CN219225353U - 一种plc控制系统及其主控装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种PLC控制系统及其主控装置，其中所述主控装置包括：配置有基础交互接口的扩展板卡；位于所述扩展板卡外部的用于为所述扩展板卡提供运算服务的主控模块；所述主控模块中包括处理器以及与所述处理器连接的现场可编程逻辑门阵列，并且所述扩展板卡通过所述基础交互接口与所述现场可编程逻辑门阵列连接。通过上述技术方案，本申请利用主控模块中的现场可编程逻辑门阵列为扩展板卡提供运算服务，把原本在扩展板卡上处理的功能移至主控模块的现场可编程逻辑门阵列上实现，降低了成本，提升了系统处理效率和稳定性。

Description

一种PLC控制系统及其主控装置

技术领域

本实用新型涉及工业自动化控制领域，特别涉及一种PLC控制系统及其主控装置。

背景技术

当今，PLC(即Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)在生产自动化的应用越来越普遍。PLC应用通常要求在主控模块的基础上以扩展卡的形式外扩各种功能。现有方案常见的有两类：(1)在扩展卡上采用主控芯片进行各种功能处理后，再由该芯片通过总线的形式与主控模块进行通信。(2)在扩展卡上采用永久性存储器把功能软件存储在里面，上电时由主控模块读出以配置到主控模块的控制芯片上，由此实现扩展卡的功能。

现有方案在某些情况下确实也是比较好的方案，应用很灵活，扩展也比较方便。但是，在某些场合却又显示出很大的缺点，例如，在扩展功能比较简单而且扩展卡使用量很大的情况下，此时现有的方案就明显的不太合适，最大的缺点就是其成本高，另外由于其需要通过两张卡之间的总线通信，其效率明显不足。因此，如何能够在扩展卡的扩展功能比较简单而且扩展卡使用量很大的情况下使用一种低成本高效率的方式实现PLC应用是目前有待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种主控装置，能够实现低成本、高效率和高稳定性的PLC应用。其具体方案如下：

本申请公开了一种主控装置，包括：

配置有基础交互接口的扩展板卡；

位于所述扩展板卡外部的用于为所述扩展板卡提供运算服务的主控模块；所述主控模块中包括处理器以及与所述处理器连接的现场可编程逻辑门阵列，并且所述扩展板卡通过所述基础交互接口与所述现场可编程逻辑门阵列连接。

可选的，所述处理器为ARM芯片或DSP芯片或MCU芯片。

可选的，所述扩展板卡的所述基础交互接口包括用于供所述现场可编程逻辑门阵列确定所述扩展板卡的板卡类型的第一接口，和用于与所述扩展板卡进行数据交互的第二接口。

可选的，所述第一接口为type接口，所述第二接口为data接口。

可选的，所述扩展板卡为数字输出扩展卡或数字输入扩展卡或其他配置有所述基础交互接口的简易扩展板卡。

可选的，所述主控模块位于主控板上，且所述现场可编程逻辑门阵列通过所述主控板上配置的基础交互接口与所述扩展板卡连接。

可选的，所述主控板与所述简易扩展板卡可拆卸连接。

可选的，所述现场可编程逻辑门阵列同一时间仅连接一张所述扩展板卡。

可选的，所述扩展板卡为仅配置有基础交互接口的扩展板卡。

本申请公开了一种PLC控制系统，包括前述的主控装置。

本申请中的主控装置包括：配置有基础交互接口的扩展板卡；位于所述扩展板卡外部的用于为所述扩展板卡提供运算服务的主控模块；所述主控模块中包括处理器以及与所述处理器连接的现场可编程逻辑门阵列，并且所述扩展板卡通过所述基础交互接口与所述现场可编程逻辑门阵列连接。由此可见，本实用新型利用主控模块中的现场可编程逻辑门阵列为扩展板卡提供运算服务，把原本在扩展卡上处理的功能移至主控模块的现场可编程逻辑门阵列上实现。在具体实施场景中，由于扩展卡模块功能比较简单，所以主控模块的FPGA资源使用只是略微增加，很多情况下都不需要更换更大资源容量的FPGA芯片，由此主控模块的费用也不需要增加，所以整体费用是降低的。并且，本实用新型功能处理在主控模块的FPGA上实现，不再需要通过总线与扩展模块的处理器进行通信，大大提升了效率和稳定性。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请公开的一种主控装置结构示意图；

