专利名称：新型便携式plc编程装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种编程装置，特别涉及一种PLC(可编程控制器)的编程监控装置。
背景技术：
编程装置是PL C(可编程控制器，以下简称PLC)的一个重要外围装置，当前的PLC 编程装置主要有两类一类是带有专用编程软件的计算机，另一类是专用便携式手持编程 器 ’第一类PLC编程装置能够在脱机方式下编辑、插入、修改PLC用户程序，但在联机方式 下必须通过专用通讯电缆连接PLC设备的固定通讯端口时才能进行编辑、插入、修改用户 程序和现场监控、调试等操作；第二类便携式手持编程器具有体积小、重量轻、携带方便、适 合现场编程调试的特点，但该编程装置必须通过专用电缆与PLC设备的固定通讯端口连接 才能编辑、插入、修改用户程序以及调试现场PLC设备；而且，其工作电源由PLC专用接口提 供，因此不能在脱机方式下使用。另一方面，由于受到编程装置内部存储器容量的限制，每 次现场调试时编程装置内只能存放一个调试程序，而不能保存先前的用户程序，新的用户 程序将覆盖编程装置内部已有的程序，当对修改后的程序调试不成功时，要恢复原有的用 户程序还需要借助其他记录工具。这两类编程装置能分别与PLC设备通讯，但它们之间不 能直接通讯。这两类编程装置在操作时都需要专用通讯电缆与PLC设备的专用接口相连， 只能在被调试的PLC主机设备的附近操作。由于许多被控设备的控制部件在生产线上都处 于距离PLC主机较远的位置，在调试时不能看到控制效果的状况，只能借助PLC主机的其他 设备来显示PLC输入输出状况和控制效果，给调试带来不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于嵌入式ARM微处理器的新型便携式PLC编程装 置，该装置具有大的存储容量、能够在PLC实施控制的被控装置中的合适位置设置CAN总线 节点、既能通过CAN总线对PLC主机进行远距离监控调试、又能与上位计算机直接通讯、且 在脱机方式下能独立供电来实现脱机编译和调试用户PLC程序，以克服上述已有技术的不 足之处。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是新型便携式PLC编程装置，包 括主控制模块I、存贮器模块II、电源管理模块III、人机界面模块V和CAN接口模块VI ；所述主控制模块I包括嵌入式ARM微处理器、实时时钟电路、复位电路、JTAG调试 接口电路和内部充电电池，实时时钟电路、复位电路、JTAG调试接口电路和内部充电电池 分别与嵌入式ARM微处理器相连接；主控制模块I的控制核心为嵌入式微处理器ARM，其功 能是实现对主控制模块I中其他组成部分的调节和控制；复位电路为系统电路提供复位信 号；JTAG调试接口电路提供调试接口与外接电路相连实现对编程装置硬件和软件的调试； 实时时钟电路提供时间和日期信息；内部充电电池为编程装置提供5V电源以实现脱机工 作；主控制模块I具有为其他模块提供调节控制和数据处理、处理外围模块的中断服务、调 度处理各个模块的运行状态以及驱动硬件模块等功能，编程装置在主控制模块I中构建嵌入式实时操作系统，进行多任务管理和通讯管理，实现编辑、处理PLC用户程序及监控PLC 运行状态的功能。所述存储器模块11包括Nor FLASH存储器、Nand FLASH存储器和SDRAM存储器； Nor FLASH存储器、Nand FLASH存储器和SDRAM存储器分别直接与主控制模块I的嵌入式 ARM微处理器连接，实现ARM微处理器对存储器的操作控制，Nor FLASH存储器存储编程装 置的嵌入式软件系统程序，Nand FLASH存储器存放PLC用户程序和数据，SDRAM存储器为系 统运行和通讯数据处理提供空间。