本发明专利技术涉及一种带现场总线接口的可编程可配置远程Ｉ／Ｏ模块，包括控制器模块、数字量Ｉ／Ｏ模块，模拟量Ｉ／Ｏ模块、电源模块；电源模块分５Ｖ直流电源、２４直流电源，分别接主控制器模块、Ｉ／Ｏ模块；主控制器模块内Ｄｅｖｉｃｅｎｅｔ接口连第三方主站，主控制器模块控制Ｉ／Ｏ模块；主控制器模块包括ＡＲＭ芯片ＬＰＣ２２９２，存储器，ＲＳ４８５接口电路，ＣＡＮ收发器、Ｉ／Ｏ内部扩展总线接口电路，节点地址设定电路，复位电路；Ｉ／Ｏ模块，包括主芯片ＣＰＬＤ，数字量，模拟量芯片，输入输出接口；本发明专利技术带有指令解释程序，可编程可配置Ｉ／Ｏ控制器的程序。
Programmable remote I/O module with field bus interface
The invention relates to a field bus interface programmable remote I / O configuration module, including controller module, digital I / O module, analog I / O module, power supply module; power supply module 5V DC power supply, 24 DC power supply are respectively connected with the main controller module, I / O module; the main controller module in Devicenet interface with third party master, the main controller module and I control module of O; the main controller module including ARM chip LPC2292, memory, RS485 interface circuit, internal CAN transceiver and the I / O bus interface circuit, node address setting circuit, reset circuit; I / O module, including the main chip CPLD. Digital, analog chip, input and output interface; the invention is provided with the interpretive program, Programmable I / O controller program.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种带现场总线接口的可编程可配置远程I/O，属于现场总线接口可编程可配置
技术介绍
随着信息技术的发展，智能化、信息化、网络化成为现代工业控制的发展潮流。上世纪八十年代以来开放的工业控制总线迅速发展，在此基础上通过网络连接的分散控制和嵌入式设备的控制技术逐步发展成熟。远程I/O就是在这种条件下发展的一类产品，开放和通用是其主要特征。它应符合开放的总线规约(如Devicenet，Profibus-DP等)，能直接接入相应的网络，可与其他制造商提供的可编程控制器，上位机协同工作。它可以分散配置在现场连接当地的输入输出信号，可通过网络连接到控制器实现要求的控制，规约的开放性使它可以连接到任何其它制造商的符合规范的各种控制器。正是这种通用性使远程I/O产品可以成为独立的产品从而得到迅速的发展，成为工业控制领域的重要的基本产品。虽然上世纪八十年代已出现远程I/O，但都是作为PLC的专用附件用于I/O模块的远程分散配置，它使用专用的通信规约与主机连接。九十年代随着现场总线的发展出现的通过开放总线连接的远程I/O，这时才成为可独立使用的产品。近年远程I/O产品有两个重要的发展，即可配置和可编程。可配置是指一个远程I/O节点所连接的输入/输出的模块数和规格(输入或输出，信号电平，开关量或模拟量等)可在规定范围内自由组合，以适应不同的现场的要求，同时还可通过选择接入的通信控制器适应不同的总线规约。可编程是指在远程节点装备可编程控制功能，通过用户的编程就可在本地实现控制，而不需要像以往的远程I/O必须将全部输入状态传送到主机，通过主机内的控制程序得到输出状态传到远程站实现要求的控制。直观可以看出本地控制更直接，更快速，更经济，更符合技术发展的趋势。但实现这两个进步需要解决一系列技术难点，这也是本项目的目标。实现这两个进步的远程I/O实际上兼备了远程连接和可编程控制的功能，相当于具有网络连接能力的小型PLC，因此可以也作为独立的控制器使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带现场总线接口的可编程可配置远程I/O，该远程I/O可配置可编程，可以自由组合各种不同类型的I/O模块，实现多种规模的输入/输出自动化控制系统。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是该可编程可配置远程I/O包括主控制器模块、数字量I/O模块、模拟量I/O模块、电源模块；电源模块分5V电源、24电源，分别接主控制器模块、I/O模块；主控制器模块内Devicenet接口连第三方主站；主控制器模块控制I/O模块。