一种支持工业以太网的可编程控制器集成设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种支持工业以太网的可编程控制器集成设备，包括ARM处理器单元，其特征在于：ARM处理器单元分别连接电源模块、RS232协议转换模块、RS485协议转换模块、CAN-Open协议转换模块、普通速度GPIO交互模块、脉冲捕捉GPIO交互模块及以太网通信芯片单元，电源模块又分别连接RS232协议转换模块、RS485协议转换模块、CAN-Open协议转换模块、普通速度GPIO交互模块、脉冲捕捉GPIO交互模块及以太网通信芯片单元，以太网通信芯片单元与以太网接口相连。本实用新型提供的设备能在集成现有大部分可编程控制器实施案例需求的同时，附加以太网功能，缩小应用体积达到52％以上。
【专利说明】一种支持工业以太网的可编程控制器集成设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种支持以太网通信的高集成度可编程控制器(PLC)可通信工业控制系统，主要应用在工业现场的通信与控制系统中，作为生产线控制终端与整个系统的交互设备使用。
【背景技术】
[0002]可编程控制器(PLC)产品广泛用于工业自动化控制现场，为各种自动化控制设备提供安全可靠的解决方案，满足了当前工业企业对自动化的需要。随着工业以太网(一种基于以太网，符合IEEE802.3和TCP/IP的网络控制技术，技术上与商用以太网兼容)的兴起，具有工业以太网网络功能的PLC控制技术及解决方案迅速崛起，由于这种针对多种工业应用的新技术更加适用于工业现场，因而获得了广泛的运用。
[0003]现有市场上具有工业以太网功能的PLC工控产品，由于考虑支持该功能较晚，力口之原来设备还需添加很多的附加功能，在设计上采用了粗放式的设计理念。大多在资源分配、控制信号精度、占用体积等实际应用领域存在缺陷。为了满足不同需求，在原有设备基础上附加各种模块，使得现场应用的工控系列产品套装过于臃肿，与一体化多功能的现场应用需求背道而驰。
[0004]专利201120166886.9提供了一种PLC以太网通信模件，具有PLC外扩方式的以太网功能。但内部包括了 FPGA、RAM、CF卡等繁杂的兼容性设备，不能有效的达到节约工程成本，减少外部设备与安装空间的目的。
[0005]专利201220398628.8提供了一种PLC(电力线载波)设备的系统级应用方案，虽然芯片设计上有类似的以太网性能优化，但该设备即无法适合PLC(可编程控制器)工业现场应用环境，也没有提出在存储性能及芯片集成度的优化细节。
[0006]论文《以太网在PLC通信中的应用》的内容涉及了一种可编程控制器，其主要以外接模块应用案例为主，与前文表述的粗放式设计理念基本一致，并未做相应的优化。
【发明内容】
[0007]本实用新型要解决的技术问题是精简系统设计提高PLC使用效率。
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种支持工业以太网的可编程控制器集成设备，包括ARM处理器单元，其特征在于:ARM处理器单元分别连接电源模块、RS232协议转换模块、RS485协议转换模块、CAN-Open协议转换模块、普通速度GP10交互模块、脉冲捕捉GP10交互模块及以太网通信芯片单元，电源模块又分别连接RS232协议转换模块、RS485协议转换模块、CAN-Open协议转换模块、普通速度GP10交互模块、脉冲捕捉GP10交互模块及以太网通信芯片单元，以太网通信芯片单元与以太网接口相连。
[0009]本实用新型涉及一种支持以太网通信功能的PLC可通信工业控制系统，既可精简系统设计提高PLC使用效率，又能满足信息通过有线以太网系统与相关设备进行交互的功能，满足了新一代PLC工控产品精简设计，优化布局的要求。本实用新型提供的设备能在集成现有大部分可编程控制器实施案例需求的同时，附加以太网功能，缩小应用体积达到52%以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型提供的一种支持工业以太网的可编程控制器集成设备的框图。
【具体实施方式】
[0011]为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0012]如图1所示，本实用新型提供的一种支持工业以太网的可编程控制器集成设备包括:型号为Cortex-M3或Cortex_M4的ARM处理器、电源模块、以太网通信芯片单元、以太网接口(例如RJ45接口)、RS232协议转换模块、RS485协议转换模块、CAN-Open协议转换模块、普通速度GP10交互模块、脉冲捕捉GP10交互模块(高速)等。
[0013]系统工作流程为:系统启动并初始化完成后，按照控制器与工业现场实际工业现场生产线上的交互要求控制高速GP10或普通速度的GP10产生具体的控制动作。系统与生产线交互工作的同时，及时响应通过RS232、RS485、CAN-Open、以太网等上位机设备发出的通信信号，并做出适当的交互反应以控制现有生产线的工作状态。
[0014]上述PLC (工业控制)系统各个组成部分的具体功能如下所述:
[0015]1、以太网通信芯片:支持IEEE 802.3协议的10M/100M以太网通信芯片；
[0016]2、电源模块:支持220VAC转24VDC/12VDC/5VDC/3.3VDC电源模块，为所有系统相关设备提供电源支持；
[0017]3、RS232协议转换的功能模块:为系统提供RS232协议通信信号解析功能；
[0018]4、RS485协议转换的功能模块:为系统提供RS485协议通信信号解析功能；
[0019]5、CAN-Open协议转换的功能模块:为系统提供RS485协议通信信号解析功能；
[0020]6、普通速度GP10:包括继电器(3Hz以下)与晶体管/M0S管设备(ΙΚΗζ)的普通速度输出响应以及外部普通速度输入响应；
[0021]7、高速GP10:包括晶体管/M0S管设备(ΙΚΗζ?ΙΟΟΚΗζ)的高速输出响应以及外部高速输入响应。
[0022]本实施案例中，PLC (工业控制)系统的软件流程部分与现有普通PLC工控产品基本一致，系统在被提供外部电源后依次首先初始化整个系统。然后进入正常运行状态，按照工业现场需求操作对应的输出设备，并对接入的输入响应信号做出反馈。当上位机通过本PLC支持的外部通信协议进行通信时，及时做出相应的回复与操作。
[0023]本实用新型相对于其他的PLC设备，简化了系统构成应用单片ARM芯片，实现了原来分别需要由FPGA、ARM、RAM、FLASH以及适当的耦合隔离设备等配合工作才能完成的支持以太网通信功能的各种工业控制需求，可以减小到较为简洁的产品配置。有足够的空间去优化产品外观，增强市场竞争力。
[0024]以上所述仅为本实用新型的较佳实施案例，并不用以限制实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内做出任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种支持工业以太网的可编程控制器集成设备，包括ARM处理器单元，其特征在于:ARM处理器单元分别连接电源模块、RS232协议转换模块、RS485协议转换模块、CAN-Open协议转换模块、普通速度GP1交互模块、脉冲捕捉GP1交互模块及以太网通信芯片单元，电源模块又分别连接RS232协议转换模块、RS485协议转换模块、CAN-Open协议转换模块、普通速度GP1交互模块、脉冲捕捉GP1交互模块及以太网通信芯片单元，以太网通信芯片单元与以太网接口相连。
【文档编号】G05B19/418GK204116926SQ201420542776
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】琚长江, 薛吉, 滕宇, 侯金华, 程睿远 申请人:上海电器科学研究院, 上海电器科学研究所（集团）有限公司