所述电源管理模块III是实现电源选择和功率管理的主要模块，它有常用结构和 简化结构两种结构形式所述电源管理模块III的常用结构包括外部电源接口、电压转换电路和USB充电 控制器，USB充电控制器和外部电源接口分别通过电压转换电路与主控制模块I的嵌入式 ARM微处理器连接；电压转换电路还与主控制模块I的内部充电电池连接，所述电源管理模 块III提供外部电源接口、将直流电压进行转换、或者从上位机的USB接口获取电源对内部 充电电池充电或直接转换后供系统使用。所述电源管理模块III的简化结构包括外部电源接口和电压转换电路，所述外 部电源接口通过电压转换电路与主控制模块I的嵌入式ARM微处理器连接，所述电压转换 电路还与主控制模块I的内部充电电池连接，所述外部电源接口提供外部直流电源输入， 所述电压转换电路将直流电压进行转换、对内部充电电池充电或直接转换后供编程装置使用。所述人机界面模块V为用户与编程装置提供交互界面。所述CAN接口模块VI在该编程装置联机工作时与远距离PLC主机的数据交换提 供通讯接口，从而连接工业现场的任意CAN节点以接入CAN现场总线，实现在监控现场对远 距离的PLC主机的程序调试和操作。所述主控制模块I分别与存贮器模块II、电源管理模块III、人机界面模块V和 CAN接口模块VI连接，电源管理模块III与PLC主机连接，CAN接口模块VI通过CAN总线 与PLC主机和上位计算机连接。其进一步技术方案是该编程装置还包括一作为编程装置扩展接口的通讯接口模块，该通讯接口模块也 有常用结构与简化结构两种结构形式第一种，所述常用结构的通讯接口模块IV包括通用异步串行接口 UART和USB接 口，所述通用异步串行接口 UART分别与上位计算机、PLC主机和主控制模块I的嵌入式ARM 微处理器连接，USB接口分别与上位计算机、电源管理模块III和主控制模块I的嵌入式 ARM微处理器连接，实现主控制模块I与PLC主机的数据通讯，以及主控制模块I直接与上 位计算机的数据通讯。第二种，所述简化结构的通讯接口模块IVa仅仅有通用异步串行接口 UART接口， 将所述通用异步串行接口 UART分别与上位计算机、PLC主机和主控制模块I的嵌入式ARM 微处理器连接，实现主控制模块I与PLC主机的数据通讯，以及主控制模块I直接与上位计 算机的数据通讯。由于采用上述结构，本发明之新型便携式PLC编程装置具有以下有益效果
5
一、能实现对PLC主机的远距离操作本发明是采用以CAN现场总线为基础的现场总线模式，用户可以在被控设备上选 择合适的位置设置CAN总线节点，编程装置通过CAN接口模块VI连接CAN总线节点可以方 便的接入CAN现场总线，由主 控制模块I对通讯数据进行处理，实现本发明之便携式PLC编 程装置在监控现场对远距离PLC主机的操作。二、可实现脱机工作方式本发明编程装置中的电源管理模块III为用户提供三种电源模式予以选择第一 种电源模式是通过外部电源接口从PLC主机获取直流电压；第二种电源模式中，编程装置 由USB收发器通过上位计算机的USB接口获取工作直流电源，在这种模式下通过USB充电 控制器和电压转换电路供系统使用；第三种电源模式则是由编程装置5V内部充电电池提 供电源，编程装置依靠内部5V电源实现脱机工作；由于本发明可采用多种电源模式，可以 应用前两种电源模式对内部充电电池充电。三.功能强、方便携带本发明中采用的嵌入式ARM微处理器，构建嵌入式实时操作系统对多任务实时调 度处理，不仅提供程序编译、文件处理、以及监控、调试等多种功能，而且具有运算速度快、 系统功耗小、重量轻的特点，因此方便操作者携带，适合工业现场的调试。四.通讯接口丰富本发明具有CAN总线接口、异步串行通讯接口 UART和USB接口 ；CAN总线接口在 编程装置联机工作时与远距离PLC主机的数据交换提供通讯接口，从而连接工业现场的任 意CAN节点以接入CAN现场总线，实现在监控现场对远距离的PLC主机的程序调试和操作； 通过CAN总线和UART异步串行通讯接口可以直接与上位计算机连接，使用上位计算机编辑 用户程序下载到本发明的SDRAM存储器中，用户通过输入指令将SDRAM中的用户程序保存 到FLASH存储器中；用户也可以通过编程装置通用异步串行通讯接口 UART与PLC主机直 接连接来执行相关操作；本发明通过USB接口连接上位计算机以实现大量数据的传输和存 储，并从上位计算机的USB接口获取电源供编程装置使用或内部充电电池充电。