CN117572796A - 一种基于Arduino的工控系统及方法 - Google Patents
一种基于Arduino的工控系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117572796A CN117572796A CN202311552076.0A CN202311552076A CN117572796A CN 117572796 A CN117572796 A CN 117572796A CN 202311552076 A CN202311552076 A CN 202311552076A CN 117572796 A CN117572796 A CN 117572796A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- central processing
- circuit module
- processing unit
- industrial control
- control unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0423—Input/output
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/24—Pc safety
- G05B2219/24215—Scada supervisory control and data acquisition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Programmable Controllers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于Arduino的工控系统及方法，其包括上位机、下位机和外部设备输出端口，上位机包括外部设备工控单元和程序控制模块，下位机至少包括中央处理器、输入电路模块和输出电路模块，其中：外部设备工控单元连接于中央处理器；程序控制模块连接于外部设备工控单元，程序控制模块用于将用户编写的程序及指令表生成可供下位机识别的目标代码；输入电路模块和输出电路模块分别电性连接于中央处理器，借由中央处理器对输入电路模块和输出电路模块进行输入输出控制；外部设备输出端口连接于中央处理器和预设的外部设备之间。本发明可节约成本，能够由上位机软件控制下位机输出设备动作指令，同时功能齐全、可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及工控系统，尤其涉及一种基于Arduino的工控系统及方法。
背景技术
可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的，早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Progra_ableLogicController)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。
随着工控技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，如今这种装置称作可编程控制器，简称PC，但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC0 PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器工控板的I/10～I/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。
虽然可编程控制器的功能完善，适用性强、高效、稳定的特性被广泛的应用于家庭及工业的各个领域，但是现有的PLC工控板往往需要对用户程序进行编译，通过对编程语言进行分析，确定指令码和操作数，而不能实现直接由上位机软件控制下位机的输出，为实现该功能，需要对上位机增设识别系统，这样不但增加了生产成本，而且结构复杂，同时也增加了故障率，影响控制领域的正常生产及发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种可节约成本，能够由上位机软件对下位机以及外部设备实施多种控制，同时功能齐全、可靠性高的基于Arduino的工控系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种基于Arduino的工控系统，其包括上位机、下位机和外部设备输出端口，所述上位机包括外部设备工控单元和程序控制模块，所述下位机至少包括中央处理器、输入电路模块和输出电路模块，其中：所述外部设备工控单元连接于所述中央处理器；所述程序控制模块连接于所述外部设备工控单元，所述程序控制模块用于将用户编写的程序及指令表生成可供所述下位机识别的目标代码；所述输入电路模块和所述输出电路模块分别电性连接于所述中央处理器，借由所述中央处理器对所述输入电路模块和所述输出电路模块进行输入输出控制；所述外部设备输出端口连接于所述中央处理器和预设的外部设备之间。
优选地，所述中央处理器连接有电源电路模块，所述电源电路模块用于为所述中央处理器供电。
优选地，所述下位机包括有24V电源输入端，所述24V电源输入端连接于预设的外部开关量与所述中央处理器之间。
优选地，所述下位机包括有输入输出端口，所述输入输出端口连接于预设的数字电路与所述中央处理器之间。
优选地，所述下位机包括与所述中央处理器相连接的通讯电路模块、网口电路模块和电流检测模块。
