CN114509990A - 便携式通信接口装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种便携式通信接口装置。通过该通信接口装置，能够使可编程逻辑控制器与用户的终端设备进行无线通信，能够将已有的终端设备作为可编程逻辑控制器的HMI装置，因此，通过已有的终端设备就能够方便地对可编程逻辑控制器进行控制或监测，并降低可编程逻辑控制器的使用成本。此外并且，该通信接口装置通过蓝牙低能耗的通信方式与终端设备通信，能够降低通信接口装置的能耗，进而，能够利用电池对整个通信接口装置进行供电，从而，能够使通信接口装置小型化，便于携带和使用。

Description

便携式通信接口装置
技术领域
本申请实施例涉及可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)领域，尤其涉及一种便携式通信接口装置。
背景技术
目前，在各种生产现场中，可编程逻辑控制器(PLC)等自动化控制装置得到广泛的应用。为了便于对PLC进行操作或者获取被控对象的状态等，可以设置与PLC连接的人机界面(HMI，Human Machine Interface)装置。用户可以通过HMI装置向PLC的被控对象发出控制命令、设置被控对象参数和工作模式、查看被控对象设置的参数和工作模式、显示被控对象的实时运行参数和曲线以及历史参数，等等。
当前使用的HMI装置主要有两种类型：一类是集成在PLC本体上，其可以包括显示屏以及少量按钮等部件；另一类是外接的专用HMI装置，其可以包括：触摸屏及相应的控制模块等部件。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述，不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
发明人发现，由于受限于PLC本身的大小，集成在PLC本体上的HMI装置通常显示屏较小、按键数量较少，因此，查看或使用都不方便。另外，由于外接的专用HMI装置比较昂贵，因此，使用该HMI装置的成本较高，并且，该HMI装置的供电需要连接市电，因此，使用范围非常受限，此外，该HMI装置体积较大，不便于携带。
为了解决上述技术问题中的至少一个，本申请实施例提供一种便携式通信接口装置，通过该通信接口装置使PLC与用户的终端设备进行无线通信，能够将已有的终端设备作为PLC的HMI装置，因此，通过已有的终端设备就能够方便地对PLC进行控制或监测，并降低PLC的使用成本。并且，该通信接口装置通过蓝牙低能耗(Bluetooth Low Energy，BLE)的通信方式与终端设备通信，能够降低通信接口装置的能耗，进而，能够利用电池对整个通信接口装置进行供电，从而，能够使通信接口装置小型化，便于携带和使用。
根据本申请实施例的第一个方面，提供一种便携式通信接口装置，其供可编程逻辑控制器与终端设备进行通信连接，所述装置包括：第一通信模块，其通过通用串行总线接口与所述可编程逻辑控制器进行连接；第二通信模块，其使用蓝牙低能耗的通信方式与所述终端设备进行无线连接；控制模块，其对通过所述第一通信模块以及所述第二通信模块在所述可编程逻辑控制器和所述终端设备之间的数据传输进行控制；以及电源模块，其包括电池，并通过所述电池对所述第一通信模块、所述第二通信模块和所述控制模块进行供电。
根据本申请实施例的第二个方面，其中，所述电源模块还包括：电源转化电路，所述电源转化电路包括超低静态电流低压差稳压器，所述超低静态电流低压差稳压器将所述电池的输出电压转换为第一预设电压并提供给所述第一通信模块、所述第二通信模块和所述控制模块。
根据本申请实施例的第三个方面，其中，所述超低静态电流低压差稳压器还将所述电池的输出电压转换为第二预设电压并提供给所述通用串行总线接口。
根据本申请实施例的第四个方面，其中，所述电池为纽扣电池。
根据本申请实施例的第五个方面，其中，所述第一通信模块、所述第二通信模块和所述控制模块集成在微控制器芯片中。
根据本申请实施例的第六个方面，其中，当所述微控制器芯片处于空闲状态的时间达到预设时间时，所述微控制器芯片进入睡眠模式。
根据本申请实施例的第七个方面，其中，所述通用串行总线接口与所述第一通信模块连接，并与所述可编程逻辑控制器的通用串行总线接口连接。
根据本申请实施例的第八个方面，其中，所述装置还包括：第一容纳部，其容纳所述第一通信模块、所述第二通信模块和所述控制模块；以及第二容纳部，其从所述第一容纳部的一端突出，并容纳所述电源模块；所述通用串行总线接口从所述第一容纳部的另一端突出。
