CN202230353U - 一种可编程控制器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可编程控制器系统包括用于执行程序和实现数据交互的主控制器；用于实现模拟量和数字量的采集及输出的输入输出模块；用于根据输入输出模块输出的信号进行相应的计算和处理的协处理器；主控制器、输入输出模块和协处理器依次连接。本实用新型提供的可编程控制器系统中，协处理器分担了主控制器的大部分甚至全部计算的工作量，大大减轻了主控制器在算法处理程序上花费的时间，从而能够在相同的时间内执行更多的用户程序。同时，本实用新型的协处理器还使用C语言作为算法开发语言，大大提高了用户系统开发的效率，降低了用户开发的难度和用户算法程序对主控制器存储空间及数据存储空间的占用。

Description

一种可编程控制器系统

技术领域

本实用新型涉及数据处理系统，特别涉及一种可编程控制器系统。

背景技术

可编程控制器（PLC）系统中含有较大数据处理及算法处理的过程，请参阅图1，其为现有技术提供的可编程控制器系统的结构框图，可编程控制器系统包括主控制器和两个输入输出模块。在该系统中，主控制器负责所有的数据处理，与输入输出模块的数据交互，用户程序的执行（包含某些用户自己写的部分算法程序的执行），通信处理以及可编程控制器系统所具备的通用算法程序的执行。输入输出模块只负责数字量和模拟量的采集及输出，由于主控制器要负责的事情过多，在主控制器处理速度不变的情况下，所做的工作越多，会导致用户程序响应的时间越长。

对于用户来说，采用现有的可编程控制器系统，如果用户使用梯形图或STL语句开发算法，会有较大的开发难度，而且还存在算法效率低下，对主控制器程序存储空间及数据存储空间占用过大的问题，导致用户无法用主控制器开发或运行计算较为复杂，或者数据量计算较大的功能程序。

有鉴于此，本实用新型提供一种可加速处理数据的可编程控制器系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可编程控制器系统，旨在解决可编程控制器系统数据处理速度慢，主控制器的数据处理压力大的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种可编程控制器系统，其中，包括：

用于执行程序和实现数据交互的主控制器；

用于实现模拟量和数字量的采集及输出的输入输出模块；

用于根据输入输出模块输出的信号进行相应的计算和处理的协处理器；

所述主控制器、输入输出模块和协处理器通过通信总线依次连接。

所述的可编程控制器系统，其中，所述协处理器包括：

用于进行通信交互的通信接口；

用于进行电平转换的电平转换电路；

用于存储各种算法及数据的外部FLASH模块和外部数据存储器；

用于根据电平转换电路转换的数据进行相应计算，并将计算结果发送给电平转换电路的微处理器；

所述通信接口通过电平转换模块与微处理器连接，所述微处理器分别与外部FLASH模块和外部数据存储器连接。

所述的可编程控制器系统，其中，所述微处理器采用型号为Cortex-M4的微处理器。

本实用新型提供的可编程控制器系统，通过协处理器自身的高速微处理器进行算法计算，从而能够分担主控制器大量的计算工作，使主控制器无需自身来执行算法程序，不需要做算法及数据处理，从而能将尽量多的时间来处理用户控制程序，提高了数据处理的速度。而且，主控制器只需要过约定的协议将需要处理的数据及需要的算法发送至输入输出模块，由输入转出模块将数据传输出给协处理器，待协处理器处理完成后，即可通过相互约定的协议将协处理器中处理完毕的数据取出。本实用新型的优势在于，第一，任何一个主控制器都有自己最大数据处理量的限制，无法处理超出自己处理极限的能力的数据量，而通过协处理器可以尽量释放主控制器的工作量，将更多的、复杂的、以及主控制器可能无法处理的算法及数据全部交由协处理器来处理，大大减轻了主控制器在算法处理程序上花费的时间，从而主控制器能够在相同的时间内执行更多的程序。第二，现有的主控制器进行算法处理及数据处理使用的程序，其编程和开发难度较高，梯形图及STL语言做算法开发周期过久，且调试难度较高，而且大型数据处理算法会占用主控制器大量的程序存储器和数据存储器空间，对于现有的主控制器而言，无法满足其对程序和数据存储空间的要求。而协处理器则可以使用C语言作为算法开发语言，大大提高程序开发效率并降低算法开发的难度。第三，本实用新型提供的可编程控制器系统中，协处理器的数量可以根据需要增加，大大提高了该可编程控制器系统的兼容性。

