[发明专利]一种基于ARM-Linux的编译型PAC

说明书

技术领域

本发明涉及可编程自动化控制器(Programmable Automation Control，PAC)，特别涉及一种基于ARM和Linux的集成PLC功能、触摸屏、SQLite数据库、ModBus通讯等功能的新型一体式编译型PAC。 

背景技术

人机界面HMI(Human Machine Interface又称用户界面)，是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，可连接可编程序控制器(PLC)、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元(如触摸屏、键盘、鼠标等)写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备。 

可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的，分为解释型和编译型。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。 

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种标准、开放的协议，以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它已经成为一通用工业标准，有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。 

PLC经过几十年的发展，在工业自动化中得到了广泛应用。然而开发系统编程语言和运行系统软硬件体系结构不能兼容且封闭而不开放等弊端却制约了其发展。同时，工业上20％高端应用早已超出了传统PLC所能提供的功能。随着标准IEC61131-3的推广及软PLC理论的成熟，可编程自动控制器PAC(Programmable Automation Controller)应运而生。它既可以满足工业控制系统对于开放性和柔性的要求，又可以满足用户的20％高端应用对循环速率、控制算法、数据处理、网络通讯、及稳定性和可靠性的要求。但是，市场上还未发现价格合理的有此类功能的控制器。 

发明内容

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案，一种基于ARM和Linux的集成PLC功能、触摸屏、SQLite数据库、ModBus通讯等功能的新型一体式编译型PAC。其中，显示触摸屏单元，以Qt作为界面，与输入单元共同构成人机界面HMI，向用户提供对设备的监控操作； 

处理器单元，由友善之臂公司的mini2440ARM开发板运行Linux操作系统，一方面由内置的软PLC核执行用户编辑的程序，进行控制，另一方面通过显示单元、输入单元与用户做人机交互，得到并设置控制参数、反映控制过程；通过输入单元得到输入量，经处理后通过输出单元输出来控制与之相连的各类设备；编译型PAC的开发过程是先用C语言或者梯形图、指令表语言将PLC的指令和功能块编写成函数库，然后再用C语言写一个框架代码，用户编写完程序后，上位机编译器将生成一个指令表文件，将所有指令的函数替代，再调用C编译器，最后生成相应的二进制文件；

存储单元，用于提供系统运行所需的存储空间，并向用户提供保存数据及用户程序的空间；

通讯单元，用于在处理器单元与各类设备传递数据，并用于下载用户程序；

其不同之处在于，通讯口包括串口、RJ45网口及modbus现场总线接口，以连接各类现场总线设备。

为进一步实现上述技术目的，所述处理器单元采用友善之臂公司的mini2440ARM开发板；该开发板扩展有以太网接口、音频接口、SD接口、液晶屏接口，软件以linux作为操作系统，Qt作为界面，Sqlite作为数据库，软PLC核与Qt界面相对独立；所述存储单元采用128MB闪存FLASH。 

为进一步实现上述技术目的，所述输入单元为两部分，包括16路光耦输入转换电路及2路AD输入电路，所述输出单元为两部分，包括16路光耦继电器输出转换电路和一路PWM输出电路。外部输入的开关量经过光电隔离后连接到ARM的输入口，通过CPU处理后由继电器或晶体管电路输出。