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