本发明的 多种通讯接口使得用户能方便地与上位计算机及其他设备进行通信。五、系统性价比高本发明采用嵌入式ARM微处理器和CAN总线模块VI，既具有现有普通手持式PLC 编程器的主要功能，还支持联机和脱机等工作方式，并通过工业现场的CAN总线节点接入 CAN总线实现在控制现场对远距离PLC主机进行操作，还能直接与上位计算机通信，提高了 本发明之新型便携式PLC编程装置的使用范围；由于可以通过JTAG接口方便地对本发明 的软件系统、特别是编译处理软件在内的应用功能软件进行调试和更新，优化了编程装置 的性能，实现在原有硬件电路条件下软件系统的升级扩展，因此，具有较高的性价比和扩展 性。
图1 实施例一之新型便携式PLC编程装置的系统结构图；图2 实施例一之新型便携式PLC编程装置的硬件连接框图；图3 实施例二之简化的新型便携式PLC编程装置的系统结构图4 实施例二之简化的新型便携式PLC编程装置的硬件连接框图；图5 实施例三之简化的新型便携式PLC编程装置的系统结构图；图6 实施例三之简化的新型便携式PLC编程装置的硬件连接框图；图7 本发明之新型便携式PLC编程装置的系统运行流程图。图中I-主控制模块，II-存储器模块，III-电源管理模块，IIIa-简化结构的电源管理 模块，IV-通讯接口模块，IVa-简化结构的通讯接口模块，V-人机界面模块，VI-CAN接口模 块；1-嵌入式ARM微处理器，2-实时时钟电路，3-复位电路，4-JTAG调试接口电路， 5-NorFLASH存储器，6_Nand FLASH存储器，7-SDRAM存储器，8-外部电源接口，9-电压转换 电路，10-USB充电控制器，Il-CAN控制器，12-CAN收发器，13-IXD液晶显示部分，131-IXD液 晶显示屏，132-IXD控制器，14-键盘部分，141-键盘控制器，142-矩阵键盘，15-通用异步串 行接口 UART，151-串行通讯控制器，152-RS-232电平转换器，153-数据收发器，16-USE接 口，161-USB设备控制器，162-USB收发器，17-上位计算机，18-PLC主机，19-内部充电电池。文中缩略语意义如下PLC-Programmable Logical Controller，可编程逻辑控制器，简称可编程控制 器；CAN-Controller Area Network，控制器局域网，一种工业现场总线；ARM-Advanced RISC Machines，一种微处理器；Nor FLASH- 一种非易失闪存技术，这里指采用Nor FLASH技术的闪存存储器；Nand FLASH- 一种非易失闪存技术，这里指采用Nand FLASH技术的闪存存储器；SDRAM-Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步云力态随机存取存储 器；UART-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, ilffi # /y 器；USB-Universal Serial Bus，通用串行总线；JTAG-Joint Test Action Group，一种国际标准测试协议；LCD-Liquid Crystal Display，液晶显示器；SPI-Serial Peripheral Interface，同步串行外设总线接口。
具体实施例方式实施例一 一种新型便携式PLC编程装置，如图1所示，该编程装置包括主控制模块I、存贮器 模块11、电源管理模块III、通讯接口模块IV、人机界面模块V和CAN接口模块VI ；
