專利名稱：Can總線可編程控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)可編程控制器PLC，尤其涉及一種支持以CANOPEN協(xié)議組網(wǎng)、遵從IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的控制器。
背景技術(shù)：
可編程序控制器的英文為Programmable Controller，在二十世紀(jì)70-80年代一直簡(jiǎn)稱為PC。到90年代，由于個(gè)人計(jì)算機(jī)也簡(jiǎn)稱為PC，加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器(PLC-Programmable Logic Controller)。為了方便，又簡(jiǎn)稱PLC為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統(tǒng)稱為PCS可編程序控制系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)可編程序控制器生產(chǎn)廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了。
國際電工委員會(huì)(IEC)1987年2月通過了對(duì)PLC的定義可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。
可編程控制器是一臺(tái)它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的微型計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。
從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。
傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可編程控制器往往使用RS232、RS422、RS485作為物理層通信協(xié)議，編程語言一般使用梯形圖。通過分析已有實(shí)現(xiàn)方案，可以發(fā)現(xiàn)有它具有以下技術(shù)缺陷1)采用已有通訊方式速率低，組網(wǎng)困難，也沒有統(tǒng)一的高層協(xié)議。
2)編程語言單一，不能滿足編程人員多樣化的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供的CAN總線可編程控制器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的CAN總線可編程控制器，其特征在于，包括主控部分、輸入部分、輸出部分和通信部分，主控部分由微控制器MCU、存儲(chǔ)器模塊組成，輸入部分由模擬量輸入模塊、計(jì)數(shù)器模塊、開關(guān)量輸入模塊和脈寬調(diào)制信號(hào)采樣模塊組成，輸出部分由開關(guān)量輸出模塊和PWM輸出模塊組成，通信部分由USB編程接口模塊和CAN通信接口模塊組成。
所述的存儲(chǔ)器模塊包含指令存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩個(gè)部分。
所述的微控制器MCU與存儲(chǔ)器模塊、USB編程接口模塊、CAN通信接口模塊和計(jì)數(shù)器模塊雙向連接，接收與發(fā)出數(shù)據(jù)和指令，與模擬量輸入模塊、開關(guān)量輸入模塊和脈寬調(diào)制信號(hào)采樣模塊單向連接，采集信號(hào)，與開關(guān)量輸出模塊和PWM輸出模塊單向連接，輸出數(shù)據(jù)。
所述的微控制器MCU接受指令存儲(chǔ)器的指令，采樣來自各輸入模塊的信號(hào)和來自各通訊模塊的數(shù)據(jù)和指令，按照控制算法運(yùn)算，并向輸出模塊輸出數(shù)據(jù)，通過通訊模塊返回應(yīng)答。
所述的模擬量輸入模塊可以輸入0-5V的電壓信號(hào)，或者0-25mA的電流信號(hào)，所述的開關(guān)量輸入模塊采集輸入信號(hào)的高低電平，所述的計(jì)數(shù)器模塊采用硬件計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)普通輸入脈沖的計(jì)數(shù)、增量編碼器脈沖計(jì)數(shù)以及頻率測(cè)量，所述的脈寬調(diào)制信號(hào)采樣模塊為模擬電流輸入通道，采集脈寬調(diào)制加入電流信號(hào)。
所述的USB編程接口模塊和CAN通信接口模塊是程序下載和調(diào)試的接口，CAN通信接口模塊在內(nèi)建CANOPEN協(xié)議支持下，和其它支持CANOPEN協(xié)議的外部設(shè)備通信。
所述的開關(guān)量輸出模塊輸出低電平為0V，高電平為供電電壓的電平信號(hào)，可用于驅(qū)動(dòng)繼電器，所述的PWM信號(hào)輸出模塊輸出占空比為0-100％的功率脈沖信號(hào)，可用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電磁比例閥。
所述的可編程控制器支持IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，支持指令表(IL)、梯形圖(LD)、順序功能圖(SFC)、功能塊圖(FBD)、結(jié)構(gòu)化文本(ST)、連續(xù)功能圖(CFC)六種語言進(jìn)行編程。
