本實用新型屬于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，具體涉及一種新型的PLC控制器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)PLC一般以微處理器(如8031、8098、AMD2900系列等)為控制中心，采用可編程序的存儲器，存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作控制指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。傳統(tǒng)PLC具有如下缺點：

一、傳統(tǒng)PLC的指令集是固定的，整個硬件體系結(jié)構(gòu)比較封閉，存在兼容性差、通用性差等問題，難以構(gòu)建開放的硬件體系結(jié)構(gòu)，開發(fā)人員必須經(jīng)過較長時間的專業(yè)培訓(xùn)才能掌握某一款PLC的編程方法。

二、PLC系統(tǒng)比較擅長于過程控制，受限于CPU和存儲資源，在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域，如數(shù)控機床，對于精度較高(如插補控制)、反應(yīng)靈敏度要求高時難以實現(xiàn)或者程序復(fù)雜，編程非常困難，而且成本可能較高。

三、傳統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)缺少人機交互接口(信息輸入、界面顯示等)，在產(chǎn)品的開發(fā)和調(diào)試上不是很方便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種新型的PLC控制器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中PLC兼容性差、功能單一、應(yīng)用局限性大的問題。

本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

一種新型的PLC控制器，包括控制板和接口板，其中，控制板包括設(shè)置于電路板上的中央處理器、運動控制器、I/O控制器，中央處理器用于與運動控制器、I/O控制器之間以及運動控制器與I/O控制器之間的任務(wù)調(diào)度和通信調(diào)度；運動控制器用于運動控制和EtherCAT通信控制；I/O控制器用于I/O控制和EtherCAT硬件電路控制；中央處理器、運動控制器、I/O控制器分別與接口板上的相應(yīng)接口連接。

接口板包括輸出VGA顯示接口、COM口、程序運行的指示信號燈接口、USB口、EtherNet網(wǎng)口、EtherCAT總線接口和gLink總線接口；其中，EtherNet網(wǎng)口、EtherCAT總線接口和gLink總線接口通過I/O控制器進行控制。

接口板包括兩個，其中一個接口板上設(shè)置輸出VGA顯示接口、COM口、程序運行的指示信號燈接口；另一個接口板上設(shè)置USB口、EtherNet網(wǎng)口、EtherCAT總線接口和gLink總線接口。

中央處理器、運動控制器之間采用PCI總線通信。

中央處理器采用X86架構(gòu)的CPU，運動控制器采用DSP處理器，I/O控制器采用FPGA處理器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：

1、提供一種開放式PLC控制器，集成了PLC的邏輯控制和運動控制，具有良好的人機交互接口，支持多種語言編程，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的運動控制。

2、具有現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線EtherCAT總線和可擴展連接各種I/O系統(tǒng)的開放式結(jié)構(gòu)。

3、本PLC控制器以標準X86架構(gòu)的CPU為系統(tǒng)處理器，用戶可以更方便進行產(chǎn)品的開發(fā)與調(diào)試。

4、集成了邏輯控制、運動控制、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開放式PLC系統(tǒng)，利用比傳統(tǒng)PLC更強大的硬件和軟件資源，實現(xiàn)高精度的運動控制(多軸直線、圓弧插補、軌跡控制等功能)。

附圖說明

圖1為本實用新型處理器單元的系統(tǒng)架構(gòu)圖。

圖2為本實用新型的硬件系統(tǒng)框圖。

圖3為本實用新型的接口結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，圖中的標識為：1-信號指示燈；2-USB通訊接口；3-100M EtherNet標準以太網(wǎng)接口；4-EtherCAT總線接口；5-電源接口；6-RS232/MODBUS接口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)及工作過程作進一步說明。

一種新型的PLC控制器，包括控制板和接口板，其中，控制板包括設(shè)置于電路板上的中央處理器、運動控制器、I/O控制器，中央處理器用于與運動控制器、I/O控制器之間以及運動控制器與I/O控制器之間的任務(wù)調(diào)度和通信調(diào)度；運動控制器用于運動控制和EtherCAT通信控制；I/O控制器用于I/O控制和EtherCAT硬件電路控制；中央處理器、運動控制器、I/O控制器分別與接口板上的相應(yīng)接口連接。

