CN110794731A - 一种支持以太网的嵌入式软plc控制*** - Google Patents

一种支持以太网的嵌入式软plc控制*** Download PDF

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吴豪乐
许锐
许锦标
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    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
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Abstract

本发明公开了一种支持以太网的嵌入式软PLC控制***，包括：以太网接口，用于接收外部发送的数据信息；中央处理模块，用于判断所述数据信息是否属于以太网传输的数据，对于属于以太网传输的数据进行解析，并判断解析结果是否符合PLC通信协议；对符合PLC通信协议的解析结果根据PLC通信协议进行解析，得到对PLC进行控制的操作指令；运行在所述中央处理模块中的嵌入式软PLC程序根据所述操作指令进行对应操作；本***有利于构建一个大型的PLC控制***，并能实现远程控制，而不需要额外增加为了支持传统的PLC的串口及现场总线通信的成本，具有相当的实际意义。

Description

一种支持以太网的嵌入式软PLC控制***
技术领域
本发明涉及可编程逻辑控制以及以太网通信领域，具体涉及一种支持以太网的嵌入式PLC控制***。
背景技术
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC)是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。一直以来，因其工作可靠、编程方便的特点而能够为工业自动化应用提供安全、可靠、完善的解决方案而长期被应用于工业自动化控制领域。PLC是现今最常用的控制设备，几乎可以完成工业控制领域的所有任务。在工业控制***中，PLC常作为主控器来完成复杂过程控制，以及对生产状态的实时监控。随着供给测改革的不断深入，智能制造的蓬勃发展离不开底层的控制器，PLC的使用需求也将会越来越多，且也对其功能也提出了更高的要求。
PLC的实现分为硬PLC和软PLC。所谓硬PLC从严格意义上来说是由硬件或者一块专用的ASIC芯片来实现PLC指令的执行，也就是传统的PLC。而软PLC是用一些通用的CPU或者MCU来实现PLC指令的解释或者编译持行。软件PLC(SoftPLC，也称为软逻辑SoftLogic)是一种基于基于PC机开发结构的控制***，它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特点，软件PLC提供了与硬PLC同样的功能，同时又提供了PC环境的各种优点。
目前的嵌入式软PLC通信可以通过串口和现场总线进行的，其存在局限性，那就是当其他不同类型的设备跟嵌入式软PLC进行通信时，只能通过串口或者现场总线来通信，布置复杂而且成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种支持以太网的嵌入式软PLC控制***，以克服现有嵌入式软PLC通信***存在的布置复杂、成本较高等问题。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种支持以太网的嵌入式软PLC控制***，包括：
以太网接口，用于接收外部发送的数据信息；
中央处理模块，用于判断所述数据信息是否属于以太网传输的数据，对于属于以太网传输的数据进行解析，并判断解析结果是否符合PLC通信协议；对符合PLC通信协议的解析结果根据PLC通信协议进行解析，得到对PLC进行控制的操作指令；运行在所述中央处理模块中的嵌入式软PLC程序根据所述操作指令进行对应操作；其中，所述嵌入式软PLC程序用于实现传统硬PLC的功能。
进一步地，所述支持以太网的嵌入式软PLC控制***，还包括：
上位机，用于在高级语言开发环境下开发嵌入式软PLC程序；
串口模块，用于将所述嵌入式软PLC程序下载到中央处理模块中。
进一步地，所述中央处理模块采用ARM微处理器，所述控制***还包括：
下载电路，用于下载所述ARM微处理器自身运行程序，ARM微处理器通过运行自身的程序对所述嵌入式软PLC程序作出解释并运行。
进一步地，所述对PLC进行控制的操作指令在以太网中传输之前，通过所述PLC通信协议进行封装。
进一步地，通过将lwip网络协议栈移植到中央处理模块中，以实现中央处理模块与以太网之间的通讯功能；同时通过所述PLC通信协议来编写对应于所述操作指令的数据解析接口。
进一步地，中央处理模块判断所述数据信息是否属于以太网传输的数据之前，还包括：
对以太网接口进行数据进行周期性扫描，判断是否接收到外部发送的数据信息；对于外部发送的数据信息进行存储。
本发明具有以下技术特点：
1.本发明的嵌入式软PLC支持以太网通信，这样有利于使用嵌入式PLC能够与其他同样支持以太网的设备构成一个大型的网络控制***，使得构建该***的设备就更为广泛，接入网络的条件变得简单。
