[发明专利]用户可编程的PLC串口通讯扩展模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种PLC串口通讯扩展模块，尤其涉及一种用户可编程的PLC串口通讯扩展模块。

背景技术

串行通讯由于发展较早、成熟可靠，具有极强的适用性和广泛的应用范围。在PLC系统中，由于现场串口设备或仪表数量较多，PLC需要进行串口的扩展；而且多串口同时通讯，运行的通讯规约也各不相同，需要支持多种串口通讯规约同时运行。为了多个串口同时运行不同的通讯规约，往往采用嵌入式操作系统的软件构架，每个规约的驱动程序作为一个进程或线程，分别完成各自的通讯工作；常使用的操作系统包括Linux、vxWorks、uCos等，后两者在商业使用时需要购买，增加了产品的软件成本，而Linux是开源的操作系统，但是由于缺乏完备的技术支持在使用成本和维护成本上开销较高，同时Linux的实时性相对较差；另外Linux和vxWorks对于CPU芯片的速度、存储系统的速度容量等要求较高，导致硬件成本上升。同时随着以太网通讯技术的发展、应用成本降低等原因，越来越多的设备开始支持以太网通讯功能。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于设计一种低成本用户可编程的PLC串口通讯扩展模块，可以在保持用户可编程、可调试的原则下，避免使用嵌入式操作系统，降低硬件成本、软件开发维护成本。由于采用裸机运行，取消了操作系统部分的软件对CPU的占有和使用，所以在对CPU芯片及其存储系统的性能要求大大降低，使得硬件成本降低。另一方面为了保持用户编程开发和程序调试的适用性和方便性，为用户提供封装后的硬件驱动功能模块和开发调试库函数。最后本串口通讯扩展模块采用以太网口复用方案，可以提供Modbus TCP通讯或其他通讯协议的通讯功能。

技术方案

为了实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用户可编程的PLC串口通讯扩展模块，不使用嵌入式操作系统而采用裸机构架，提供用户编程开发所需的串口读写驱动接口、数据传入到PLC的CPU模块的接口函数、软定时器操作函数等库函数，用户基于这些接口函数可以自主编程，完成通讯协议应用程序的开发和调试等工作，用户提供基于以太网口的配置文件下载、串口通讯调试等功能，调试过的用户固件程序经过程序下载串口或以太网口下载到串口通讯模块中，同时以太网可以提供Modbus TCP通讯或其他、通讯协议的通讯功能；

本PLC串口通讯扩展模块包括总线接口单元、用户固件下载单元、系统数据区、系统函数库、配置监视单元、模块配置文件和用户编写的串口通讯单元。固件下载单元完成用户代码的下载工作；总线接口单元负责将串口模块接入到PLC内部通讯总线；系统数据区用于存储串口通讯协议参数、串口通讯数据、串口调试参数和数据等设备运行信息；系统函数库提供用户串口读写操作接口函数、系统数据区的数据读写函数等；配置监视单元负责接收配置文件、提供串口数据运行监视功能等；模块配置文件用于保存串口参数配置文件、协议命令和参数配置文件等配置文件；用户编写的串口通讯单元包括若干个串口通讯协议函数，完成串口模块与外围串口设备的通讯工作，然后将数据写入到系统数据存储区中；

总线接口单元负责通过PLC内部通讯总线接收来自PLC的CPU模块的配置信息和下行输出数据，同时将串口收到的数据送入到PLC的CPU模块中；

模块配置文件保存在非易失存储器中，在关机和掉电情况下文件不丢失；模块启动时读取配置文件解析后写入到串口数据区中，根据系统的配置文件信息自动运行串口通讯协议对应的串口通讯协议函数；

系统函数库提供用户串口读写操作接口函数、系统数据区的数据读写函数等；用户编写的串口通讯单元使用函数库提供的接口函数，完成串口模块与外围串口设备的通讯工作，然后将数据写入到系统数据区中，这时串口通讯工作完成，总线接口单元自动将系统数据区中的数据上送至PLC的CPU模块中；

配置监视单元接收来自安装在上位机的配置调试软件的配置文件，经过验证后将正确的配置文件保存到非易失存储器中；配置监视单元根据接收调试命令从系统数据区中取出对应的串口通讯数据、通讯报文、调试信息中的一种或几种上送至安装在上位机的配置调试软件中，提供用户监视调试的功能；

以太网既可以做为用户串口通讯程序的配置调试接口，也可以提供ModbusTCP通讯或其他通讯协议的通讯功能。

有益效果

通过本发明，在保证用户可以开发调试串口通讯程序的前提下，降低了串口扩展模块的软硬件成本，提高了PLC的竞争力。

附图说明

图1是用户可编程的PLC串口模块系统图