所述的可編程控制器由系統(tǒng)電源供電。
本實(shí)用新型由于采用了以上技術(shù)方案，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有編程語言豐富、通信可靠、速度靈活、接口多樣、適應(yīng)性強(qiáng)、性能高的特點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型CAN總線可編程控制器PLC系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
參見圖1，是本實(shí)用新型CAN總線可編程控制器PLC的系統(tǒng)框圖。包括主控部分、輸入部分、輸出部分和通信部分，主控部分由微控制器MCU1、存儲(chǔ)器模塊組成2，輸入部分由模擬量輸入模塊3、計(jì)數(shù)器模塊4、開關(guān)量輸入模塊5和脈寬調(diào)制信號(hào)采樣模塊6組成，輸出部分由開關(guān)量輸出模塊7和PWM輸出模塊8組成，通信部分由USB編程接口模塊9和CAN通信接口模塊10組成，系統(tǒng)由系統(tǒng)電源11供電。
作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，主控部分微控制器MCU1可采用XC167，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可采用K6R4016，程序存儲(chǔ)器可采用AM29F800，地址總線通過地址鎖存給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器提供存取地址。數(shù)據(jù)總線直接和存儲(chǔ)器模塊2相連。模擬量輸入模塊3中，模擬輸入信號(hào)經(jīng)NMOS場(chǎng)效應(yīng)管ZVN4106F連接微控制器MCU1的模擬信號(hào)輸入端口，開關(guān)量輸入模塊5中，場(chǎng)效應(yīng)管NDS335N作為電壓電流測(cè)量的轉(zhuǎn)換和負(fù)向開關(guān)信號(hào)輸入，正向開關(guān)量輸入通過保護(hù)電阻直接連接到微控制器MCU1的輸入端口。計(jì)數(shù)器模塊4可采用CPLDXC95108，通過下載計(jì)數(shù)器代碼作計(jì)數(shù)和頻率測(cè)量。脈寬調(diào)制信號(hào)采樣模塊6中，輸入電流經(jīng)電阻采樣，RC濾波網(wǎng)絡(luò)，再由TLC2274I作信號(hào)放大后連接到微控制器MCU1模擬輸入端口。USB編程接口模塊9中，USB通訊采用USB和RS232橋接芯片CH341T，上位微機(jī)發(fā)出的USB數(shù)據(jù)經(jīng)CH341T和微控制器MCU1的異步串行口相連。CANBUS通信接口模塊10中CANBUS首先經(jīng)AD4C331過壓保護(hù)，再經(jīng)過CANBUS接口芯片PCA82C251，最后連接到微控制器MCU1的CANBUS接口。開關(guān)量輸出模塊7采用微控制器MCU1的輸出驅(qū)動(dòng)功率模塊BSP78，作為負(fù)向開關(guān)量輸出。PWM信號(hào)輸出模塊8采用微控制器MCU1的PWM輸出驅(qū)動(dòng)功率模塊BTS621L1，進(jìn)行PWM功率輸出。
權(quán)利要求1.CAN總線可編程控制器，其特征在于，包括主控部分、輸入部分、輸出部分和通信部分，主控部分由微控制器MCU、存儲(chǔ)器模塊組成，輸入部分由模擬量輸入模塊、計(jì)數(shù)器模塊、開關(guān)量輸入模塊和脈寬調(diào)制信號(hào)采樣模塊組成，輸出部分由開關(guān)量輸出模塊和PWM輸出模塊組成，通信部分由USB編程接口模塊和CAN通信接口模塊組成；所述的微控制器MCU與存儲(chǔ)器模塊、USB編程接口模塊、CAN通信接口模塊和計(jì)數(shù)器模塊雙向連接，接收與發(fā)出數(shù)據(jù)和指令，與模擬量輸入模塊、開關(guān)量輸入模塊和脈寬調(diào)制信號(hào)采樣模塊單向連接，采集信號(hào)，與開關(guān)量輸出模塊和PWM輸出模塊單向連接，輸出數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CAN總線可編程控制器，其特征在于，所述的存儲(chǔ)器模塊包含指令存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩個(gè)部分。
專利摘要本實(shí)用新型涉及CAN總線可編程控制器，包括主控部分、輸入部分、輸出部分和通信部分，主控部分由微控制器MCU、存儲(chǔ)器模塊組成，輸入部分由模擬量輸入模塊、計(jì)數(shù)器模塊、開關(guān)量輸入模塊和脈寬調(diào)制信號(hào)采樣模塊組成，輸出部分由開關(guān)量輸出模塊和PWM輸出模塊組成，通信部分由USB編程接口模塊和CAN通信接口模塊組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有編程語言豐富、通信可靠、速度靈活、接口多樣、適應(yīng)性強(qiáng)、性能高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L29/06GK2901383SQ20052004789
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者王智, 馬性輝, 王峰 申請(qǐng)人:上海派恩科技有限公司