主控制模块I具有为系统其他模块提供控制指令和数据处理、处理外围模块的中 断服务、调度处理各个模块的运行状态以及驱动硬件模块等功能，编程装置在主控制模块I 中构建嵌入式实时操作系统，进行多任务管理和通讯管理，实现编辑、处理PLC用户程序及 监控PLC运行状态的功能；如图2所示，主控制模块I包括嵌入式ARM微处理器1、实时时 钟电路2、复位电路3、JTAG调试接口电路4和内部充电电池19。实时时钟电路2、复位电
7路3、JTAG调试接口电路4和内部充电电池19分别与嵌入式ARM微处理器1 相连接；嵌入 式ARM微处理器1是主控制模块I的控制核心，实现对主控制模块I中其他组成部分的调 节和控制；复位电路3为嵌入式ARM微处理器1提供复位信号JTAG调试接口电路4提供 调试接口与外接电路相连实现对编程装置硬件和软件的调试；实时时钟电路3提供时间和 曰期等信息；内部充电电池19为编程装置提供5V电源，编程装置依靠内部5V电源实现脱 机工作。存储器模块II用于存储嵌入式软件系统、用户程序和数据以及为数据处理提供 动态运行空间；存储器模块π包括Nor FLASH存储器5、Nand FLASH存储器6和SDRAM存 储器7，所述Nor FLASH存储器5、Nand FLASH存储器6和SDRAM存储器7分别直接与主控 制模块I的嵌入式ARM微处理器1连接，实现ARM微处理器1对存储器模块II的操作控制； 其中，Nor FLASH存储器5存储编程装置的嵌入式软件系统程序，Nand FLASH存储器6存放 PLC用户程序和数据，SDRAM存储器7为系统运行和通讯数据处理提供空间。PLC用户程序 存储空间可以同时存储多个PLC用户程序，在使用时可以存储当前正在编辑的程序、存储 已调试过的程序以及其他程序和数据；编程装置与CAN总线或者与上位计算机17通讯的数 据先被传递到SDRAM存储器7中，用户通过键盘部分14操作将SDRAM存储器7中的数据写 入到Nand FLASH存储器6中，SDRAM存储器7为系统运行和通讯数据处理提供运行空间。电源管理模块III是实现电源选择和功率管理的主要模块，其作用是提供外部电 源接口、将直流电压进行转换、从上位计算机17的USB接口获取电源对内部充电电池19充 电或直接转换后供编程装置使用；电源管理模块III包括外部电源接口 8、电压转换电路9 和USB充电控制器10，USB充电控制器10和外部电源接口 8分别通过电压转换电路9与主 控制模块I的嵌入式ARM微处理器1连接；外部电源接口 8可使该编程装置通过与PLC主 机18连接实现电源获取的功能，该功能与通常专用便携式手持编程器通过专用接口从PLC 主机获取电源的功能一样；通过USB充电控制器10可以从上位计算机17的USB接口获取 直流电源供电压转换电路9使用，还可对该编程装置自带的内部充电电池19充电；电压转 换电路9将通过外部电源接口 8获取的直流电源转换为不同的电压供嵌入式ARM微处理器 1和各个外接模块使用；来自外部电源接口 8的直流电压经过电压转换电路9供系统使用； 来自USB收发器的直流电压通过USB充电控制器10、电压转换电路9供系统使用；电压转 换电路9有两路输出，一路输出对内部充电电池19充电，另一路输出作为系统电源。由于 该编程装置内部提供了 5V的内部充电电池19，既可以在脱机工作时为编程装置提供电源， 也可以在使用外部电源时对内部充电电池19充电，提高了编程装置的适用性。通讯接口模块IV作为编程装置扩展接口，其作用是实现与主控制模块I的数据通 讯；该通讯接口模块IV包括通用异步串行接口 UART15和USB接口 16，所述通用异步串行 接口 UART15包括串行通讯控制器151、RS-232电平转换器152和数据收发器153，数据收 发器153通过RS-232电平转换器152与串行通讯控制器151连接，串行通讯控制器151与 主控制模块I的嵌入式ARM微处理器1连接以控制数据传输，RS-232电平转换器152连接 串行通讯控制器151以负责电平转换，数据收发器153负责接受和发送传输数据；USB接口 