2.本发明构建大型的PLC控制***，能够利用wifi或者网线来实现，相对传统的总线模式来看，更加节省成本和空间，不再需要购买大量的控制用的电线来构建网络，只需要成本低廉的网线、wifi或者交换机，即可为构建网络创造条件；与此同时，用户可以调整原本就支持以太网通信的设备，使其多封装一层标准的三菱通信协议就可以与嵌入式PLC进行通信，有利于构建一个大型的PLC控制***，及远程控制，而不需要额外增加为了支持传统的PLC的串口及现场总线通信的成本，具有相当的实际意义。
3.从控制***的扩展性较比传统的现场总线控制模式来看，本发明的扩展性更加强，能够实现的功能将更加强大。
4.本发明***可加长远程控制的距离，不再受物理线路的限制，能够在千里之外的地方对***进行控制与监控。
附图说明
图1为本发明***的结构示意图；
图2为添加RJ45接口的中央处理模块的结构示意图；
图3为中央处理模块对接收到的数据信息进行处理的流程示意图；
图4为本发明的***接入以太网中的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种基于以太网支持三菱PLC标准通信的嵌入式PLC控制***和方法。该***适用于基于以太网与嵌入式软PLC通信的***，例如在现代化工厂中控制嵌入式软PLC的动作就可以不用再使用笨拙的电脑了，而是可以使用手机等轻便的通信设备。
本发明在中央处理模块中下载运行嵌入式软PLC程序，同时对中央处理模块接入一块以太网接口，对中央处理模块进行网络编程，就能够使嵌入式软PLC能够利用socket网络编程来进行以太网通信；同时在以太网通信的基础上，对数据封装使用PLC通信协议来进行封装，这样就能够有一个标准的通信协议，其他的设备只要支持以太网通信就可以与嵌入式软PLC构建一个网络***，同时如果需要对嵌入式PLC的寄存器的状态进行控制、查看等操作，只需要该设备发出支持标准的三菱PLC通信协议即可实现功能。
一种支持以太网的嵌入式软PLC控制***，包括：
以太网接口，用于接收外部发送的数据信息；所述以太网接口可采用RJ45接口，内部集成有以太网控制芯片，中央控制模块通过这个接口可获取到外部传输的数据信息，并进行对应的操作，具体包括：
对以太网接口进行数据进行周期性扫描，判断是否接收到外部发送的数据信息；对于外部发送的数据信息进行存储。
中央处理模块，用于判断所述数据信息是否属于以太网传输的数据，具体地，通过TCP/IP协议来判断数据信息是否属于以太网传输的数据。对于属于以太网传输的数据进行解析，并判断解析结果是否符合PLC通信协议；对符合PLC通信协议的解析结果根据PLC通信协议进行解析，得到对PLC进行控制的操作指令；运行在所述中央处理模块中的嵌入式软PLC程序根据所述操作指令进行对应操作，例如根据操作指令进行输出寄存器更新，以实现相应的功能；其中，所述嵌入式软PLC程序用于实现传统硬PLC的功能。
可选地，所述的***还包括：
上位机，用于在高级语言开发环境下开发嵌入式软PLC程序；
串口模块，用于将所述嵌入式软PLC程序下载到中央处理模块中。
本发明的方案中，在上位机的高级语言开发环境下，根据实际需求，开发嵌入式软PLC程序，如在GX Developer开发环境完成嵌入式软PLC程序编程。使嵌入式软PLC程序能完成传统的硬PLC的功能。具体的开发过程属于现有技术，在此不赘述。开发调试好的嵌入式软PLC程序通过串口模块接着下载到中央处理模块中并运行，由中央处理模块自行完成对PLC控制指令的解释运行。
所述中央处理模块采用ARM微处理器，所述控制***还包括：
下载电路，用于下载所述ARM微处理器自身运行程序，ARM微处理器通过运行自身的程序对所述嵌入式软PLC程序作出解释并运行。本实施例中，所述ARM微处理器采用STM32F103ZET6芯片。
对于中央处理模块，通过将lwip网络协议栈移植到中央处理模块中，以实现中央处理模块通过以太网接口与以太网之间的通讯功能；同时通过所述PLC通信协议来编写对应于所述操作指令的数据解析接口。如图2所示，为加入RJ45接口的中央处理模块的示意图。
进一步地，所述对PLC进行控制的操作指令在以太网中传输之前，通过所述PLC通信协议进行封装，使得其最终能通过PLC通信协议进行解析。本实施例中，所述PLC通信协采用三菱PLC通信协议。对于原本就支持以太网通信的设备，使其多封装一层PLC通信协议，例如标准的三菱PLC通信协议就可以与本***进行通信。
中央处理模块利用串口模块接收上位机的程序，这部分主要是遵循三菱FX2N型PLC的通信协议进行的，这部分的程序为嵌入式PLC提供了数据访问以及嵌入式软PLC程序下载功能。
在嵌入式软PLC程序运行过程中，中央处理模块对以太网接口进行扫描，忽略不符合以太网传输的数据，对于符合以太网传输的数据进行解析，并判断能否解析成为PLC的操作指令；对于解析出来的操作指令执行对应的嵌入式软PLC程序，最后进行输出寄存器的更新，如图3所示。
作为上述技术方案的进一步优化，所述的控制***还包括输入模块和输出模块，用于连接各种I/O***及网络。
通过本发明的方案能够使得嵌入式软PLC能够接入以太网中，构建一个以太网为通信网络的大型控制***，如图4所示；该***通过接入以太网进行通信，能够使得支持以太网的设备，只需再支持三菱的标准协议，即可接入该控制***中，从而能够对PLC进行控制和查看PLC状态等。