优选地，所述下位机包括与所述中央处理器相连接的5V输出端口，所述5V输出端口用于输出5V电压信号。
优选地，所述外部设备工控单元与所述中央处理器之间通过RS232C串行接口电路连接。
优选地，所述中央处理器包括ATMEGA2560单片机及其外围电路。
优选地，所述上位机连接有监控显示器。
一种基于Arduino的工控方法，该方法基于一系统实现，所述系统包括上位机、下位机和外部设备输出端口，所述上位机包括外部设备工控单元和程序控制模块，所述下位机至少包括中央处理器、输入电路模块和输出电路模块，所述外部设备工控单元连接于所述中央处理器，所述程序控制模块连接于所述外部设备工控单元，借由所述程序控制模块将用户编写的程序及指令表生成可供所述下位机识别的目标代码，所述输入电路模块和所述输出电路模块分别电性连接于所述中央处理器，借由所述中央处理器对所述输入电路模块和所述输出电路模块进行输入输出控制，所述外部设备输出端口连接于所述中央处理器和预设的外部设备之间，所述方法包括择一执行的：方式一，所述上位机将系统内核程序下载至所述下位机，所述下位机根据预设的用户控制指令对所述外部设备实施控制；方式二，所述上位机将继电器控制程序下载至所述下位机，所述下位机根据预设的输出控制指令对所述外部设备实施控制；方式三，所述上位机直接对所述外部设备实施控制。
本发明公开的基于Arduino的工控系统及方法中，由所述程序控制模块将用户编写的程序及指令表生成可供所述下位机识别的目标代码，具体执行过程中，所述上位机可通过三种方式对所述外部设备实施控制，其中包含择一运行的：方式一，所述上位机将系统内核程序下载至所述下位机，所述下位机根据预设的用户控制指令对所述外部设备实施控制；方式二，所述上位机将继电器控制程序下载至所述下位机，所述下位机根据预设的输出控制指令对所述外部设备实施控制；方式三，所述上位机直接对所述外部设备实施控制。相比现有技术而言，本发明基于上位机应用控制软件，能够实现由上位机下载控制程序至下位机或者直接由上位机软件控制下位机继电器输出等诸多功能，不仅提高了系统控制的稳定性与准确性，而且大大简化了工控板，可有效降低应用成本。
附图说明
图1为本发明基于Arduino的工控系统组成框图；
图2为本发明基于Arduino的工控系统的详细框架图；
图3为RS232C串行接口电路的原理图；
图4为外部设备输出端口的原理图；
图5为本发明基于Arduino的工控方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种基于Arduino的工控系统，结合图1至图4所示，其包括上位机1、下位机2和外部设备输出端口3，所述上位机1包括外部设备工控单元10和程序控制模块11，所述下位机2至少包括中央处理器20、输入电路模块21和输出电路模块22，其中：
所述外部设备工控单元10连接于所述中央处理器20；
所述程序控制模块11连接于所述外部设备工控单元10，所述程序控制模块11用于将用户编写的程序及指令表生成可供所述下位机2识别的目标代码；
所述输入电路模块21和所述输出电路模块22分别电性连接于所述中央处理器20，借由所述中央处理器20对所述输入电路模块21和所述输出电路模块22进行输入输出控制；
所述外部设备输出端口3连接于所述中央处理器20和预设的外部设备4之间。
上述系统中，由所述程序控制模块11将用户编写的程序及指令表生成可供所述下位机2识别的目标代码，具体执行过程中，请参见图4和图5，所述上位机1可通过三种方式对所述外部设备4实施控制，其中包含择一运行的：方式一，所述上位机1将系统内核程序下载至所述下位机2，所述下位机2根据预设的用户控制指令对所述外部设备4实施控制；方式二，所述上位机1将继电器控制程序下载至所述下位机2，所述下位机2根据预设的输出控制指令对所述外部设备4实施控制；方式三，所述上位机1直接对所述外部设备4实施控制。相比现有技术而言，本发明基于上位机应用控制软件，能够实现由上位机下载控制程序至下位机或者直接由上位机软件控制下位机继电器输出等诸多功能，不仅提高了系统控制的稳定性与准确性，而且大大简化了工控板，可有效降低应用成本。
为了满足供电需求，在本实施例中，所述中央处理器20连接有电源电路模块24，所述电源电路模块24用于为所述中央处理器20供电。
在此基础上，所述下位机2包括有24V电源输入端25，所述24V电源输入端25连接于预设的外部开关量6与所述中央处理器20之间。其中，所述24V电源输入端25可用于为所述外部设备输出端口3的诸多继电器供电。
关于所述下位机2的其他硬件架构，请参见图1，所述下位机2包括有输入输出端口27，所述输入输出端口27连接于预设的数字电路5与所述中央处理器20之间。
作为一种优选方式，所述下位机2包括与所述中央处理器20相连接的通讯电路模块23、网口电路模块28和电流检测模块29。所述下位机2包括与所述中央处理器20相连接的5V输出端口26，所述5V输出端口26用于输出5V电压信号。
本实施例中，所述中央处理器20包括ATMEGA2560单片机及其外围电路。上述电路以ATMEGA2560单片机作为中央处理器，通过在外围加入数字输入、输出，模拟输入、输出，串行通讯等电路实现其基本硬件系统，此外，用户编写的程序和指令表不能直接被单片机识别，需要对用户程序进行编译，通过对编程语言进行分析，确定指令码和操作数，根据指令码的类型对指令进行解释，生成单片机可执行的目标代码。此外，本发明基于单片机嵌入式PLC的梯形图处理程序，使其可以满足PLC的各项要求，并实现了由ATMEGA2560单片机嵌入式系统组成的嵌入式PLC的输入采样、梯形图处理、输出刷新功能。
