[发明专利]一种基于SOPC技术的PLC协同控制器

说明书

技术领域

本发明具体地涉及一种基于SOPC技术的PLC协同控制器。

背景技术

由于传统硬件PLC技术对外封闭，各个生产厂商的PLC硬件平台各不相同，支持的PLC语言也不相同，而且相互之间通信的协议和总线也完全不同。因此，随着计算机技术的发展，人们已经逐渐认识到硬件PLC的通用性、兼容性和拓展性不好正在制约着PLC的快速发展。同时，随着卷烟工业新一轮的技改，大量新型烟草制丝设备从德国HAUNI、意大利Garbuio等国外烟机设备公司引进，设备厂家对于关键设备的PLC程序采取了技术封锁甚至加密等手段。因此，对于烟机功能改进，需要寻求一种新的解决方案来突破传统PLC内部程序封锁以及外部通用性、兼容性差等问题。

过去，传统的PLC控制单一，而且逻辑控制器的开发多基于ASIC设计的硬件平台，而近年来出现的可编程片上系统(SOPC)解决方案得到了业界广泛的重视并迅速发展。

发明内容

本发明就是为了克服传统PLC兼容性和可扩展性差、性价比低等缺点，同时为了突破新型烟机设备PLC程序加密、二次开发难度高等问题，弥补现有技术的不足，提出一种基于SOPC技术的PLC协同控制器；本发明具有体系结构开放、开发移植简单以及可扩展性高等优点，能较好地满足现代工业卷烟生产自动化的要求。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种基于SOPC技术的PLC协同控制器，包括协同控制器模块、PLC运行系统模块；其结构要点是：所述协同控制器通过RS232连接转换电路，所述转换电路连接RS485通讯模块，所述RS485通讯模块连接CP341，所述CP341连接PLC运行系统模块；所述协同控制器外部连接有外部I/O接口模块，所述PLC运行系统模块外部连接有外部I/O接口模块。

作为本发明的一种优选方案，所述协同控制器模块采用基于SOPC运行系统的FPGA模块；所述FPGA模块采用CycloneIIEP2C35系列FPGA，其内部具有35000个逻辑单元，672个引脚，提供475个自定义I/O接口，并支持NiosII嵌入式软核处理器。

进一步地，所述软核处理器采用基于RISC技术的32位嵌入式处理器NiosII。

作为本发明的另一种优选方案，所述基于SOPC技术的PLC协同控制器包括上位机和下位机两部分；其中所述上位机部分采用基于SOPC虚拟PLC模块，所述上位机与下位机通过RS232总线协议连接。

进一步地，本发明所述基于SOPC虚拟PLC模块内部包括通信接口模块、PLC虚拟机层模块、I/O数据映像区模块；所述I/O数据映像区模块外部连接I/O接口模块。

本发明的有益效果是。

本发明体统了一种基于SOPC技术的FPGA片上系统作为虚拟PLC来协助传统硬件PLC完成自动化控制的目的，实现了该嵌入式软核PLC协同传统PLC在同一设备内共同控制的目标。因此，基于SOPC技术的协同控制器消除了单一传统PLC控制的缺陷，具有体系结构开放、开发移植简单以及可扩展性高等优点，能较好地满足现代工业卷烟生产自动化的要求。

本发明以SOPC技术为依托的PLC协同控制器具有很强的可修改性和可移植性，保证了运行PLC协同控制器程序的实时性，并且能够根据特定的需要编写自定义IP核，自由添加所需要的特定设备，同时方便的增加或减少I/O端口的数量，基于该技术的协同控制方式比单一传统PLC控制具有更灵活的可扩展性。此外，由于FPGA具有较高的密度，能够集成很大的系统，因此又增加了系统的可靠性。

本发明引入先进的SOPC嵌入式技术协助传统PLC，节省了传统PLC处理器资源，提高了其处理器的运行速度，增加了系统的可扩展性和维护性；在非精密控制领域，也可以将该基于SOPC技术的FPGA独立作为PLC使用。

附图说明

图1是PLC协同控制方式结构图。

图2是本发明一种基于SOPC技术的PLC协同控制器的结构框图。

图3是本发明的上位机与下位机之间的通讯结构连接图。

图4是本发明的硬件结构图。

具体实施方式

如图1所示，为PLC协同控制方式结构图。图中包括协同控制器、现场总线、PLC运行系统；其中，协同控制器内部设置控制逻辑模块，通过现场总线访问PLC运行系统内部资源，并将协同控制器的控制逻辑运算结果再次通过现场总线传回PLC，最终实现双核协同控。