16包括USB设备控制器161和USB收发器162，USB设备控制器161和USB收发器162相 互连接，USB设备控制器161与主控制模块I的嵌入式ARM微处理器1连接以控制数据传 输，USB收发器162负责收发数据，并与电源管理模块III的USB充电控制器10连接，通用异步串行接口 UART15和USB接口 16还通过与上位计算机17连接以实现与该上位计算机17的数据交互，主控制模块I通过异步串行接口 UART15与上位计算机17直接通讯，也可以 通过通用异步串行接口 UART15与PLC主机18通讯；主控制模块I还可以应用USB接口 16 与上位计算机17的USB接口连接进行通讯。人机界面模块V为用户与编程装置提供交互界面，人机界面模块V包括LCD液晶 显示部分13和键盘部分14，IXD液晶显示部分13包括IXD液晶显示屏131和IXD控制器 132，IXD液晶显示屏131与IXD控制器132连接，IXD控制器132则通过SPI总线接口与嵌 入式ARM微处理器1相连以提供IXD控制信号，支持多达24根数据线的显示模式；键盘部 分14包括键盘控制器141和矩阵键盘142，矩阵键盘142与键盘控制器141连接，键盘控 制器141与嵌入式ARM微处理器1相连，为矩阵键盘142提供控制信号，其中包括键盘部分 14的系统中断信号。本编程装置提供统一的数据和控制接口，支持多种数据模式下的TFT、 STN液晶显示屏，可以显示16字符X8行的字符显示格式，用户还可根据需要选择单色或者 彩色液晶屏。矩阵键盘142按照功能的不同划分为系统键、功能键、复用键等不同部分；系 统键用于设置系统功能和模式，主要有电源模式、运行模式、接口模式、文件管理模式；功能 键用于系统运行时各种辅助功能的选择，包括有enter键、function键、space键、shift键 等；当用户进入程序编辑界面时，执行功能键可以方便用户在指令与软元件直接切换，执行 不同的功能函数；复用键代表两种符号字母符号和数字符号，当按下该键值时系统默认 取第一种符号输入，通过shift键加相应键可获取第二种符号的输入；通过矩阵键盘142， 用户可以实现对功能指令和软元件符号的输入。CAN接口模块VI在该编程装置联机工作时与远距离PLC主机18的数据交换提供 通讯接口，从而连接工业现场的任意CAN节点以接入CAN现场总线，实现在监控现场对远距 离的PLC主机18的程序调试和操作；CAN接口模块VI连接CAN总线上节点接入现场总线， 与CAN总线上的PLC主机18交换数据；CAN接口模块VI包括CAN控制器11和CAN收发器 12，CAN控制器11通过SPI总线接口直接与主控制模块I的嵌入式ARM微处理器1相连实 现数据传输、向嵌入式ARM微处理器1提供中断和状态信息，CAN控制器11处理的任务包括 接口管理、发送接收缓冲、验收滤波和位处理等；CAN控制器11通过连接CAN收发器12以 解释CPU命令和控制CAN寄存器的寻址，本编程装置通过CAN接口模块VI分别与上位计算 机17和PLC主机18连接，实现对PLC用户程序远距离的下载、监控和调试等多种功能。下面，结合附图1、图2和图7以及实施例一的新型便携式PLC编程装置描述本发 明便携式PLC编程装置的工作过程当本编程装置上电后则进入自检状态若自检失败系统通过蜂鸣器报警；若自检 成功，系统读取程序代码装入嵌入式实时操作系统并运行，此时进入启动画面，通过人机界 面模块V的LCD液晶显示部分13显示系统参数配置提示，用户可以选择电源模式和接口模 式；接着进入编程装置运行模式选择，可选择脱机或者联机的工作方式当进入脱机模式 时，可以通过矩阵键盘142选择文件管理、参数编辑设定、程序编译调试等功能选项；当进 入联机方式时，用户则可以选择文件管理、远程监控、用户程序的调试、数据通讯和程序编 辑等功能。