为实现可编程可配置功能本专利技术还设计梯形图及指令编码程序，主控制器模块、I/O模块控制软件。主控制器模块主要器件包括ARM芯片LPC2292，ARM芯片集成有16K的RAM和256KFLASH，64K*16比特的高速SRAM存储器用于存放用户变量，128K*8比特的FLASH存储器用于存放用户程序，RS485接口电路，CAN收发器、I/O内部扩展总线接口电路，节点地址设定电路，复位电路、运行状态指示灯、直流电源。I/O模块主要器件包括主芯片CPLD，数字量，模拟量芯片，输入输出接口，状态指示灯，直流电源电路。模拟量I/O模块主要器件包括主芯片P89LPC931，AD或DA芯片，光耦隔离，输入输出接口，状态指示灯多种I/O模块扩展功能的实现.通过自行设计的高速内部总线实现主控制器和系列I/O模块之间的数据交换，各种I/O模块采用统一的通信接口，多品种多数量的I/O模块可自由灵活组合；主控制器又通过现场总线(外部总线)同第三方主站单元(一般为PLC或PC)交换信息，就实现了主站单元同I/O模块的信息交互，实现了带有现场总线远程I/O的功能。上述解决方案的特点是(1)可编程控制器的核心技术(a)梯形图、指令表语言解释/编译器技术；(b)用户PLC程序解释器、运行器技术；(c)可编程逻辑控制功能的实现；(d)遵循IEC61131-3的可编程指令集，控制算法的研发；(e)系统运行的可靠性、稳定性，在故障情况下控制器保障用户系统的安全性。(2)用户编程软件SEARI-I/O-PRO上位机编程调试软件系统。该软件基于主流WINDOWS视窗平台和先进的视窗软件，提供易用的可视化人机界面。常规的编程和调试通过鼠标拖拽即可立即完成。(3)可配置技术，实现模块自由组合接入设计了用于I/O模块扩展的高速内部模块级通信总线，实现不同I/O模块自由组合并接入可编程、可配置控制器，实现各种规模的控制器产品配套，同时研发了相关的上位机用户配置软件，方便用户自由组合配置I/O模块。(4)现场总线技术研究DeviceNet最新协议及计算机软硬件实现技术，研究现场总线控制领域的最新技术，研发多种高性能、高稳定性、高可靠性的现场总线通信接口。(5)高质量嵌入式软件与基于PC的软件不同，嵌入式软件最大的特点是对代码占用的空间和运行的时间等要求很高，对于实时性要求高的场合，代码的执行效率尤为重要。使用32位工业ARM微处理器，研发基于ARM微处理器的工业嵌入式软件平台，研发嵌入式PLC程序操作系统软件平台，同时研发基于该软件平台的多种嵌入式设备的驱动软件，整个软件运行系统的特点为高实时性、高可靠性。本专利技术的有益效果可编程I/O的现场总线控制器可实现对远程I/O模块的就地控制，其通信功能分散控制方式能够很好的支持远方的上位PLC或PC对远程该处I/O实施远程联锁控制，本地控制对信号进行预处理减少了现场总线的传输负担，同时加快了系统的响应速度；当现场总线出现故障时，带可编程现场总线功能的通信控制器可按预定程序做出响应，运行本地控制程序，分布式控制降低了总线故障的风险；同时添加可编程逻辑控制功能的通信控制器已成为具有独立控制能力的现场总线控制器，将本产品由依赖上级控制器的的远程I/O单元提升为还可以作为简单独立控制的控制器，有力地提升了产品的功能，扩展了产品的市场适应能力，具有显著的经济效益。以下结合附图和实施例对本专利技术作比较详细的说明。附图说明图1为本专利技术的可编程可配置远程I/O模块构成框图；图2为本专利技术的可编程可配置远程I/O模块的主控制器模块构成框图；图3为本专利技术的可编程可配置远程I/O模块的I/O模块构成框图；图4为本专利技术的可编程可配置远程I/O模块的梯形图指令编码格式图；图5为本专利技术的可编程可配置远程I/O模块的梯形图指令码解释程序运行流程图；图6为本专利技术的可编程可配置远程I/O模块的主控制器的程序执行流程图；图7为本专利技术的可编程可配置远程I/O模块的模拟量I/O模块的程序执行流程图。具体实施例方式参照图1，这是本专利技术的可编程可配置远程I/O模块构成框图。如图所示，可编程可配置远程I/O模块构成，包括主控制器模块2、I/O模块3、模拟量I/O4、电源模块1；电源模块分5V直流电源、24V直流电源，分别接主控制器模块2、I/O模块3，主控制器模块2内Devicenet接口连第三方主站；主控制器模块2控制I/O模块3。主控制器模块2主要器件包括ARM芯片LPC2292，ARM芯片集成有16K的RAM和256KFLASH，64K*16的高速SRAM存储器用于存放用户变量，128K*8的FLASH存储器用于存放用户程序，RS485接口电路，CAN收发器、I/O内部扩本文档来自技高网...
【技术保护点】
带现场总线接口的可编程可配置远程Ｉ／Ｏ模块，包括控制器模块和Ｉ／Ｏ模块，其特征在于：所述的可编程可配置远程Ｉ／Ｏ模块还包括数字量Ｉ／Ｏ模块、模拟量Ｉ／Ｏ模块和电源模块；所述的电源模块分５Ｖ直流电源、２４直流电源，分别接主控制器模块、 Ｉ／Ｏ模块；主控制器模块内Ｄｅｖｉｃｅｎｅｔ接口连第三方主站，主控制器模块控制Ｉ／Ｏ模块。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：琚长江，刘健，刘霖，仰恒光，侯金华，金哲亮，
申请(专利权)人：上海电器科学研究所集团有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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