CN204406140U - 一种总线式可编程控制器系统 - Google Patents
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Abstract
一种总线式可编程控制器系统，涉及可编程控制器。设有主节点模块、从节点模块和电源，所述主节点模块设有主控芯片、按键和显示模块，按键的输出端接主控芯片的输入端口，主控芯片的输出端口接显示模块的输入端；所述从节点模块设有n个控制芯片、开关量信号输入模块、开关量信号输出模块、模拟量信号输入模块和模拟量信号输出模块；从节点模块通过CAN总线与主节点模块实现通讯；开关量信号输入模块和模拟量信号输入模块接控制芯片输入端，开关量信号输出模块和模拟量信号输出模块接控制芯片输出端；n≥1。结构简单、性价比高、互操作性好，特别适合产品检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及可编程控制器(PLC)，尤其是涉及基于CAN总线的一种总线式可编程控制器系统。
背景技术
可编程控制器(PLC)诞生于上世纪60年代。长期以来，始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。随着嵌入式微处理器技术的迅猛发展，人们开始把PLC技术和嵌入式系统结合起来，这样就产生了嵌入式PLC技术。嵌入式PLC结合了PLC和嵌入式系统的综合优势，保留了PLC在硬件管理和工艺控制分离等方面的优势，继承了嵌入式系统体积小、反应快等优点，软件功能灵活，运算速度快，提供更个性化、差异化的设计方法，形成一种新的控制器设计理念。
在嵌入式PLC发展的同时，另外一种控制系统也正在飞速发展，即现场总线控制系统。现场总线式实现微机化测控设备之间双向串行、多节点数字通信的生产现场系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。现场总线控制系统具有结构简单、性价比高、互操作性好等特点。嵌入式PLC和现场总线的结合将是一个新的方向，因此本实用新型具有十分重要的现实意义。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种总线式可编程控制器系统。
本实用新型设有主节点模块、从节点模块和电源，所述主节点模块设有主控芯片、按键和显示模块，按键的输出端接主控芯片的输入端口，主控芯片的输出端口接显示模块的输入端；所述从节点模块设有n个控制芯片、开关量信号输入模块、开关量信号输出模块、模拟量信号输入模块和模拟量信号输出模块；从节点模块通过CAN总线与主节点模块实现通讯；开关量信号输入模块和模拟量信号输入模块接控制芯片输入端，开关量信号输出模块和模拟量信号输出模块接控制芯片输出端；n≥1。
本实用新型的主节点和从节点是通过CAN总线实现通讯的，主节点向从节点发送指令，从节点执行相应指令并返回结果。
本实用新型以工控领域的一些低成本、分布式、易操作应用场合的需求为基础，提供一种基于嵌入式系统的总线式PLC系统，实现了PLC的可编程逻辑功能；采用CAN总线拓展了网络功能；采用向导式界面，增强其易操作性。
本实用新型结合了可编程控制器(PLC)和嵌入式系统的综合优势，保留了可编程控制器(PLC)在硬件管理和工艺控制分离等方面的优势，继承了嵌入式系统体积小、反应快等优点，提供更个性化、差异化的设计方法。结构简单、性价比高、互操作性好，特别适合产品检测。
附图说明
图1为本实用新型实施例的系统结构组成框图；
图2为本实用新型实施例的开关量输入电路原理图；
图3为本实用新型实施例的光电耦合继电器输出电路原理图；
图4为本实用新型实施例的AD通道电路原理图；
图5为本实用新型实施例的CAN通信结构图原理图；
图6为本实用新型实施例的从节点CAN模块电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
参见图1，本实用新型实施例设有主节点模块1、n个从节点模块21～2n和电源3，所述主节点模块1设有主控芯片11、按键12和显示模块13，按键12的输出端接主控芯片11的输入端口，主控芯片11的输出端口接显示模块13的输入端；所述从节点模块设有n个控制芯片、开关量信号输入模块、开关量信号输出模块、模拟量信号输入模块和模拟量信号输出模块；从节点模块通过CAN总线(在图1中由标记CAN、CAN 1、CAN n表示)与主节点模块1实现通讯；开关量信号输入模块和模拟量信号输入模块接控制芯片输入端，开关量信号输出模块和模拟量信号输出模块接控制芯片输出端；n≥1。
主节点用来输入用户“程序”和显示系统状态，这里的用户“程序”是指从节点的输入点和输出点之间的逻辑关系；从节点用来执行用户“程序”和采集现场数据，节点之间通过CAN总线通信。主节点主控芯片采用LPC2478，LPC2478带有多路CAN总线控制器，可以同时处理多路信号，体积小、功耗低、性价比高。主节点作为人机交互窗口，主要考虑其友好性，本系统采用向导式窗口界面，引导用户一步步设置所需实现的逻辑功能，然后转换成任务，传送到从节点主控芯片。另外，当系统处于运行状态时，用来显示系统的运行状态。从节点主要就是接受主节点的任务，然后根据现场输入作出相应输出，另外还拓展了工控环境必要的功能接口。从节点采用C8051F单片机作为控制核心，外围模块包括电源、开关量输入电路、开关量输出电路、模拟量输入电路、模拟量输出模块以及通信协议实现模块等。
本实用新型采用了Toshiba公司生产的TLP521光耦完成电气隔离，它的速度可以达到10KB/S，能与TTL集成电路相兼容。本系统的开关量输入采用直流信号输入方式。开关量输入端电路如图2所示。R36为限流电阻，C32和R37组成一阶滤波电路，防止外界干扰进入，LED为输入指示灯。
如图3所示为光电耦合继电器输出电路，由于工业设备的输出主要用来控制大功率交流负载如三相电机、各种电磁阀，电磁铁等。本实用新型采用继电器输出形式，可以满足大部分工业需要。光耦实现将高电压和单片机管脚隔离，当P2.0为低电平时，光耦导通，从而使三极管Q5导通，继电器吸合，输出信号。
虽然从节点的主控芯片C8051F自带A/D转换器和D/A转换器，但是为了避免干扰，必须实现电气隔离，为此本实用新型选用了HCNR200高精度线性光耦。如图4所示为本实用新型的A/D通道电路。HCNR200管脚3输出控制电流，用来调节驱动电流，保证管脚6输出的驱动电流与输入的电流成线性比例。
CAN通讯部分主要由微处理器51、CAN控制器52、CAN收发器53组成，其连接如图5所示。CAN控制器主要用于系统的通信，CAN收发器主要用于增强系统的驱动能力。系统视为发送过程是：微处理器将信息处理后，按CAN规范规定的格式将其写入CAN控制器的发送缓冲区，并启动发送命令，把数据发送到CAN总线上；接收过程是：CAN控制器从CAN总线上自动接收数据，过滤后存入CAN缓冲区，且向微处理器发出中断请求，此时微处理器可以从CAN接收缓冲区读取要接收的数据。
如图6所示为从节点CAN模块硬件电路。SN65HV230为高速CAN总线收发器，R22和R23起到限流作用，保护SN65HV230免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了两个30pF的小电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力。
Claims (1)
1.一种总线式可编程控制器系统，其特征在于设有主节点模块、从节点模块和电源，所述主节点模块设有主控芯片、按键和显示模块，按键的输出端接主控芯片的输入端口，主控芯片的输出端口接显示模块的输入端；所述从节点模块设有n个控制芯片、开关量信号输入模块、开关量信号输出模块、模拟量信号输入模块和模拟量信号输出模块；从节点模块通过CAN总线与主节点模块实现通讯；开关量信号输入模块和模拟量信号输入模块接控制芯片输入端，开关量信号输出模块和模拟量信号输出模块接控制芯片输出端；n≥1。
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| CN111200453A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-26 | 国网北京市电力公司 | 电力线载波通信装置及方法 |
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