附图说明

图1是现有技术提供的可编程控制器系统的结构框图。

图2是本实用新型实施例提供的可编程控制器系统的结构框图。

图3是本实用新型实施例提供的可编程控制器系统中协处理器的结构框图。

具体实施方式

本实用新型提供一种可编程控制器系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图2，本实用新型实施例提供的可编程控制器系统包括主控制器、输入输出模块和协处理器。所述主控制器、输入输出模块和协处理器通过通信总线依次连接。其中，所述主控制器用于执行程序，实现数据交互和与输入输出模块进行通信的功能。所述输入输出模块用于实现模拟量的采集及输出，数字量的采集及输出及与主控制器和协处理器进行通信交互。所述协处理器用于根据输入输出模块输出的信号进行用户算法处理，大数据量的计算，并将计算结果通过相互约定的协议发送给主控制器。

在本实用新型实施例提供的可编程控制器系统中，所述协处理器可根据计算量的需要设置为多个，并且也可根据需要增加输入输出模块的数量。所述主控制器、输入输出模块和协处理器之间通信时采用的通信总线可为I²C总线、SPI总线或者SCI总线，只要能实现数据交互即可。

本实用新型提供的可编程控制器系统中，主控制器只需负责数据交互、程序执行以及通信，而需要大量运算及占用大量时间去处理数据的算法部分，通过标准的通信总线并通过约定的通信协议发送给协处理器，向协处理器申请调用算法，并将需要计算的数据发送给协处理器。协处理器根据主控制器的计算申请，调用相应算法并对主控制器发来的数据，依据其指定的算法要求进行数据计算，之后将计算结果依据约定的协议发送给主控制器。协处理器可以根据用户需求增加任意新的算法及数据处理功能，并可让用户通过C语言开发新的数据算法，而无需改造主控制器，并且由于不需要对主控制器进行改造，也无需在主控制器上面使用梯形图及STL语言开发算法（因为算法全部集成在协处理器中），因此，可以大大提高了用户系统开发的效率，降低了用户的开发难度，而且还降低了用户算法程序对主控制器程序存储空间及数据存储空间的占用。同时，由于主控制器不需要花费大量的时间去做用户算法处理，可以大大提高主控制器的响应速度，彻底避免因算法过于复杂而无法使用主控制器实现新功能的事情发生。

请一并参阅图3，所述协处理器包括通信接口、电平转换电路、外部FLASH模块、外部数据存储器和微处理器。所述通信接口通过电平转换模块与微处理器连接，所述微处理器分别与外部FLASH模块和外部数据存储器连接。

其中，所述通信接口用于进行通信交互，具体来说，主要用于将输入输出模块输出的数据发送给电平转换电路，以及将电平转换电路接收的微处理器的计算结果发送给输入输出模块。所述电平转换电路用于将输入输出模块输出数据的电平转换为微处理器工作所需的电平。所述外部FLASH模块和外部数据存储器用于存储微处理器计算所需的各种算法及数据，所述协处理器采用型号为Cortex-M4的高速微处理器，用于根据电平转换电路转换的数据进行相应计算和处理，并将计算结果发送给电平转换电路。

在具体实施时，通信接口及电平转换电路与主控制器通过约定的通信协议进行数据通信，由主控制器将需要计算的数据通过约定的协议传递给协处理器的微处理器。之后由微处理器提取外部FLASH模块中存储的算法及数据，并通过微处理器和内置RAM及外部SRAM（即外部数据存储器）进行大量数据计算和处理，并将计算结果通过约定的协议经由电平转换电路与主控制器进行数据交互。

综上所述，本实用新型提供的可编程控制器系统中，协处理器分担了主控制器的大部分甚至全部算法计算的工作量，大大减轻了主控制器在算法处理程序上花费的时间，从而能够在相同的时间内执行更多的用户程序。同时，本实用新型的协处理器还使用C语言作为算法开发语言，大大提高了用户系统开发的效率，降低了用户开发的难度和用户算法程序对主控制器存储空间及数据存储空间的占用。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种可编程控制器系统，其特征在于，包括：

用于执行程序和实现数据交互的主控制器；

用于实现模拟量和数字量的采集及输出的输入输出模块；

用于根据输入输出模块输出的信号进行相应的计算和处理的协处理器；

所述主控制器、输入输出模块和协处理器通过通信总线依次连接。

2.根据权利要求1所述的可编程控制器系统，其特征在于，所述协处理器包括：

用于进行通信交互的通信接口；

用于进行电平转换的电平转换电路；

用于存储各种算法及数据的外部FLASH模块和外部数据存储器；

用于使主控制器与协处理器进行数据通信的电平转换电路；

所述通信接口通过电平转换模块与微处理器连接，所述微处理器分别与外部FLASH模块和外部数据存储器连接。

3.根据权利要求2所述的可编程控制器系统，其特征在于，所述微处理器采用型号为Cortex-M4的微处理器。

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