Claims (6)

1.一种支持以太网的嵌入式软PLC控制***，其特征在于，包括：
以太网接口，用于接收外部发送的数据信息；
中央处理模块，用于判断所述数据信息是否属于以太网传输的数据，对于属于以太网传输的数据进行解析，并判断解析结果是否符合PLC通信协议；对符合PLC通信协议的解析结果根据PLC通信协议进行解析，得到对PLC进行控制的操作指令；运行在所述中央处理模块中的嵌入式软PLC程序根据所述操作指令进行对应操作；其中，所述嵌入式软PLC程序用于实现传统硬PLC的功能。
2.根据权利要求1所述的支持以太网的嵌入式软PLC控制***，其特征在于，所述支持以太网的嵌入式软PLC控制***，还包括：
上位机，用于在高级语言开发环境下开发嵌入式软PLC程序；
串口模块，用于将所述嵌入式软PLC程序下载到中央处理模块中。
3.根据权利要求1所述的支持以太网的嵌入式软PLC控制***，其特征在于，所述中央处理模块采用ARM微处理器，所述控制***还包括：
下载电路，用于下载所述ARM微处理器自身运行程序，ARM微处理器通过运行自身的程序对所述嵌入式软PLC程序作出解释并运行。
4.根据权利要求1所述的支持以太网的嵌入式软PLC控制***，其特征在于，所述对PLC进行控制的操作指令在以太网中传输之前，通过所述PLC通信协议进行封装。
5.根据权利要求1所述的支持以太网的嵌入式软PLC控制***，其特征在于，通过将lwip网络协议栈移植到中央处理模块中，以实现中央处理模块与以太网之间的通讯功能；同时通过所述PLC通信协议来编写对应于所述操作指令的数据解析接口。
6.根据权利要求1所述的支持以太网的嵌入式软PLC控制***，其特征在于，中央处理模块判断所述数据信息是否属于以太网传输的数据之前，还包括：
对以太网接口进行数据进行周期性扫描，判断是否接收到外部发送的数据信息；对于外部发送的数据信息进行存储。
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