图2为本申请公开的一种具体的示例性的结构示意图。

具体实施方式

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做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。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种主控装置结构示意图，图中右侧为本实用新型提出的配置有基础交互接口的扩展板卡，左侧为位于所述扩展板卡外部的用于为所述扩展板卡提供运算服务的主控模块，主控模块中包括了处理器以及与所述处理器连接的现场可编程逻辑门阵列(即Field Programmable Gate Array，FPGA)，并且所述扩展板卡可以通过所述基础交互接口与所述现场可编程逻辑门阵列连接。

本实施例中，所述处理器为ARM(即Advanced RISC Machines)芯片或DSP(即digtal signal Processor，数字信号处理器)芯片或MCU(即Microcontroller Unit，微控制单元)芯片中的任意一种。即如图1所示，处理器可以是ARM芯片或DSP芯片或MCU芯片。

本实施例中，所述扩展板卡可以是数字输出扩展卡或数字输入扩展卡或其他配置有所述基础交互接口的简易扩展板卡。在优选的实施方式中，所述扩展板卡为去掉了主控芯片、程序存储器这些芯片后的仅配置有基础交互接口的扩展板卡。即在具体的实施方式中，所述扩展板卡可以是数字输出扩展卡或数字输入扩展卡或其他仅配置有所述基础交互接口的简易扩展板卡。

本实施例中，所述扩展板卡的所述基础交互接口可以包括用于供所述现场可编程逻辑门阵列确定所述扩展板卡的板卡类型的第一接口，和用于与所述扩展板卡进行数据交互的第二接口。可以理解的是，所述扩展板卡的所述基础交互接口包括两种，第一种为用于供所述现场可编程逻辑门阵列确定所述扩展板卡的板卡类型的第一接口，第二种为用于与所述扩展板卡进行数据交互的第二接口。在具体的实施方式中，所述第一接口为type接口，所述第二接口为data接口。也即，现场可编程逻辑门阵列可以通过type接口确定所述扩展板卡的板卡类型，通过data接口与所述扩展板卡进行数据交互。在具体的实施方式中，所述第二接口用于供所述现场可编程逻辑门阵列基于所述板卡类型调用相应的功能程序为所述扩展板卡提供运算服务后与所述扩展板卡进行数据交互。

如图2所示为本实用新型提出的一种具体的示例性的结构示意图，右侧(a)、(b)、(c)为本实用新型提出的三种示例性的去掉了主控芯片、程序存储器这些芯片后的仅配置有基础交互接口的扩展板卡，左侧为主控模块，主控模块中包括ARM芯片或DSP芯片或MCU芯片的处理器以及与所述处理器连接的现场可编程逻辑门阵列，并且所述扩展板卡可以通过所述基础交互接口与所述现场可编程逻辑门阵列连接。

图2中扩展板卡中仅配置有基础交互接口以及实现所述基础交互接口的外围电路，图2右侧的(a)为数字输入扩展卡的结构示意图，图2右侧的(b)为其他仅配置有所述基础交互接口的简易扩展板卡的结构示意图，图2右侧的(c)为数字输出扩展卡的结构示意图。

在具体的实施方式中，所述第二接口用于供所述现场可编程逻辑门阵列基于所述板卡类型调用相应的功能程序为所述扩展板卡提供运算服务后与所述扩展板卡进行数据交互。具体的，例如图2中右侧(a)为数字输入扩展卡，现场可编程逻辑门阵列可以基于type接口确定所述扩展板卡的板卡类型后，调用相应的用于对输入数据进行处理的功能程序为所述扩展板卡提供运算服务；例如图2中右侧(b)为其他仅配置有所述基础交互接口的简易扩展板卡，所述简易扩展板卡同时兼备了数据输入与数据输出的功能，则现场可编程逻辑门阵列可以基于type接口确定所述扩展板卡的板卡类型后，调用相应的用于对输入数据与输出数据进行处理的功能程序为所述扩展板卡提供运算服务；例如图2中右侧(c)为数字输出扩展卡，则现场可编程逻辑门阵列可以基于type接口确定所述扩展板卡的板卡类型后，调用相应的用于对输出数据进行处理的功能程序为所述扩展板卡提供运算服务。