根据本申请实施例的第九个方面，其中，所述第一容纳部的宽度小于所述第二容纳部的宽度。
根据本申请实施例的第十个方面，其中，所述装置还包括：显示模块，其与所述控制模块连接，并显示所述便携式通信接口装置的工作状态。
本申请实施例的有益效果之一在于：通过通信接口装置使PLC与用户的终端设备进行无线通信，能够将已有的终端设备作为PLC的HMI装置，因此，通过已有的终端设备就能够方便地对PLC进行控制或监测，并降低PLC的使用成本。并且，该通信接口装置通过蓝牙低能耗(BLE)的通信方式与终端设备通信，能够降低通信接口装置的能耗，进而，能够利用电池对整个通信接口装置进行供电，从而，能够使通信接口装置小型化，便于携带和使用。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请实施例的特定实施方式，指明了本申请实施例的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。在附图中：
图1是本申请实施例的便携式通信接口装置的一个示意图；
图2是本申请实施例的便携式通信接口装置的功耗的一个示意图；
图3是本申请实施例的便携式通信接口装置的结构的一个示意图；
图4是本申请实施例的便携式通信接口装置的结构的另一个示意图；
图5是本申请实施例的通信系统的一个示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本申请实施例的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请实施例的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请实施例包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。
在本申请实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
第一方面的实施例
本申请实施例提供了一种便携式通信接口装置。该通信接口装置用于可编程逻辑控制器(PLC)与终端设备进行通信连接。
图1是本申请实施例的便携式通信接口装置的一个示意图。如图1所示，便携式通信接口装置100包括：第一通信模块1、第二通信模块2、控制模块3以及电源模块4。其中，第一通信模块1通过通用串行总线(USB)接口与PLC进行连接。第二通信模块2使用蓝牙低能耗(BLE)的通信方式与所述终端设备进行无线连接。控制模块3对通过第一通信模块1以及第二通信模块2在PLC和终端设备之间的数据传输进行控制。电源模块4包括电池41，通过电池41对第一通信模块1、第二通信模块2和控制模块3进行供电。
这样，通过通信接口装置使PLC与用户的终端设备进行无线通信，能够将已有的终端设备作为PLC的HMI装置，因此，通过已有的终端设备就能够方便地对PLC进行控制或监测，并降低PLC的使用成本。并且，该通信接口装置通过蓝牙低能耗(BLE)的通信方式与终端设备通信，能够降低通信接口装置的能耗，进而，能够利用电池对整个通信接口装置进行供电，从而，能够使通信接口装置小型化，便于携带和使用。
在一些实施例中，第一通信模块1通过USB的通信方式与PLC进行有线连接。例如，如图1所示，通信接口装置100还可以包括通用串行总线接口5。该串行总线接口5与第一通信模块1连接，并与PLC的通用串行总线接口连接。
在一些实施例中，通用串行总线接口5可以是各种类型的USB接口，例如，其可以是USB-TYPE A、USB-TYPE B、USB-TYPE C、USB-MICRO接口等等。
在一些实施例中，在串行总线接口5插入PLC的USB母口后，第一通信模块1可以根据相应的通信协议向PLC传输数据或接收PLC发送的数据。
在一些实施例中，第二通信模块2使用BLE的通信方式与终端设备进行无线连接。由于BLE的通信方式能耗较低，因此，能够降低通信接口装置100的总体能耗，进而，能够利用电池对整个通信接口装置100进行供电，有利于通信接口装置100的小型化。
例如，在终端设备打开之后，终端设备可以通过搜索蓝牙设备等操作与第二通信模块2建立连接。此外，终端设备可以通过与PLC配套的应用程序(APP)向用户提供相应的HMI，便于用户操作，提高了用户体验。其中，该APP可以是基于安卓系统的应用程序(Android APP)，也可以是基于IOS的应用程序(IOS APP)；但本发明不限于此，例如还可以是运行在其他操作系统的应用程序。
