[实用新型]基于状态机技术的高抗干扰PLC扩展模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种工业可编程控制器的扩展模块，系统中特别是涉及一种基于由CPLD构成的状态机模拟量数据采集扩展模块，可提高PLC系统抗干扰能力。属于电子技术领域。

背景技术

工业可编程控制器简称PLC系统，该系统由CPU主机及扩展模块组成，它的系统结构特点决定了它的抗干扰能力要优于单片机系统或工业PC。结构上，它把主机，也称CPU模块，放在系统的后端，在主机与被控对象(一般是强电磁干扰环境)之间，隔有靠逻辑电路等组成的扩展模块做缓冲。(一般公认：状态机系统的抗干扰能力，强于逻辑电路系统，而逻辑电路的抗干扰能力强于微机系统。相比之下，微机系统的抗干扰能力最弱。)由于PLC在结构上的这种抗干扰优势，以及使用方便等特点，它战胜了单片机、工业PC机等系统，在业界得到最广泛普及。

近些年，由于大量性能高、价格低的高档可编程串行A/D、D/A转换芯片的面市，被PLC模拟量扩展模块广泛采用。可是，由于这种可编程转换芯片操作复杂，所以又几乎无一例外的，各PLC生产厂家，全都把单片机植入模拟量扩展模块之中，而模拟量扩展模块要直接接触高电磁干扰部分，这使PLC在结构上的抗干扰优势大打了折扣。通过单片机驱动扩展模块存在以下弊端：一是应用单片机通过软件控制数据采集的A/D转换，这样必将频繁中断系统的运行，从而减弱系统的数据运算能力，数据采集的速度也将受到限制；二是当电流波形会发生严重畸变时，干扰单片机的正确判断，容易产生死机的情况。使用单片机的模拟量扩展模块，成系统抗干扰能力的瓶颈，这种结构，也违背了PLC系统结构的设计初衷。

随着可编程逻辑芯片CPLD的容量大幅增加，成本大幅下降，在PLC模拟量扩展模块中，完全可以用CPLD组成的状态机取代流行的单片机，进行数据采集和逻辑控制等，这样不但解决了PLC抗干扰能力的瓶颈，也可以提高PLC系统的整体性能。

目前状态机技术及其附加产品技术均已成熟，事实上，各PLC生产厂家在数字量扩展模块中，几乎无一例外的已经全部选用状态机技术，由于技术以及早期CPLD容量较低等原因的限制，在模拟量扩展模块上，状态机技术还没有得到应用。在模拟量扩展模块中，用状态机取代单片机是未来行业的发展方向。

发明内容

本实用新型的目的是：

针对传统方式中存在的问题，本实用新型的基于状态机技术的高抗干扰PLC扩展模块利用CPLD的高精度、高速度的优点设计成状态机，取代PLC扩展系统中的单片机，最大限度的减少误动作。系统运行过程中不受波形畸变、死机等问题影响，即使万一发生干扰，状态机的刷新周期也只需几微妙的时间，远远低于单片机的死机恢复时间。

本实用新型的目的可通过以下技术方案实现：

基于状态机技术的高抗干扰PLC扩展模块，包括了基于CPLD芯片的通讯模块、驱动电路、逻辑控制模块、数据采集模块、磁隔离器，通讯模块一端与CPU主机相连、另一端与驱动电路相连，驱动电路上连接有若干个逻辑控制模块和/或数据采集模块，逻辑控制模块还与数字量设备相连，逻辑控制模块与数字量设备之间设有磁隔离器，数据采集模块还与模拟量设备相连，数据采集模块与模拟量设备之间设有磁隔离器。

所述数据采集模块内设有若干个A/D转换器和/或D/A转换器，与A/D转换器和/或D/A转换器相配的驱动电路上设有串入并出移位寄存器、并入串出移位寄存器和时序发生器。

所述逻辑控制模块内设有若干个输入设备和/或输出设备，与输入设备相配的驱动电路上设有并入串出移位寄存器，与输出设备相配的驱动电路上设有串入并出移位寄存器。

与现有技术相比，本实用新型主要具有以下有益效果：

1、隔离技术

采用了磁隔离技术，在不影响运算速度的情况下提高了系统的可靠性及总线的稳定性；

2、高速运算能力

CPLD运算频率可以达到10MH_Z，而传统PLC扩展模块工作在2.44MH_Z。本实用新型的基于状态机技术的高抗干扰PLC扩展模块利用CPLD的高速运算能力完成实时通讯，最终实现高抗干扰的PLC扩展系统。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步的说明。