[发明专利]一种基于ARM技术的模块化IO系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动控制系统领域

背景技术

20世纪60年代后，传统工业中需要人力操控的环节逐渐被工业自动控制系统所取代，自动控制系统凭借其劳动力消耗少，控制精确等优点成为了业界主流，随着现代科技的快速发展，工业控制领域的技术追求更加快速、精简和节能的目标，目前，工业界底层控制系统许多还处于低智能化，数据交换速率低下，耗能较高的水平，ARM架构技术便应运而生，ARM架构被称为进阶精简指令集机器，其广泛地应用在许多嵌入式系统设计里，申请号CN201611043907.1于2016年7月13日公告，名为一种ARM处理器与FPGA双向数据传输的实现方法的中国专利，采用ARM处理器的EIM接口构成信号，引入GPIO管脚，构建了一个与FPGA双向并行数据传输接口。

正如上述讲述的ARM处理器与FPGA双向数据传输方法，只能满足与现场设备的单通道数据传输，在需要控制多个现场设备的场合就显得效率不高且传输速度不够快。

故设计一种具有多个子模块、节能型好、传输速度快同时具有实时性的工业自动控制系统很有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有工业底层自动控制系统存在的数据刷新与交换速度慢，实时性不好，节能性差的问题，本发明提供一种基于ARM技术的模块化IO系统，能够同时控制多个现场设备，完成模拟信号与数字信号的转换与快速传输，通过LED显示现场设备工作状态，具有数据实时性好、控制子模块多、节能性优异的特点。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于ARM技术的模块化IO系统，包括了1个主通讯模块和4个IO子模块，主通讯模块有多种不同的协议可选择，以便支持不同的控制平台，所述IO子模块采集现场信号，通过现场总线或实时以太网将信号传输到高级别的控制系统中，同时将控制系统输出信号经过IO子模块输出到现场设备。

主通讯模块有多种不同的协议可支持，包括：Modbus-RTU/Modbus-TCP/CANopen/C C-Link/Profibus-DP/Profinet-IO/EtherCAT/EtherNET-IP/DeviceNET/CC-Link-IE等市场主流协议。所述主通讯模块由电源电路、通讯处理器、应用处理器、现场及内部总线接口、外围晶体及复位电路等组成，通讯处理器通过总线或以太网接口和控制系统交换数据，应用处理器通过16位并行总线和通讯处理器交换数据，应用处理器通过内部高速串行总线和IO子模块交换数据，电源电路、晶振及复位电路为其他模块提供能量和基础时钟信号。

所述IO子模块由输入采集电路、内部总线接口、输出驱动电路、应用处理器、LED驱动模块、电源电路、晶振及复位电路组成。输入采集电路负责采集现场信号，转换后数据进入到应用处理器，应用处理器为中心电路负责和其他模块通讯，输出驱动电路用于将输出信号放大以便驱动现场设备，内部总线接口负责与主通讯板交换本地数据，LED驱动模块用于指示现场输入输出的情况，现场维修及调试可直接观察LED指示灯判断是否工作正常，电源电路、晶振及复位电路为其他电路提供能量及基础时钟信号。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明采用了主通讯模块连接多个IO子模块的结构，解决了现有自动控制系统只能一对一控制现场设备的技术问题，。

2.本发明支持多种市场主流通讯协议，适用范围广。

3.本发明主通讯模块结构划分清晰简单，降低了延时与功耗，同时采用并行与串行的模块间连接方式，每个内部总线接口单独和IO子模块通讯，提高数据刷新速度与数据交换速度，满足实时性要求。

4.本发明IO子模块的输入输出电路均满足模拟信号与数字信号间的转换，适用于各种场合，同时配备有LED驱动模块，使现场设备工作情况更加直观。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的IO系统框图；

图2是本发明的通讯板框图；

图3是本发明的IO子模块框图；

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解发明，下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。