU 模块暂停正在进行的工作命令而仅仅只执行数据采集的工序。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1中的CPU模块的主示图；
图3为图1中的CPU模块的侧示图；
图4为图1中的PLC模块的主示图；
图5为图1中的PLC模块的侧示图；
图6为图1中的数据采集模块的主示图；
图7为图1中的数据采集模块的侧示图；
图8为图1中的数据采集模块的仰示图；
图中：1、CPU模块，2、PLC模块，3、数据采集模块，101、CPU顶部卡槽，102、DB9针串口，103、供电端子，104、CPU底部卡槽，105、第一卡扣，106、CPU背部卡槽，107、CPU左插槽，108、第一导轨，109、第一 LED显示屏，110、拨码开关，111、SD卡插槽，112、USB编程口，113、第一网口，114、第二网口，201、第二LED显示屏，202、第一接线端子，203、 PLC右插槽，204、PLC顶部卡槽，205、PLC底部卡槽，206、第二导轨，207、 PLC左插槽，208、PLC背部卡槽，209、第二卡扣，301、数据采集模块右插槽，302、第二接线端子，303、数据采集模块顶部卡槽，304、第三LED显示屏，305、数据采集模块底部卡槽，306、第三卡扣、307、数据采集模块背部卡槽，308、数据采集模块左插槽，309、第三导轨，310、备用网口，311、主网口。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参照图1，一种PLC数据采集装置，包括CPU模块1、PLC模块2和数据采集模块3，其中，CPU模块用于控制CPU模块完成实时工序，数据采集模块用于采集CPU模块的实时数据；
CPU模块和PLC模块之间通过第一卡接组件连接，第一卡接组件内设有第一数据传输线，CPU模块通过第一数据传输线向CPU模块发送指令信号；
PLC模块和数据采集模块之间通过第二卡接组件连接，第二卡接组件内设有第二数据传输线，CPU模块通过第二数据传输线向数据采集模块发送实时数据；
PLC模块为至少两个，各PLC模块之间通过第三卡接组件串联。每一个 PLC模块可以控制相应的设备完成对应的工作内容。PLC模块的数量可以实际的工况进行调整，即通过各个PLC模块之间的插接组件进行插接形成一个 PLC模块组。CPU模块可使用国产ARM CPU、热备、冗余、专用总线、原子钟等等技术。数据采集模块可以采用如下配置Linux操作系统，CPU采用 ARM 667MHz双核，内存1G，内部存储64G，远端时间服务器时钟保持一致，以控制程序扫描周期采集全量数据。
本发明通过在原有的CPU模块和PLC模块的基础上增加数据采集模块，改变了以往通过CPU模块上的以太网口将PLC模块的实时数据进行上传的方式。采用独立的数据采集模块在CPU模块对PLC模块下达实时工作命令的同时，便可以实时进行数据采集，从而避免了需要CPU模块暂停正在进行的工作命令而仅仅只执行数据采集的工序。这样即提高了数据采集的效率，同时也避免了丢包的现象。
参照图2和图3，在一个可能的设计中，第一卡接组件包括CPU左插槽107、CPU顶部卡槽101、CPU底部卡槽104、CPU背部卡槽106、第一导轨 108和第一卡扣105，第一卡扣为两个分别设于CPU顶部卡槽的左侧和CPU 底部卡槽的左侧，第一导轨设于CPU背部卡槽的上端。
其中，第一导轨用于和PLC模块上的第二导轨进行配合从而使CPU模块和PLC模块能够快速进行拼接。以上CPU模块的各个插槽均与PLC模块的各个插槽相适配。
在一个可能的设计中，CPU模块上设有第一网口113和第二网口114。其中，第一网口可以作为正常使用的网口，而第二网口可以作为备用网口。第一网口和第二网口还可以作为连接不同外部设备的网口，从而使外部多个设备获得CPU模块的实时数据。
优选地，第二网口的上方依次设有USB编程口112、SD卡插槽111和拨码开关110。
优选地，第一网口的左侧设有供电端子103，供电端子的上方设有串口，串口的上方设有第一LED显示屏109。
其中，串口优选采用DB9针串口102，第一LED显示屏可以是两个。
在本实施例中，CPU模块的配置可以是内存falsh 4G，内存RAM 256M， CPU主频为单核600MHz，工耗2W，电源为Cr1632 3V纽扣电池，容量为 120mAh。
参照图4和图5，在一个可能的设计中，第二卡接组件包括PLC右插槽 203、PLC左插槽207、PLC顶部卡槽204、PLC底部卡槽205、PLC背部卡槽208、第二导轨206和第二卡扣209，第二卡扣为两个分别设于PLC顶部卡槽的左侧和PLC底部卡槽的左侧，第二导轨设于PLC背部插槽的上端。