本实施例中，所述现场可编程逻辑门阵列同一时间仅连接一张所述扩展板卡。也即，主控模块在同一时间仅能通过type接口与data接口与一张扩展板卡进行连接，现场可编程逻辑门阵列在同一时间也仅能实现当前连接的一张扩展板卡的功能。

可以理解的是，图2中各个箭头代表数据传输的信号方向。主控模块中处理器与现场可编程逻辑门阵列中的数据可双向传输，扩展板卡中数据的传输方向取决于扩展板卡的类型，当扩展板卡为数字输入扩展卡，则如图1中的(a)所示，扩展板卡可从外部器件中获取DI(即Digital input，数字输入信号)，此时数据传输的信号方向为由外部到内部，数据通过扩展板卡的第二接口(即data接口)可传输至现场可编程逻辑门阵列；当扩展板卡为其他仅配置有所述基础交互接口的简易扩展板卡，若此扩展板卡同时具备数据输入与输出的功能，则如图1中的(b)所示，将会同时有向外与向内的数据传输方向，数据可以通过扩展板卡的第二接口(即data接口)与现场可编程逻辑门阵列实现双向传输；当扩展板卡为数字输出扩展卡，则如图1中的(c)所示，扩展板卡可向外部器件传输DO(即Digital output，数字输出信号)，此时数据传输的信号方向为由内部到外部，在此之前，数据通过现场可编程逻辑门阵列从通过扩展板卡的第二接口(即data接口)传输至扩展板卡，后续扩展板卡将数据输出至外部器件。另外，可以理解的是，由于现场可编程逻辑门阵列通过type接口确定扩展板卡的板卡类型，所以第一接口(即图中的type接口)的数据传输方向始终由扩展板卡指向现场可编程逻辑门阵列。

本实用新型中的主控装置包括：配置有基础交互接口的扩展板卡；位于所述扩展板卡外部的用于为所述扩展板卡提供运算服务的主控模块；所述主控模块中包括处理器以及与所述处理器连接的现场可编程逻辑门阵列，并且所述扩展板卡通过所述基础交互接口与所述现场可编程逻辑门阵列连接。由上可见，本实用利用主控模块中的现场可编程逻辑门阵列为扩展板卡提供运算服务，把原本在扩展卡上处理的功能移至主控模块的现场可编程逻辑门阵列上实现。在具体实施场景中，由于扩展卡模块功能比较简单，所以主控模块的FPGA资源使用只是略微增加，很多情况下都不需要更换更大资源容量的FPGA芯片，由此主控模块的费用也不需要增加，所以整体费用是降低的。并且，本实用新型功能处理在主控模块的FPGA上实现，不再需要通过总线与扩展模块的处理器进行通信，大大提升了效率和稳定性。

本实用新型实施例公开了一种具体的主控装置，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

本实施例中的主控装置包括：仅配置有基础交互接口的扩展板卡；位于所述扩展板卡外部的用于为所述扩展板卡提供运算服务的主控模块；所述主控模块中包括处理器以及与所述处理器连接的现场可编程逻辑门阵列，并且所述扩展板卡通过所述基础交互接口与所述现场可编程逻辑门阵列连接。并且，所述主控模块位于主控板上，且所述现场可编程逻辑门阵列通过所述主控板上配置的基础交互接口与所述扩展板卡连接。

也即，本实施例中所述主控模块位于主控板上，主控板上配置有与扩展板卡的基础交互接口相对应的交互接口，主控板上的交互接口也包括两种，第一种为用于供所述现场可编程逻辑门阵列确定所述扩展板卡的板卡类型的接口，具体为type接口；第二种为用于供所述现场可编程逻辑门阵列与所述扩展板卡进行数据交互的接口，具体为data接口。当主控板与扩展板卡连接时，主控板上的主控模块中的现场可编程逻辑门阵列可以通过type接口确定所述扩展板卡的板卡类型，并调用相应的用于对输出数据进行处理的功能程序为所述扩展板卡提供运算服务以通过data接口与所述扩展板卡进行数据交互。