驱动硬件模块的驱动程序主要包括人机界面部分V的IXD液晶屏131显示驱动和 矩阵键盘142的驱动程序，CAN总线的驱动程序，通用异步串行接口 UART15和USB接口 16的驱动程序；还包括存储器模块II中对Nor FLASH存储器5，Nand FLASH存储器6和SDRAM 存储器7的驱动程序；嵌入式操作系统采用嵌入式实时操作系统；编程器应用程序包括对 输入PLC指令的编码和译码，以及CAN总线的通信和对PLC状态的监控程序。实施例一是本发明新型便携式PLC编程装置的最佳实施方式之一。实施例二 一种简化结构的新型便携式PLC编程装置。实施例二是本发明实施例一的一种简化变换结构，如图3 图4所示，该简化结构 的新型便携式PLC编程装置的电源管理模块中不包括USB充电控制器10，所述通讯接口模 块中不包括USB接口 16，即该编程装置包括主控制模块I、存贮器模块II、简化结构的电 源管理模块IIla、人机界面模块V、CAN接口模块VI和简化结构的通讯接口模块IVa ；所述简化结构的电源管理模块IIIa包括外部电源接口 8和电压转换电路9，外部 电源接口 8通过电压转换电路9与主控制模块I的嵌入式ARM微处理器1连接，所述电压 转换电路9还与主控制模块I的内部充电电池19连接，所述外部电源接口 8提供外部直流 电源输入，所述电压转换电路9将直流电压进行转换、对内部充电电池19充电或直接转换 后供编程装置使用；所述简化结构的通讯接口模块IVa包括通用异步串行接口 UART15，通用异步串行 接口 UART15包括串行通讯控制器151、RS-232电平转换器152和数据收发器153，所述数 据收发器153通过RS-232电平转换器152与串行通讯控制器151连接，所述串行通讯控制 器151与主控制模块I的嵌入式ARM微处理器1连接；实现主控制模块I与PLC主机18的 数据通讯，以及主控制模块I直接与上位计算机17的数据通讯；其余各模块连接方式及其功能、工作过程与实施例一类似，此处不再赘述；本实施 例与实施例一的区别在于在这种简化结构下，编程装置既不能够通过USB接口 16连接上 位计算机17以实现大量数据的传输和存储，也不能够从上位计算机17的USB接口获取电 源供编程装置使用或内部充电电池19充电，与实施例一相比，效果略差。实施例三没有通讯接口模块IV的新型便携式PLC编程装置。实施例三是本发明实施例一的又一种简化变换结构，如图5-图6所示，该新型便 携式PLC编程装置只包括主控制模块I、存贮器模块II、人机界面模块V、CAN接口模块VI 以及仅有外部电源接口 8和电压转换电路9之简化结构的电源管理模块IIIa而没有通讯 接口模块IV，在此种结构形式下，所述主控制模块I分别与存贮器模块II、电源管理模块 IIla、人机界面模块V和CAN接口模块VI连接，所述电源管理模块IIIa与PLC主机18连 接，所述CAN接口模块VI通过CAN总线与PLC主机18和上位计算机17连接；其余各模块 连接方式及其功能、工作过程与实施例一类似，此处不再赘述；与实施例一的区别在于此 种简化结构的新型便携式PLC编程装置工作时，编程装置的主控制模块I只能够通过CAN 接口模块VI与上位计算机17和PLC主机18通讯；简化结构的电源模块IIIa只能通过外 接直流电源接口 8来进行充电；与实施例一相比，效果略差。以上三种实施方案都能够实现编程装置的脱机运行，实现与上位计算机17的直 接通讯，也可以连接工业现场的任意CAN节点以接入CAN现场总线，实现在工业现场对远距 离的PLC主机18的用户程序调试、操作和监控。
10
作为本发明实施例的一种变化，其他不违背本发明目 的的变换也在本发明的保护 范围之内。
权利要求