在一个可能的设计中，PLC模块上设有第一接线端子202和第二LED显示屏201。
参照图6、图7和图8，在一个可能的设计中，第三卡接组件包括数据采集模块左插槽308、数据采集模块右插槽301、数据采集模块顶部卡槽303、数据采集模块底部卡槽305、数据采集模块背部卡槽307、第三导轨309和第三卡扣306，第三卡扣为两个分别设于数据采集模块顶部卡槽的左侧和数据采集模块底部卡槽的左侧，第三导轨设于数据采集模块背部插槽的上端。
将PLC左插槽和CPU右插槽进行插接，并通过第一导轨和第二导轨的相互配合就可以将PLC模块和CPU模块进行有效的拼接；将PLC右插槽和数据采集模块左插槽进行插接，并通过第二导轨和第三导轨的相互配合就可以将PLC模块和数据采集模块进行有效拼接。
在一个可能的设计中，数据采集模块上设有第二接线端子302，第二接线端子与第一接线端子相接。
可选地，在数据采集模块上还可以设置第三LED显示屏304用于显示数据采集模块的工作状态。其中，本发明中各个LED显示屏的位置不做具体限定，以方便使用者观察为佳。
在一个可能的设计中，数据采集模块的底部设有主网口311和备用网口 310。在正常使用时通过主网口将数据采集模块采集到的数据进行传送，在主网口出现故障等情况下，应用备用网口进行数据传输。
数据采集模块的参数为：采集频度：5-20ms采集一次；采集数据大小：每次采集不超过512个字节；内置磁盘大小：64G；在满负荷采集的情况下，可以满足至少10-30天的数据记录。数据采集模块的数据库是存储策略可配置的，磁盘空间循环写入利用。当写入数据量到达一定程度后，将会删除最老的数据；按时间和大小进行分文件存储；高性能存储引擎，久经考验，非常稳定，无IO放大效应。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种PLC数据采集装置，包括CPU模块、PLC模块和数据采集模块，其特征在于，所述CPU模块用于控制CPU模块完成实时工序，所述数据采集模块用于采集CPU模块的实时数据；
所述CPU模块和所述PLC模块之间通过第一卡接组件连接，所述第一卡接组件内设有第一数据传输线，所述CPU模块通过所述第一数据传输线向所述CPU模块发送指令信号；
所述PLC模块和所述数据采集模块之间通过第二卡接组件连接，所述第二卡接组件内设有第二数据传输线，所述CPU模块通过所述第二数据传输线向所述数据采集模块发送实时数据；
所述PLC模块为至少两个，各所述PLC模块之间通过第三卡接组件串联。
2.根据权利要求1所述的一种PLC数据采集装置，其特征在于，所述第一卡接组件包括CPU左插槽、CPU顶部卡槽、CPU底部卡槽、CPU背部卡槽、第一导轨和第一卡扣，所述第一卡扣为两个分别设于所述CPU顶部卡槽的左侧和所述CPU底部卡槽的左侧，所述第一导轨设于所述CPU背部卡槽的上端。
3.根据权利要求2所述的一种PLC数据采集装置，其特征在于，所述CPU模块上设有第一网口和第二网口。
4.根据权利要求3所述的一种PLC数据采集装置，其特征在于所述第二网口的上方依次设有编程口、SD卡插槽和拨码开关。
5.根据权利要求3所述的一种PLC数据采集装置，其特征在于，所述第一网口的左侧设有供电端子，所述供电端子的上方设有串口，所述串口的上方设有第一LED显示屏。
6.根据权利要求1所述的一种PLC数据采集装置，其特征在于，所所述第二卡接组件包括PLC右插槽、PLC左插槽、PLC顶部卡槽、PLC底部卡槽、PLC背部卡槽、第二导轨和第二卡扣，所述第二卡扣为两个分别设于所述PLC顶部卡槽的左侧和所述PLC底部卡槽的左侧，所述第二导轨设于所述PLC背部插槽的上端。
7.根据权利要求6所述的一种PLC数据采集装置，其特征在于，所述PLC模块上设有第一接线端子和第二LED显示屏。
8.根据权利要求6或7所述的一种PLC数据采集装置，其特征在于，所述第三卡接组件包括数据采集模块左插槽、数据采集模块右插槽、数据采集模块顶部卡槽、数据采集模块底部卡槽、数据采集模块背部卡槽、第三导轨和第三卡扣，所述第三卡扣为两个分别设于所述数据采集模块顶部卡槽的左侧和所述数据采集模块底部卡槽的左侧，所述第三导轨设于所述数据采集模块背部插槽的上端。
9.根据权利要求8所述的一种PLC数据采集装置，其特征在于，所述数据采集模块上设有第二接线端子，所述第二接线端子与所述第一接线端子相接。
10.根据权利要求9所述的一种PLC数据采集装置，其特征在于，所述数据采集模块的底部设有主网口和备用网口。
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