在一些实施例中，如图1所示，通信接口装置100还可以包括天线8。在第一通信模块2与终端设备的相应的通信模块建立连接之后，第一通信模块2可以通过天线8发送给终端设备，此外，第一通信模块2还可以通过天线8接收终端设备发送的数据。
在一些实施例中，控制模块3可以对通信接口装置100中的部件进行控制。例如，其可以控制通过第一通信模块1以及第二通信模块2在PLC和终端设备之间的数据传输。又例如，控制模块3还可以控制后述的显示模块6的动作，等等。
在一些实施例中，如图1所示，电源模块4可以对第一通信模块1、第二通信模块2和控制模块3进行供电。此外，电源模块4还可以对通信接口装置100整体进行供电。例如，如图1所示，电源模块4还可以对通用串行总线接口5、以及后述的显示模块6和UART烧写口7进行供电。由于电源模块4可以对通信接口装置100整体进行供电，因此，能够实现PLC与终端设备随时的连接，方便易用。并且，不需要在通信接口装置100中再设置其他供电模块，有利于通信接口装置100的小型化；此外，通信接口装置100也不需要再连接外部的供电装置，能够省去外接HMI装置所需要的信号连接线和电源连接线，提高了通信接口装置100的便利性。
在一些实施例中，电源模块4中的电池41可以是纽扣电池。由此，能够进一步减小通信接口装置100的体积，便于用户随身携带。例如，电池41可以包括两个输出电压为3V的纽扣电池，电池41的输出电压为6V。但是，本申请不限于此，也可以采用其他种类或其他数量的电池，也可以根据实际需要设置其他数值的输出电压。
在一些实施例中，电源模块4还包括电源转化电路42。其中，电源转化电路42可以包括超低静态电流低压差稳压器(LDO)。与普通的LDO相比，通过采用超低静态电流LDO能够进一步降低通信接口装置100的功耗，从而能够延长电池41的使用寿命。此外，由于通信接口装置100的总体功耗很低，从而能够使用体积较小的纽扣电池对通信接口装置100中的各个部件供电。
在一些实施例中，如图1所示，超低静态电流LDO可以将电池41的输出电压转换为第一预设电压并提供给第一通信模块1、第二通信模块2和控制模块3。
在一些实施例中，超低静态电流LDO还可以电池41的输出电压转换为第二预设电压并提供给通用串行总线接口5。
例如，在电源转化电路42中可以设置两级超低静态电流LDO，在电池41的输出电压为6V时，第一级LDO将6V转换成5V(第二预设电压)并提供给通用串行总线接口5；第二级LDO将第一级LDO输出的5V转换成3.3V(第一预设电压)并提供给第一通信模块1、第二通信模块2和控制模块3。由此，能够通过电源模块4为通信接口装置100内的各个模块提供合适的电压。但是，本申请不限于此，也可以在电源转化电路42中设置其他形式的超低静态电流LDO，或者根据需要使电源转化电路42输出多种输出电压。例如，通过一个超低静态电流LDO输出两种电压，即第一预设电压和第二预设电压。
在本申请实施例中，第一预设电压和第二预设电压可以根据实际需要而设置，本申请不对第一预设电压和第二预设电压的具体数值进行限制。
在一些实施例中，可以通过微控制器芯片(MCU)实现第一通信模块1、第二通信模块2和控制模块3的功能。例如，第一通信模块1、第二通信模块2和控制模块3可以集成在一个MCU中，由此，能够简化通信接口装置100内的硬件结构，减少部件之间的连接，使通信接口装置100能够小型化。例如，可以采用内置有USB Host和BLE的CH573F型号的MCU。该MCU在空闲模式下，功耗可以达到1.5mA，在睡眠模式下，功耗可以达到1.4μA～6μA。但是，本申请不限于此，也可以采用其他硬件形式来实现第一通信模块1、第二通信模块2和控制模块3的功能。
图2是本申请实施例的便携式通信接口装置100的功耗的一个示意图。在一些实施例中，在采用MCU实现第一通信模块1、第二通信模块2和控制模块3的功能的情况下，在MCU的工作模式下，例如，BLE模块进行信号发送时，MCU的功耗在4mA～6mA左右。在MCU内置的BLE模块完成信号发送之后，MCU可以进入空闲(idle)状态(空闲模式)。在空闲模式下，MCU的功耗在1.5mA左右。通过使MCU在发送信号之后进入空闲模式，能够使芯片的平均消费电流变小，例如，能够将平均消费电流降低至2.7mA左右。
在本申请实施例中，空闲状态是指MCU不进行信号的收发和处理等。
在一些实施例中，当MCU处于空闲状态的时间超过预设时间时，使MCU进入睡眠模式。由此，能够减少不必要的电量消耗，进一步降低通信接口装置100的功耗，延长电池的使用寿命。