本发明整个系统的可以分为上位机1和下位机2两部分，上位机主要是由继电器工控板和用于识别系统运行程序的梯形图程序处理模块组成，下位机是基于ATMEGA2560单片机的小型PLC硬件开发，主要包括核心ATMEGA2560单片机，输入电路模块，输出电路模块，电源电路模块以及通讯电路模块等几部分。采用了16输入13输出两侧分布的设计，并在两侧分别加入了24V电源输入端和输出端方便外部开关量与输入端以及输出端相连接。而且还在左侧加入了5V端口，可以方便外接数字电路。关于上位机1和下位机2之间的优选通信方式，请参见图3，所述外部设备工控单元10与所述中央处理器20之间通过RS232C串行接口电路7连接。
为了方便人机交互，在本实施例中，所述上位机1连接有监控显示器8。实际应用中，用户可以根据自己的要求编写相应的梯形图程序，然后再根据梯形图的处理程序将其编译成为相应的C语言程序，再由Arduino软件编译成单片机可执行的Hex文件，并通过下载软件Arduino将编译好的Hex文件下载到下位机PLC中，然后用户可以进行所需要的相应控制。
在此基础上，本发明还公开了一种基于Arduino的工控方法，其特征在于，该方法基于一系统实现，所述系统包括上位机1、下位机2和外部设备输出端口3，所述上位机1包括外部设备工控单元10和程序控制模块11，所述下位机2至少包括中央处理器20、输入电路模块21和输出电路模块22，所述外部设备工控单元10连接于所述中央处理器20，所述程序控制模块11连接于所述外部设备工控单元10，借由所述程序控制模块11将用户编写的程序及指令表生成可供所述下位机2识别的目标代码，所述输入电路模块21和所述输出电路模块22分别电性连接于所述中央处理器20，借由所述中央处理器20对所述输入电路模块21和所述输出电路模块22进行输入输出控制，所述外部设备输出端口3连接于所述中央处理器20和预设的外部设备4之间，所述方法包括择一执行的：
方式一，所述上位机1将系统内核程序下载至所述下位机2，所述下位机2根据预设的用户控制指令对所述外部设备4实施控制；
方式二，所述上位机1将继电器控制程序下载至所述下位机2，所述下位机2根据预设的输出控制指令对所述外部设备4实施控制；
方式三，所述上位机1直接对所述外部设备4实施控制。
相比现有技术而言，本发明不仅拥有较多的输出接口，使其能够应用于更加广泛的领域，同时，对于大量的配套系统，采用本发明工控系统更加节省成本，从而提高收益。此外，为使整个系统具有较高的可靠性与稳定性，本发明为单片机系统嵌入PLC功能，从而简化单片机系统的研发难度以及节省开发时间，对系统的性能等有一定的保障。实际应用中，通过处理程序模块与外部设备工控板的联用，在上位机即可生成单片机可执行的目标代码，大大节约了系统的反应时间，实现了直接由上位机控制下位机继电器的目的。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种基于Arduino的工控系统，其特征在于，包括上位机(1)、下位机(2)和外部设备输出端口(3)，所述上位机(1)包括外部设备工控单元(10)和程序控制模块(11)，所述下位机(2)至少包括中央处理器(20)、输入电路模块(21)和输出电路模块(22)，其中：
所述外部设备工控单元(10)连接于所述中央处理器(20)；
所述程序控制模块(11)连接于所述外部设备工控单元(10)，所述程序控制模块(11)用于将用户编写的程序及指令表生成可供所述下位机(2)识别的目标代码；
所述输入电路模块(21)和所述输出电路模块(22)分别电性连接于所述中央处理器(20)，借由所述中央处理器(20)对所述输入电路模块(21)和所述输出电路模块(22)进行输入输出控制；
所述外部设备输出端口(3)连接于所述中央处理器(20)和预设的外部设备(4)之间。
2.如权利要求1所述的基于Arduino的工控系统，其特征在于，所述中央处理器(20)连接有电源电路模块(24)，所述电源电路模块(24)用于为所述中央处理器(20)供电。
3.如权利要求1所述的基于Arduino的工控系统，其特征在于，所述下位机(2)包括有24V电源输入端(25)，所述24V电源输入端(25)连接于预设的外部开关量(6)与所述中央处理器(20)之间。
4.如权利要求1所述的基于Arduino的工控系统，其特征在于，所述下位机(2)包括有输入输出端口(27)，所述输入输出端口(27)连接于预设的数字电路(5)与所述中央处理器(20)之间。
5.如权利要求1所述的基于Arduino的工控系统，其特征在于，所述下位机(2)包括与所述中央处理器(20)相连接的通讯电路模块(23)、网口电路模块(28)和电流检测模块(29)。
6.如权利要求1所述的基于Arduino的工控系统，其特征在于，所述下位机(2)包括与所述中央处理器(20)相连接的5V输出端口(26)，所述5V输出端口(26)用于输出5V电压信号。
7.如权利要求1所述的基于Arduino的工控系统，其特征在于，所述外部设备工控单元(10)与所述中央处理器(20)之间通过RS232C串行接口电路(7)连接。
8.如权利要求1所述的基于Arduino的工控系统，其特征在于，所述中央处理器(20)包括ATMEGA2560单片机及其外围电路。
9.如权利要求1所述的基于Arduino的工控系统，其特征在于，所述上位机(1)连接有监控显示器(8)。