一种新型便携式PLC编程装置，其特征在于该编程装置包括主控制模块(I)、存贮器模块(II)、电源管理模块(III)、人机界面模块(V)和CAN接口模块(VI)；所述主控制模块(I)包括嵌入式ARM微处理器(1)、实时时钟电路(2)、复位电路(3)、JTAG调试接口电路(4)和内部充电电池(19)，实时时钟电路(2)、复位电路(3)、JTAG调试接口电路(4)和内部充电电池(19)分别与嵌入式ARM微处理器(1)相连接，所述嵌入式ARM微处理器(1)是控制核心，实现对主控制模块(I)中其他组成部分的调节和控制，所述复位电路(3)为嵌入式ARM微处理器(1)提供复位信号，所述JTAG调试接口电路(4)提供调试接口与外接电路相连实现对编程装置硬件和软件的调试，所述实时时钟电路(3)提供时间和日期等信息，内部充电电池(19)为编程装置提供5V电源以实现脱机工作，主控制模块(I)具有为系统其他模块提供控制指令和数据处理、处理外围模块的中断服务、调度处理各个模块的运行状态和驱动硬件模块的功能，编程装置在主控制模块(I)中构建嵌入式实时操作系统，进行多任务管理和通讯管理，实现编辑、处理PLC用户程序及监控PLC运行状态的功能；所述存储器模块(II)用于存储嵌入式软件系统程序、用户程序和数据以及为数据处理提供动态运行空间；所述电源管理模块(III)是实现电源选择和功率管理的主要模块，其作用是提供外部直流电源输入或从上位计算机(17)获取电源或将直流电压进行转换、对内部充电电池(19)充电或直接转换后供编程装置使用；所述人机界面模块(V)为用户与编程装置提供交互界面；所述CAN接口模块(VI)在编程装置联机工作时与远距离PLC主机(18)的数据交换提供通讯接口，从而连接工业现场的任意CAN节点以接入CAN现场总线，实现在监控现场对远距离的PLC主机(18)的程序调试和操作以及直接与上位计算机(17)的数据通讯；所述主控制模块(I)分别与存贮器模块(II)、电源管理模块(III)、人机界面模块(V)和CAN接口模块(VI)连接，所述电源管理模块(III)与PLC主机(18)连接，所述CAN接口模块(VI)通过CAN总线与PLC主机(18)和上位计算机(17)连接。
2.如权利要求1所述的新型便携式PLC编程装置，其特征在于所述存储器模块(II) 包括Nor FLASH存储器(5)、Nand FLASH存储器(6)和SDRAM存储器(7)，所述NorFLASH 存储器(5)、Nand FLASH存储器(6)和SDRAM存储器(7)分别直接与主控制模块(I)的嵌 入式ARM微处理器(1)连接，实现ARM微处理器(1)对存储器模块(II)的操作控制；其中， Nor FLASH存储器(5)存储编程装置的嵌入式软件系统程序，Nand FLASH存储器(6)存放 用户程序和数据，SDRAM存储器(7)为系统运行和通讯数据处理提供空间。
3.如权利要求2所述的新型便携式PLC编程装置，其特征在于所述人机界面模块(V) 包括LCD液晶显示部分(13)和键盘部分(14)，所述LCD液晶显示部分(13)包括LCD液晶 显示屏(131)和IXD控制器(132)，所述IXD液晶显示屏(131)通过IXD控制器(132)与主 控制模块(I)的嵌入式ARM微处理器(1)连接，所述键盘部分(14)包括键盘控制器(141) 和矩阵键盘(142)，所述矩阵键盘(142)通过键盘控制器(141)与主控制模块I的嵌入式 ARM微处理器⑴连接。
4.如权利要求3所述的新型便携式PLC编程装置，其特征在于所述CAN接口模块(VI) 包括CAN控制器(11)和CAN收发器(12)，所述CAN收发器(12)通过CAN控制器(11)与主控制模块(I)的嵌入式ARM微处理器(1)连接。
5.如权利要求4所述的新型便携式PLC编程装置，其特征在于所述电源管理模块 (III)包括外部电源接口(8)、电压转换电路(9)和USB充电控制器(10)，所述USB充电控 制器(10)和外部电源接口⑶分别通过电压转换电路(9)与主控制模块I的嵌入式ARM微 处理器(1)连接，所述电压转换电路(9)还与主控制模块(I)的内部充电电池(19)连接， 所述外部电源接口(8)提供外部直流电源输入，USB充电控制器(10)通过USB接口(16)从 上位计算机(17)的USB接口获取电源，电压转换电路(9)将直流电压进行转换、对内部充 电电池(19)充电或直接转换后供编程装置使用。