本实施例中，所述主控板与所述简易扩展板卡可拆卸连接。也即，本实施例中所述主控板与所述扩展板卡通过基础交互接口连接时为可拆卸连接的状态，主控板可以在不同的应用场景下与不同的扩展板卡相连。其中，可以理解的是，只要与所述主控板连接的所述扩展板卡为本实施例中提出的仅配置有基础交互接口的扩展板卡便可相连进行应用。

本实施例中，所述现场可编程逻辑门阵列同一时间仅连接一张所述扩展板卡。也即，主控板在同一时间仅能通过type接口与data接口与一张扩展板卡进行连接，现场可编程逻辑门阵列在同一时间也仅能实现当前连接的一张扩展板卡的功能。

本实施例中的主控装置包括仅配置有基础交互接口的扩展板卡；位于所述扩展板卡外部的用于为所述扩展板卡提供运算服务的主控模块；所述主控模块中包括处理器以及与所述处理器连接的现场可编程逻辑门阵列，并且所述扩展板卡通过所述基础交互接口与所述现场可编程逻辑门阵列连接。其中，主控模块位于主控板上，且所述现场可编程逻辑门阵列通过所述主控板上配置的基础交互接口与所述扩展板卡连接。由此可见，本实用新型在扩展板卡上去掉了主控芯片、程序存储器这些芯片，仅配置了基础交互接口，把原本在扩展卡上处理的功能移至主控模块的现场可编程逻辑门阵列上实现。在具体实施场景中，由于扩展卡模块功能比较简单，所以主控模块的FPGA资源使用只是略微增加，很多情况下都不需要更换更大资源容量的FPGA芯片，由此主控模块的费用也不需要增加，所以整体费用是降低的。并且，本实用新型功能处理在主控模块的FPGA上实现，不再需要通过总线与扩展模块的处理器进行通信，大大提升了效率和稳定性。

本实用新型还提出一种PLC控制系统，所述PLC控制系统包括前述的主控装置。PLC应用通常要求在主控模块的基础上以扩展卡的形式外扩各种功能，本实用新型中提出的PLC控制系统中包括了前述主控装置，把原本在扩展卡上处理的功能移至主控模块的现场可编程逻辑门阵列上实现。在扩展功能比较简单而且扩展卡使用量很大的情况下，减少了扩展卡中处理芯片的使用，降低了很大的成本，提升了系统处理效率和稳定性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种主控装置，其特征在于，包括：

配置有基础交互接口的扩展板卡；

位于所述扩展板卡外部的用于为所述扩展板卡提供运算服务的主控模块；所述主控模块中包括处理器以及与所述处理器连接的现场可编程逻辑门阵列，并且所述扩展板卡通过所述基础交互接口与所述现场可编程逻辑门阵列连接。

2.根据权利要求1所述的主控装置，其特征在于，所述处理器为ARM芯片或DSP芯片或MCU芯片。

3.根据权利要求1所述的主控装置，其特征在于，所述扩展板卡的所述基础交互接口包括用于供所述现场可编程逻辑门阵列确定所述扩展板卡的板卡类型的第一接口，和用于与所述扩展板卡进行数据交互的第二接口。

4.根据权利要求3所述的主控装置，其特征在于，所述第一接口为type接口，所述第二接口为data接口。

5.根据权利要求1所述的主控装置，其特征在于，所述扩展板卡为数字输出扩展卡或数字输入扩展卡或其他配置有所述基础交互接口的简易扩展板卡。

6.根据权利要求1所述的主控装置，其特征在于，所述主控模块位于主控板上，且所述现场可编程逻辑门阵列通过所述主控板上配置的基础交互接口与所述扩展板卡连接。

7.根据权利要求6所述的主控装置，其特征在于，所述主控板与所述扩展板卡可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的主控装置，其特征在于，所述现场可编程逻辑门阵列同一时间仅连接一张所述扩展板卡。

9.根据权利要求1至8任一项所述的主控装置，其特征在于，所述扩展板卡为仅配置有基础交互接口的扩展板卡。

10.一种PLC控制系统，其特征在于，所述PLC控制系统包括如权利要求1至9任一项所述的主控装置。

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