在一些实施例中，如图1所示，通信接口装置100还可以包括：显示模块6。显示模块6可以与控制模块3连接，并显示通信接口装置100的工作状态。例如，控制模块3可以根据通信接口装置100的工作状态控制显示模块6的动作。
在一些实施例中，显示模块6可以是指示灯，通过指示灯的颜色和/或点亮熄灭等指示通信接口装置100的工作状态。但是，本申请不限于此，显示模块6也可以是其他形式。
在一些实施例中，通信接口装置100还可以包括UART烧写口7，由此，能够对MCU芯片烧写相应的文件，以使MCU实现相应功能。
在一些实施例中，通信接口装置100还可以包括开关(未图示)，由此，能够通过开关控制通信接口装置100进行开关机。通过使通信接口装置100在不使用的状态下关机，能够进一步降低通信接口装置100的功耗，延长电池41的使用寿命。
在一些实施例中，在通信接口装置100可以仅设置一个指示灯和/或开关，由此，能够进一步减少通信接口装置100的部件，有利于小型化。但是，本申请不限于此，也可以设置其他数量的指示灯和/或开关
图3和图4是本申请实施例的便携式通信接口装置100的结构的一个示意图。在一些实施例中，如图3和图4所示，便携式通信接口装置100可以包括：第一容纳部10、第二容纳部9以及通用串行总线接口5(图3和图4中图4中示出)。其中，第一容纳部10可以容纳第一通信模块1、第二通信模块2和控制模块3(图3和图4中未图示)；第二容纳部9可以从第一容纳部10的一端突出，并容纳电源模块4(图3和图4中未图示)。通用串行总线接口5从第一容纳部10的另一端突出(图3和图4中图4中示出)。如此设计通信接口装置100的各个部件的位置，使得结构紧凑，容易将通信接口装置100制作成类似于普通U盘的大小，便于用户随身携带。
在一些实施例中，如图3和图4所示，第一容纳部10的宽度可以小于第二容纳部9的宽度。由此，能够进一步降低通信接口装置100的整体尺寸，减轻重量，便于携带。
在一些实施例中，如图3和图4所示，通信接口装置100还可以包括盖部11。盖部11的内部设置有凹槽，盖部11通过该凹槽与通用串行总线接口5的嵌合来实现与第一容纳部10的卡合。这样，能够保护通用串行总线接口5并便于携带。
以下，示例性地对通信接口装置100的操作方式进行说明。例如，当用户在进入工业现场时，可以长按设置在通信接口装置100表面的开关(未图示)使通信接口装置100开机，打开盖部11后，将通用串行总线接口5插入PLC的USB母口。通过在终端设备上运行相关APP，搜索蓝牙设备并连接通信接口装置100。随后，可以在APP侧对PLC进行监视和数据传送。使用完毕后，可以从USB母口拔下通信接口装置100，长按开关使通信接口装置100关机，盖上盖部11。但是，本申请不限于此，也可以调整以上的操作步骤的顺序，例如，也可以先将通信接口装置100和终端设备建立BLE蓝牙连接，再将通信接口装置100插入PLC的USB母口。
根据上述实施例，通过通信接口装置使PLC与用户的终端设备进行无线通信，能够将已有的终端设备作为PLC的HMI装置，因此，通过已有的终端设备就能够方便地对PLC进行控制或监测，并降低PLC的使用成本。并且，该通信接口装置通过蓝牙低能耗(BLE)的通信方式与终端设备通信，能够降低通信接口装置的能耗，进而，能够利用电池对整个通信接口装置进行供电，从而，能够使通信接口装置小型化，便于携带和使用。
第二方面的实施例
本申请实施例提供了一种通信系统。图5是本申请实施例的通信系统200的一个示意图。如图5所示，通信系统200的可以包括如第一方面的实施例所述的便携式通信接口装置100、可编程逻辑控制器(PLC)101以及终端设备102。
在一些实施例中，便携式通信接口装置100通过通用串行总线(USB)接口与PLC101进行连接，使用蓝牙低能耗(BLE)的通信方式与终端设备102进行无线连接。由此，能够使PLC 101与用户的终端设备102进行无线通信，将已有的终端设备102作为PLC 101的HMI装置，因此，能够方便地对PLC 101进行控制或监测并降低PLC 101的使用成本。此外，该通信接口装置100通过BLE与终端设备102通信，能够降低通信接口装置100的能耗，进而，能够利用电池对整个通信接口装置100进行供电，从而，能够使通信接口装置100小型化，便于携带和使用。
在一些实施例中，如图5所示，终端设备102可以是用户的各种终端设备。例如，终端设备102可以包括但不限于如下设备：智能手机、蜂窝电话(Cellular Phone)、个人数字助理(PDA，Personal Digital Assistant)、无线调制解调器、无线通信设备、手持设备、机器型通信设备、膝上型计算机、无绳电话、智能手表、数字相机，等等。