10.一种基于Arduino的工控方法，其特征在于，该方法基于一系统实现，所述系统包括上位机(1)、下位机(2)和外部设备输出端口(3)，所述上位机(1)包括外部设备工控单元(10)和程序控制模块(11)，所述下位机(2)至少包括中央处理器(20)、输入电路模块(21)和输出电路模块(22)，所述外部设备工控单元(10)连接于所述中央处理器(20)，所述程序控制模块(11)连接于所述外部设备工控单元(10)，借由所述程序控制模块(11)将用户编写的程序及指令表生成可供所述下位机(2)识别的目标代码，所述输入电路模块(21)和所述输出电路模块(22)分别电性连接于所述中央处理器(20)，借由所述中央处理器(20)对所述输入电路模块(21)和所述输出电路模块(22)进行输入输出控制，所述外部设备输出端口(3)连接于所述中央处理器(20)和预设的外部设备(4)之间，所述方法包括择一执行的：
方式一，所述上位机(1)将系统内核程序下载至所述下位机(2)，所述下位机(2)根据预设的用户控制指令对所述外部设备(4)实施控制；
方式二，所述上位机(1)将继电器控制程序下载至所述下位机(2)，所述下位机(2)根据预设的输出控制指令对所述外部设备(4)实施控制；
方式三，所述上位机(1)直接对所述外部设备(4)实施控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311552076.0A CN117572796A (zh) | 2023-11-17 | 2023-11-17 | 一种基于Arduino的工控系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311552076.0A CN117572796A (zh) | 2023-11-17 | 2023-11-17 | 一种基于Arduino的工控系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117572796A true CN117572796A (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=89889459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311552076.0A Pending CN117572796A (zh) | 2023-11-17 | 2023-11-17 | 一种基于Arduino的工控系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117572796A (zh) |
-
2023
- 2023-11-17 CN CN202311552076.0A patent/CN117572796A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204360323U (zh) | 用于启用主电源的连接的控制电路、计算系统及装置 | |
| CN103176816B (zh) | 制造系统及固件烧录方法 | |
| CN103605328A (zh) | 一种基于stc单片机的嵌入式plc工控板 | |
| CN111267111A (zh) | 一种机器人控制方法、装置及系统 | |
| CN117572796A (zh) | 一种基于Arduino的工控系统及方法 | |
| US5068821A (en) | Bit processor with powers flow register switches control a function block processor for execution of the current command | |
| CN203745856U (zh) | 一种基于stc单片机的嵌入式plc工控板 | |
| CN1116628C (zh) | 可编程控制器 | |
| CN113948950B (zh) | 适用于高功率光纤激光器控制系统内部的通讯方法和装置 | |
| CN102193893A (zh) | 一种串口232/422信号输出切换方法 | |
| CN1176422C (zh) | 电脑系统的启动前期排错装置及方法 | |
| CN220795678U (zh) | 一种用于工业控制的核心处理器板卡 | |
| CN207301729U (zh) | 一种带有人机界面的嵌入式多轴控制器 | |
| CN216770363U (zh) | 一种通用型赋码系统 | |
| Borak et al. | Microprocessor Subsystem of the Smart House to Control the Multichannel Irrigation of the Room Plants | |
| CN213302377U (zh) | 键盘仿真装置 | |
| CN217061428U (zh) | 一种芯片烧录装置 | |
| CN101470510B (zh) | 节省绘图卡用电的主机装置及计算机系统 | |
| CN216210555U (zh) | 应用于模块化换热机房的微型群控控制器 | |
| CN218675712U (zh) | 一种mcu仿真设备 | |
| CN1670691A (zh) | 调节cpu频率之系统及方法 | |
| CN215495007U (zh) | 一种通用运动控制模组 | |
| CN112815983A (zh) | Lin总线传感器调试装置及其调试方法 | |
| CN2862131Y (zh) | 电源控制装置 | |
| CN105185047A (zh) | 一种小型气体侦测系统一体式控制警报器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |