CN207148601U - 一种工业控制器及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工业控制器及系统，包括：主控模块，及与主控模块分别相连的供电模块、存储模块、串口模块与网络接口模块。存储模块用于存储主控模块的参数与设置；串口模块用于实现主控模块与外部设备之间的数据通信和操作控制；网络接口模块用于将外部的视频数据传输至主控模块，并将主控模块的数据传输至外部的上位机。此外，还包括与该工业控制器相连的232设备、485设备、摄像头、显示器和上位机。本实用新型工业控制器及系统具有数据转发功能，可以使工业控制器作为一个中转站方便地建立局域网内的模块与服务器间的连接。同时，还可以将指定的重要数据实时显示在监控画面上,使得监控画面更加直观有效。

Description

一种工业控制器及系统

技术领域

本实用新型涉及一种工业控制器及系统，尤其是涉及一种应用于工业现场设备控制领域的工业控制器及系统。

背景技术

工业控制器广泛应用于现场设备控制领域，目前市面上常见的用于现场工业控制，且外观大小和硬件资源数量相近的有西门子S7-200系列PLC和国产仿PLC控制模块两种。

西门子S7-200系列PLC具有编程简单,工作稳定,通用性强等优点,但是因为是独家产品,所以售价高昂,资源配置相对比较固定,只能方便地使用已有的固定协议成品,自主开发自定义协议反而更加有难度.虽然具有网络接口,但是主要用于西门子内部程序通信,难以自定义开发专用协议。

国产仿PLC控制模块价格较低廉,也具有可编程网口,但是网络芯片多采用成本较低的ENC28J60软协议芯片,该芯片传输速度较低（仅为10Mbps），且需要在主控芯片上运行TCP/IP软协议以建立网络连接,编程复杂,通讯效率较低,在增加连接数量的情况下，会严重占用MCU资源。输入输出端口多采用固定端口，在安装拆卸时需要进行复杂地连接或者拆解，非常不方便。

以往设备仅能通过局域网与网段内的设备通信以及通过互联网建立设备与服务器之间的通信.但是局域网内的其他设备一般不具备直接与服务器通信的能力。此外现在的数字摄像头显示内容除了显示的画面，还会有一些附加的字符，比如当时时间，显示的地点等，但是这些内容一般是预先设置好的，内容是固定的，不能显示一些客户关心的，会实时变化的数据。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种工业控制器及系统，能够解决现有控制器不具备直接与服务器通信的能力，不能很好地建立局域网内的模块与服务器间的连接，同时通讯效率低，成本高昂的技术问题。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型具体提供了一种工业控制器的技术实现方案，一种工业控制器，包括：

主控模块，及与所述主控模块分别相连的供电模块、存储模块、串口模块与网络接口模块，所述存储模块用于存储所述主控模块的参数与设置；所述串口模块用于实现所述主控模块与外部装置之间的数据通信和操作控制；所述网络接口模块用于将外部的视频数据传输至所述主控模块，并将所述主控模块的数据传输至外部的上位机。

优选的，所述网络接口模块采用RJ45接口模块。

优选的，所述串口模块包括第一串口模块，所述第一串口模块采用RS232接口模块。

优选的，所述串口模块还包括第二串口模块，所述第二串口模块采用RS485接口模块。

优选的，所述主控模块采用基于32位M3内核STM32F的主控芯片。

优选的，所述网络接口模块采用W5500网络芯片。

优选的，还包括与所述主控模块相连的I/O接口模块，所述I/O接口模块用于所述主控模块与外围设备之间数据的输入输出。

本实用新型还另外具体提供了一种工业控制系统的技术实现方案，一种工业控制系统，包括如上所述的工业控制器，及与所述工业控制器相连的232设备、485设备、摄像头、显示器和上位机。

优选的，所述232设备通过第一串口模块与所述主控模块相连；

所述485设备通过第二串口模块与所述主控模块相连；

所述摄像头、显示器和上位机均通过所述网络接口模块与所述主控模块相连；

所述主控模块通过所述第一串口模块采集所述232设备的数据，通过所述第二串口模块采集所述485设备的数据，通过所述网络接口模块采集所述摄像头的数据，再将数据通过所述网络接口模块发送至所述显示器和所述上位机。

优选的，所述232设备还包括组态屏、充电控制器；所述485设备还包括流量计、流速计、液位计、开度仪、温度仪、湿度仪器、电压传感器和电流传感器。

通过实施上述本实用新型提供的一种工业控制器及系统的技术方案，具有如下技术效果：

（1）本实用新型工业控制器及系统具有数据转发功能，可以使工业控制器作为一个中转站方便地建立局域网内的模块与服务器间的连接，提高了数据通讯效率，极大地降低了成本；

（2）本实用新型工业控制器及系统可以从服务器端通过互联网对模块程序进行远程升级。本地系统设备无法直接连接到云端时,可将数据通过本模块中转,发送到云端指定服务器地址和端口号,从而实现多设备远程更新功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，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附图。

图1是实用新型工业控制系统一种具体实施方式的系统结构框图。

图中：1-主控模块，2-供电模块，3-存储模块，4-I/O接口模块，5-外围设备，6-第一串口模块，7-232设备，8-网络接口模块，9-摄像头，10-显示器。11-上位机，12-第二串口模块，13-485设备。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如附图1所示，给出了本实用新型一种工业控制器及系统的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如附图1中所示，一种工业控制器的具体实施方式，包括：主控模块1、供电模块2、存储模块3、串口模块和网络接口模块8。其中，主控模块1在该控制器中起控制作用。供电模块2，与主控模块1相连并为相关设备工作提供电源。存储模块3内存储程序及相关参数与设置，以供主控模块1进行调取使用。其中，存储模块3包含一个EEPROM芯片AT24C02,通过IIC总线与主控芯片连接,存储空间为256字节,可以用来存储工作相关的参数和设置,使得在断电后重新上电重要参数和设置不会丢失。串口模块用于实现主控模块1与外部装置之间的数据通信和操作控制。网络接口模块8用于将外部的视频数据传输至主控模块1，并将主控模块1的数据传输至外部的服务器等上位机11，从而使控制器具有数据转发功能，可以使工业控制器作为一个中转站方便地建立局域网内的模块与服务器间的连接。

本实用新型具体实施方式描述的工业控制器，网络接口模块8进一步采用RJ45接口模块。该模块采用了10-100Mbps速率自适应的网络芯片,自带TCP/IP硬件协议栈,功耗低,速度快,运行稳定,编程简单快捷。方便用于与上位机11进行远程通信,并实现数据的上传和下载,或者通过网线远程更新程序及程序运行参数。

本实用新型具体实施方式描述的工业控制器，进一步采用RS232接口模块作为第一串口模块6）本模块具有一个232接口,以DB9母头的模式引出,通讯速率可以设置为2400bps到115200bps之间的常用波特率,可以通过此接口与具有232接口的设备进行连接。

本实用新型具体实施方式描述的工业控制器，进一步采用RS485接口模块第二串口模块12，本模块有一个485接口,以接线端子A、B模式引出,通讯速率为9600bps,可以在485总线上挂载多个从设备,然后模块以主从设备的模式轮流查询各个从设备,采集数据。

本实用新型具体实施方式描述的工业控制器，主控模块1进一步采用基于32位M3内核STM32F的主控芯片。本控制模块采用高性能32位M3内核单片机STM32F103CBT6作为主控芯片,在提供高性能处理能力的前提下可以保证价格远低于原装PLC。

本实用新型具体实施方式描述的工业控制器，网络接口模块8进一步采用最新的W5500网络芯片,该芯片自带TCP/IP硬件协议栈,且有完善的官方库文件可供学习使用.仅需简单的socket编程即可完成网络通讯功能.网络速率为10Mbps-100Mbps自适应,硬件自动响应并产生中断机制确保8个连接同时收发数据也不会互相影响。

本实用新型具体实施方式描述的工业控制器，还包括与主控模块1相连的I/O接口模块4。其中，I/O接口模块4用于主控模块1与外围设备5之间数据的输入输出，并包括8个数字输入口，8个数字输出口，8个模拟输入口，且数字输出输入口的数量可以扩展。I/O口设计成可以通过添加扩展模块来增加I/O口,当I/O口不够时,可以直接添加I/O扩展模块,而不需要更换工控模块和重新编程,操作简便。

本实用新型具体实施方式描述的工业控制器通过检测到输入口的电平变化可以产生响应,做出对应的动作;而模拟量输入可以测得一些需要通过具体数值来表示的状态变化,如工作电压,工作电流,阀门开度,管道压力等,然后将这些数值及时地转送给服务器；通过输出口可以控制外设的开通和关断,比如在电池电压低的时候,通过关闭一些非必要外设节省电量以延长电池续航时间.或者通过开启和关闭阀门电机对阀门的开度进行控制等。

如附图1所示，一种工业控制系统的具体实施方式，控制器通过对现场232设备7、485设备13、摄像头9参数进行设置,读取传感器和仪器仪表的数据,实现对用电设备如电源等受控设备的开关控制；通过对报警设备状态的扫描,将数据叠加显示在显示器10画面上，并根据需要对摄像头9的方向进行调节，以便获取更好的观察角度；系统通过接收上位机11指令并做出相应的动作,将现场数据上传至上位机11,接收上位机11的数据并转发给现场设备。

本实用新型具体实施方式描述的工业控制系统，232设备7采集的数据通过第一串口模块6传输至主控模块1，485设备13采集的数据通过第二串口模块12传输至主控模块1，显示器10和上位机11通过第二串口模块6接收主控模块1发出的数据，从而实现数据采集与设备控制功能。

本实用新型具体实施方式描述的工业控制系统，232设备7还包括组态屏、充电控制器；485设备13还包括流量计、流速计、液位计、开度仪、温度仪、湿度仪器、电压传感器和电流传感器。

在具体应用中，控制器通过控制模块及周边设施，可以实时采集包括瞬时流量，瞬时流速，累计流量，渠道水位，闸门开度，电池电压，电机电流，系统状态报警等信息，并将这些信息以各种方式输出。既可以采取通过互联网将数据传至服务器平台，通过串口数据屏显示出来的方式，又可以通过485总线读取所有数据。然后在服务器或者数据屏中对参数进行设置或者对设备进行控制。

同时，本实用新型具体实施方式描述的工业控制系统可以将重要参数信息叠加在监控摄像头的画面中，在观看视频的时候，直观地看到重要参数在实时变化，有异常时也会在服务器平台产生报警信息和在摄像头视频中叠加报警信息，并且自动对报警信号产生响应，根据具体现场应用，开启或关闭应用设备的马达电机，闸门等。

通过实施本实用新型具体实施例描述的工业控制器及系统的技术方案，能够产生如下技术效果：

（1）本实用新型具体实施例描述的工业控制器及系统具有数据转发功能，可以使工业控制器作为一个中转站方便地建立局域网内的模块与服务器间的连接，提高了数据通讯效率，极大地降低了成本；

（2）本实用新型具体实施例描述的工业控制器及系统可以在采集数据后,通过网络与摄像头建立连接,并将指定的重要数据实时显示在监控画面上,使得监控画面更加直观有效；

（3）本实用新型具体实施例描述的工业控制器及系统可以从服务器端通过互联网对模块程序进行远程升级,从而避免了专门携带电脑到现场进行升级操作或者将已更新程序的模块带到现场替换旧模块。本地系统设备无法直接连接到云端时,可将数据通过本模块中转,发送到云端指定服务器地址和端口号,从而实现多设备远程更新功能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

此外，需要说明的是，以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种工业控制器，其特征在于，包括：

主控模块（1），及与所述主控模块分别相连的供电模块（2）、存储模块（3）、串口模块与网络接口模块（8）；所述存储模块（3）用于存储所述主控模块（1）的参数与设置；所述串口模块用于实现所述主控模块（1）与外部装置之间的数据通信和操作控制；所述网络接口模块（8）用于将外部的视频数据传输至所述主控模块（1），并将所述主控模块（1）的数据传输至外部的上位机（11）。

2.根据权利要求1所述的工业控制器，其特征在于：所述网络接口模块（8）采用RJ45接口模块。

3.根据权利要求1或2所述的工业控制器 ，其特征在于：所述串口模块包括第一串口模块（6），所述第一串口模块（6）采用RS232接口模块。

4.根据权利要求3所述的工业控制器 ，其特征在于：所述串口模块还包括第二串口模块（12），所述第二串口模块（12）采用RS485接口模块。

5.根据权利要求1或2所述的工业控制器，其特征在于：所述主控模块（1）采用基于32位M3内核STM32F的主控芯片。

6.根据权利要求5所述的工业控制器，其特征在于：所述网络接口模块（8）采用W5500网络芯片。

7.根据权利要求1或2所述的工业控制器，其特征在于：还包括与所述主控模块（1）相连的I/O接口模块（4），所述I/O接口模块（4）用于所述主控模块（1）与外围设备（5）之间数据的输入输出。

8.一种工业控制系统，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所述的工业控制器，及与所述工业控制器相连的232设备（7）、485设备（13）、摄像头（9）、显示器（10）和上位机（11）。

9.根据权利要求8所述的工业控制系统，其特征在于：

所述232设备（7）通过第一串口模块（6）与所述主控模块（1）相连；

所述485设备（13）通过第二串口模块（12）与所述主控模块（1）相连；所述摄像头（9）、显示器（10）和上位机（11）均通过所述网络接口模块（8）与所述主控模块（1）相连；

所述主控模块（1）通过所述第一串口模块（6）采集所述232设备（7）的数据，通过所述第二串口模块（12）采集所述485设备（13）的数据，通过所述网络接口模块（8）采集所述摄像头（9）的数据，再将数据通过所述网络接口模块（8）发送至所述显示器（10）和所述上位机（11）。

10.根据权利要求8或9所述的工业控制系统，其特征在于：所述232设备（7）还包括组态屏、充电控制器；所述485设备（13）还包括流量计、流速计、液位计、开度仪、温度仪、湿度仪器、电压传感器和电流传感器。