[实用新型]用于可编程控制器PLC的自动控制系统的模拟量采集块

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及工业自动化领域，具体为应用于可编程控制器PLC的自动控制系统的模拟量采集块。

(二)背景技术

目前，可编程控制器(PLC)控制系统在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、空调、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。其中，在工业行业应用中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量(Analog)，为了使可编程控制器处理模拟量，必须通过模拟量采集模块(A/D转换模块)将模拟量(Analog)转换为数字量(Digital)传送给PLC进行处理；一般PLC制造商生产配套的模拟量采集模块(即A/D转换模块)，见图1，模拟量采集块5将采集到的模拟量数据通过PLC内部数据总线12送给PLC本体4，PLC本体4通过内部数据总线12接收模拟量数据，从而使PLC本体4实现对模拟量的采集，但由于PLC制造商配套的A/D转换模块成本很高，基本接近PLC本体的成本，因此使用受到很大的限制。基于成本因素，很多电子产品制造商开发了低成本的A/D转换模块，利用485通讯方式将模拟量采集模块采集到的模拟量数据传送给PLC，见图2，模拟量采集模块5采集到的模拟量数据通过RS485通讯口11传送给PLC本体4，PLC本体4通过RS485通讯口6接收模拟量数据，从而使PLC本体4实现对模拟量的采集，但在这种情况下，采用485通讯方式会占用PLC本体4自带的RS485通讯口，无法将RS485通讯口6用于与其它设备的联网控制，使PLC的通讯功能受到很大限制，12为内部数据线。

(三)发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了应用于可编程控制器PLC的自动控制系统的模拟量采集块，其成本低，且在使用过程中不会占用PLC通讯口，保证PLC的正常通讯功能。

其技术方案是这样的：模拟量采集块与PLC本体通过通讯线连接，其特征在于：其硬件电路中包括两个高速输出口，PLC本体自带高速输入口，所述两个高速输出口，包括时钟信号输出口和数据信号输出口；所述时钟信号输出口通过通讯-时钟线与PLC本体的时钟信号输入口连接；所述数据信号输出口通过通讯-数据线与PLC本体的数据信号输入口连接；

所述高速输出口开关频率不低于1khz，PLC本体4的高速输入口其开关频率不低于1khz。

采用上述结构的本实用新型，其成本低，且不会占用PLC本体的RS485通讯口，保证了PLC本体与其它设备的联网控制，增强了PLC的通讯功能。

(四)附图说明

图1为一般PLC制造商配套提供的模拟量采集模块原理图；

图2为采用485通讯口连接的模拟量采集模块原理图；

图3为本实用新型模拟量集体模块原理图。

(五)具体实施方式

见图3，本实用新型模拟量采集块5与PLC本体4通过通讯线连接，模拟量采集块5硬件电路中包括两个高速输出口。两个高速输出口，包括时钟信号输出口9和数据信号输出口10；时钟信号输出口9通过通讯-时钟线2与PLC本体4的时钟信号输入口7连接；数据信号输出口10通过通讯-数据线3与PLC本体4的数据信号输入口8连接。图中，模拟量采集块5与PLC本体4采用同一个直流电流输入1，RS485通讯口6悬空，可用于与其它设备的联网控制。

系统工作时，模拟量采集块5每发送一个时钟信号的同时向PLC本体4改善一位数据信号，PLC本体4每收到一个时钟信号的同进接收一位数据信号，从而实现模拟量采集模块5向PLC本体4的数据传送。模拟量采集模块5向PLC本体4发送的每一个数据包均包括通道地址及其对应通道的数据(例温度值，压力值等)，在PLC本体4内通过内置程序对接收到的数据进行解析，即可得到所需通道数据，其解析的方法需由模拟量采集模块发送的数据包格式来确定，各个通道的数据包传输之间需要一定时间间隔。

高速输出口开关频率不低于1khz，由于PLC本体4均自带高速输入口，其开关频率不低于1khz。

当模拟量采集模块采集多通道数据信息时，比如一个模拟量采集模块采集24通道模拟量数据，则在模拟量采集模块向PLC本体发送的数据信息中叠加24路地址信息，分别对应0B00000~~0B10111，PLC通过对接收到的地址信息进行解析，使PLC本体能识别24通道模拟量数据，从而实现多通道模拟量数据的采集。为了正确、可靠的解析模拟量采集模块上传给PLC的数据信息，PLC需要编写一个专门的接收程序，该接收程序包括接收模块(外部中断)以及解析模块(定时中断)，接收模块主要负责在模拟量采集模块给PLC产生的时钟信号中断中读取数据信号的值，由于一个完整的数据包包括通道地址及其对应通道的数据，24路的通道地址是5位二进制数，如果通道数据约定为16位整型数据，则一个完整的数据包的位数应该是21位，如果进一步约定数据包格式为先通道地址，后通道数据，则PLC所得前5位就是通道地址，后16位就是对应通道数据，模拟量采集模块5需要把同一个数据包上传两次，以备解析模块校验。考虑到PLC本体4和模拟量采集模块5由于上电先后顺序等原因，不能保证PLC本体4开机即接收到模拟量采集模块5的第一位数据，即通道地址的第一位数据，故设计在PLC本体4的定时中断中完成对接收数据的解析，PLC本体4在接收完两次同一个数据包(42位)后立即开启定时中断。在定时中断中对所接受到得数据包进行校验，对通过校验的数据包使用逻辑运算便可获得通道地址及其通道数据，注意，定时中断的时间应小于各个通道数据包传输的时间间隔。以下举例说明，假设每一位数据传输时间设置为1ms，每个数据包(传输两次)之间间隔10ms，定时中断设置为6ms，则可知21位数据包传输两次时间为42ms，进一步假设PLC本体4在模拟量采集模块5传输第7位的时候上电，则PLC经过6次数据校验判断即可获得正确的数据包。通过实践证明，无论PLC在何时上电，经过多次数据校验均可快速获得正确的数据信息。