6.如权利要求4所述的新型便携式PLC编程装置，其特征在于所述电源管理模块 (III)是简化结构的电源管理模块(IIIa)，该简化结构的电源管理模块(IIIa)包括外部电 源接口⑶和电压转换电路(9)，所述外部电源接口⑶通过电压转换电路(9)与主控制模 块(I)的嵌入式ARM微处理器(1)连接，所述电压转换电路(9)还与主控制模块(I)的内 部充电电池(19)连接，所述外部电源接口(8)提供外部直流电源输入，所述电压转换电路 (9)将直流电压进行转换、对内部充电电池(19)充电或直接转换后供编程装置使用。
7.如权利要求5所述的新型便携式PLC编程装置，其特征在于所述编程装置还包括 一通讯接口模块(IV)，所述的通讯接口模块(VI)包括通用异步串行接口 UART(15)和USB 接口(16)，通用异步串行接口 UART(15)包括串行通讯控制器(151)、RS-232电平转换器 (152)和数据收发器(153)，数据收发器(153)通过RS-232电平转换器(152)与串行通讯 控制器(151)连接，串行通讯控制器(151)与主控制模块(I)的嵌入式ARM微处理器⑴ 连接以控制数据传输，RS-232电平转换器(152)连接串行通讯控制器(151)以负责电平转 换，数据收发器(153)负责接受和发送传输数据；USB接口(16)包括USB设备控制器(161) 和USB收发器(162)，USB设备控制器(161)和USB收发器(162)相互连接，USB设备控制 器(161)与主控制模块(I)的嵌入式ARM微处理器(1)连接以控制数据传输，USB收发器 (162)负责收发数据，并与电源管理模块(III)的USB充电控制器(10)连接，通用异步串 行接口 UART (15)和USB接口(16)还通过与上位计算机(17)连接以实现与该上位计算机 (17)的数据交互，主控制模块(I)通过异步串行接口 UART(15)与上位计算机(17)直接通 讯，同时通过通用异步串行接口 UART (15)与PLC主机(18)通讯；主控制模块⑴还可以应 用USB接口(16)与上位计算机(17)的USB接口连接进行通讯。
8.如权利要求6所述的新型便携式PLC编程装置，其特征在于所述编程装置还包括 一简化结构的通讯接口模块(IVa)，该简化结构的通讯接口模块(IVa)包括通用异步串行 接口 UART(15)，所述通用异步串行接口 UART(15)包括串行通讯控制器(151)、RS_232电平 转换器(152)和数据收发器(153)，所述数据收发器(153)通过RS-232电平转换器(152) 与串行通讯控制器(151)连接，所述串行通讯控制器(151)与主控制模块(I)的嵌入式ARM 微处理器(1)连接；实现主控制模块(I)与PLC主机(18)的数据通讯，以及主控制模块(I) 直接与上位计算机(17)的数据通讯。
全文摘要
一种新型便携式PLC编程装置，包括主控制模块、存贮器模块、电源管理模块、通讯接口模块、人机界面模块和CAN接口模块，系统以主控制模块为基础进行多任务和通讯管理，对PLC用户程序编辑处理及监控调试；电源管理模块实现电源选择；存储器模块存储系统和用户程序、数据和动态运行空间；通讯接口模块扩展UART和USB接口；人机界面模块提供交互界面；CAN接口模块编程装置能够连接任意CAN节点接入CAN现场总线；主控制模块分别与其余五个模块连接，电源管理模块和通讯接口模块分别与PLC主机连接，通讯接口模块与上位机连接。本发明可脱机工作、与上位计算机直接通讯，对远距离的PLC主机用户程序调试、操作和监控。
文档编号G05B19/05GK101937205SQ200910223190
公开日2011年1月5日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日
发明者任伟, 刘步林, 李克俭, 潘绍明, 罗功琨, 蔡启仲 申请人:广西工学院