具體實施例，

處理器單元的系統(tǒng)架構(gòu)圖，如圖1所示，本PLC控制器以標準X86架構(gòu)的CPU為系統(tǒng)處理器，采用高性能DSP和FPGA作為運動控制處理器，F(xiàn)PGA與CPU通過PCI總線通信。

采用CPU+DSP+FPGA三核架構(gòu)，保證系統(tǒng)實時性和高速高精度控制。CPU負責任務(wù)調(diào)度和EtherNet，RS232，USB，HMI等通訊任務(wù)；

DSP負責運動控制算法和EtherCAT算法；

FPGA負責I/O控制和EtherCAT硬件實現(xiàn)。

控制板連接運行開關(guān)和指示燈，內(nèi)部具有加密模塊和板載非易失性RAM，同時還設(shè)置了擴展非易失性RAM；

電源通過掉電檢測/保持模塊后與控制板連接，通過隔離模塊隔離后輸出直流5V電壓；

時鐘模塊為控制板電路提供穩(wěn)定的時鐘信號；

4-AXIS脈沖用于控制步進電機。

控制板具有內(nèi)存和硬盤，用于存儲程序數(shù)據(jù)及工作數(shù)據(jù)。

本PLC控制器具有豐富的接口：包括輸出VGA顯示接口、COM口、程序運行的指示信號燈接口、USB口、EtherNet網(wǎng)口、EtherCAT總線接口和gLink總線接口；其中，EtherNet網(wǎng)口、EtherCAT總線接口和gLink總線接口通過I/O控制器進行控制。

1)通信接口，通用的100M網(wǎng)絡(luò)接口，USB接口，COM口以及VGA顯示口，方便人際交互以及與其它設(shè)備進行互聯(lián)。

2)I/O接口，面向現(xiàn)場總線的EtherCAT總線，以及專用的擴展IO總線gLink總線，可以實現(xiàn)本地I/O系統(tǒng)和遠程I/O系統(tǒng)，完成對開關(guān)量控制、模擬量控制和運動控制等需求。

本實用新型的硬件結(jié)構(gòu)為：整個控制器由三個電路板組成，一個核心板+接口板1+接口板2。核心板將CPU、FPGA、DSP設(shè)計在一起，組成最小系統(tǒng)。接口板1將輸出VGA顯示接口，COM口以及程序運行的指示信號燈等。接口板2如圖3所示，引出USB通訊接口2、100MEtherNet標準以太網(wǎng)接口3以及EtherCAT總線接口4和gLink總線。

EtherCAT總線：由FPGA控制，通過EtherCAT主站芯片78Q2123實現(xiàn)主站數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送以及錯誤處理，可以連接相關(guān)的驅(qū)動器和IO模塊，實現(xiàn)對Delta、Scara等設(shè)備的控制。

gLink總線，由FPGA控制，完成gLink總線協(xié)議，實現(xiàn)主站數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送以及相關(guān)錯誤處理?？梢赃B接脈沖模塊和本地IO系統(tǒng)，實現(xiàn)步進電機控制。

Ethernet總線，實現(xiàn)PLC程序的上傳/下載，通過內(nèi)置的FTP、Web、OPC服務(wù)器以及DHCP，支持遠程訪問、調(diào)試、控制，輕松實現(xiàn)與移動互聯(lián)網(wǎng)集成應(yīng)用。

本PLC控制器采用嵌入式操作系統(tǒng)WindowsCE，運行符合IEC61131-3國際規(guī)范的開發(fā)平臺Softpro，提供6軸編程語言：結(jié)構(gòu)文本(ST)、指令表(IL)、順序流程圖(SFC)、功能框圖(FBD)、梯形圖(LD)、連續(xù)功能編輯器(CFC)。具有豐富的行業(yè)運控庫，大幅縮短客戶二次開發(fā)時間。

本PLC控制器的系統(tǒng)框圖如圖2所示，

本PLC控制器集成了兩種擴展總線，分別是EtherCAT總線、gLink總線。控制器通過AC/DC電源模塊供電，通過gLink總線連接控制脈沖模塊和本地IO系統(tǒng)，以及外接遠程驅(qū)動模塊控制遠程的IO。通過EtherCAT總線控制EtherCAT驅(qū)動器和IO模塊等設(shè)備。