在一些实施例中，如图5所示，终端设备102可以通过与PLC 101配套的应用程序(APP)向用户提供相应的HMI界面，便于用户操作，提高了用户体验。
在一些实施例中，如图5所示，通信接口装置100、PLC 101和终端设备102可以通过软件和硬件结合的方式实现。在软件部分，通信接口装置100、PLC 101和终端设备102可以通过对应的接口协议进行数据解析或数据组装等。其中，接口协议的内容、数据解析和数据组装的方式可以参考相关技术。在硬件方面，通信接口装置100与PLC 101通过USB接口的方式进行有线连接，通信接口装置100与终端设备102通过天线以BLE的通信方式进行无线连接。
根据上述实施例，通过通信接口装置使PLC与用户的终端设备进行无线通信，能够将已有的终端设备作为PLC的HMI装置，因此，通过已有的终端设备就能够方便地对PLC进行控制或监测，并降低PLC的使用成本。并且，该通信接口装置通过蓝牙低能耗(BLE)的通信方式与终端设备通信，能够降低通信接口装置的能耗，进而，能够利用电池对整个通信接口装置进行供电，从而，能够使通信接口装置小型化，便于携带和使用。
值得注意的是，以上仅示意性地对本申请实施例进行了说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整通信系统中各个部件之间的连接关系，此外还可以增加其他的一些部件或者减少其中的某些部件。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述记载。

Claims (10)

1.一种便携式通信接口装置，其供可编程逻辑控制器与终端设备进行通信连接，所述装置包括：
第一通信模块，其通过通用串行总线接口与所述可编程逻辑控制器进行连接；
第二通信模块，其使用蓝牙低能耗的通信方式与所述终端设备进行无线连接；
控制模块，其对通过所述第一通信模块以及所述第二通信模块在所述可编程逻辑控制器和所述终端设备之间的数据传输进行控制；以及
电源模块，其包括电池，并通过所述电池对所述第一通信模块、所述第二通信模块和所述控制模块进行供电。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源模块还包括：
电源转化电路，所述电源转化电路包括超低静态电流低压差稳压器，所述超低静态电流低压差稳压器将所述电池的输出电压转换为第一预设电压并提供给所述第一通信模块、所述第二通信模块和所述控制模块。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述超低静态电流低压差稳压器还将所述电池的输出电压转换为第二预设电压并提供给所述通用串行总线接口。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，
所述电池为纽扣电池。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第一通信模块、所述第二通信模块和所述控制模块集成在微控制器芯片中。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
当所述微控制器芯片处于空闲状态的时间达到预设时间时，所述微控制器芯片进入睡眠模式。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述通用串行总线接口与所述第一通信模块连接，并与所述可编程逻辑控制器的通用串行总线接口连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一容纳部，其容纳所述第一通信模块、所述第二通信模块和所述控制模块；以及
第二容纳部，其从所述第一容纳部的一端突出，并容纳所述电源模块；
所述通用串行总线接口从所述第一容纳部的另一端突出。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述第一容纳部的宽度小于所述第二容纳部的宽度。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
显示模块，其与所述控制模块连接，并显示所述便携式通信接口装置的工作状态。
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