专利名称：小型plc的人机界面装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人机界面装置，尤其涉及一种基于CAN现场总线、嵌入式微处理 器ARM+FPGA组成的小型可编程控制器(PLC)的控制系统的人机界面装置。
背景技术：
人机界面装置是小型PLC作为控制核心构成控制系统的一个人机交互装置，其主 要功能是向PLC的控制系统的被控对象发出控制命令、设置被控对象参数和工作模式、查 看被控对象设置的参数和工作模式、显示PLC被控对象的实时运行参数和曲线、以及历史 参数。当前使用的PLC的控制系统的人机界面装置主要有两种类型一类是简单的数码显 示，再配置按键组成人机界面，此类人机界面装置只能用于简单的控制系统；另一类是PLC 厂家配置的PLC人机界面装置，包括液晶显示器和触摸屏及与之配套的专用人机界面控制 模块，此类人机界面装置存在的问题是1、其人机界面控制模块需要通过PLC专用接口连 接，一股一台PLC只配置一个专用接口，即只能够配置一个人机界面装置组成一个PLC控制 系统操作控制台，如果PLC的被控对象的控制点和监测点比较分散，就很难满足对控制对 象进行远离PLC控制系统操作控制台的现场监控的要求；另外如果小型PLC的控制系统对 被控对象的控制还需要配置键盘，则还要多占用PLC的输入端口资源；2、存储器的存储量 小，难以保存被控对象的大量运行动态数据和历史数据；3、不能够与计算机通讯，不便于显 示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型PLC的人机界面装置，涉及一种基于CAN现场总 线、嵌入式微处理器ARM+FPGA组成的小型可编程控制器(PLC)的控制系统的人机界面装 置，该装置可在一台小型PLC组成的控制系统中同时配置多个人机界面装置，达到PLC控制 系统对被控对象进行现场实时监控的目的；并且能够实现大容量数据的存储和传输，并通 过与上位计算机通讯，显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据，以克服已有技术 的不足之处。本发明所采用的技术方案是一种小型PLC的人机界面装置，涉及一种基于CAN 现场总线、嵌入式微处理器ARM+FPGA组成的小型PLC的控制系统的人机界面装置，所述的 人机界面装置包括人机界面控制模块和人机界面模块；所述人机界面控制模块包括主控 制器模块、存贮器模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN总线模块；所述存贮器 模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN总线模块分别与主控制器模块连接，CAN 总线模块通过CAN总线与PLC主机连接，通讯接口模块与上位计算机连接；所述主控制器 模块是人机界面装置的控制核心，人机界面装置在主控制器模块中构建嵌入式实时操作系 统，进行多任务管理和通讯管理，实现人机界面装置实时信息处理的功能；所述主控制器模 块包括嵌入式ARM微处理器、实时时钟电路、复位电路、电压变换电路、JTAG调试接口电路 和报警模块，实时时钟电路、复位电路、电压变换电路、JTAG调试接口电路和和报警模块分别与嵌入式ARM微处理器连接；嵌入式微处理器ARM的功能是实现对人机界面控制模块中 其他组成部分的调节和控制，以及对人机界面模块中各模块的控制；实时时钟电路提供时 间和日期信息，在人机界面模块上显示实时时间信息；复位电路为系统电路提供复位信号； 电压变换电路将人机界面装置的外部电源变换为人机界面装置使用的电源JTAG调试接 口电路提供调试接口与外接电路相连实现对人机界面装置的硬件和软件的调试；报警模块 在嵌入式ARM微处理器自检出人机界面装置各电路模块有故障、以及嵌入式ARM微处理器 检测到CAN总线模块与PLC主机通讯数据有故障、PLC主机判断PLC的控制系统有故障时 将发出声、光报警信号，同时在人机界面模块上显示故障类型；所述存储器模块作为人机界 面装置的存储装置，用于存储PLC的被控对象运行过程中的各种动态参数以及人机界面装 置的系统程序；所述工业以太网接口模块作为人机界面装置的扩展接口，将人机界面装置 应用于与工业以太网为通讯网络的PLC系统，扩展人机界面装置的应用范围；所述通讯接 口模块作为人机界面装置与上位计算机连接的通讯接口，实现主控制器模块与上位计算机 的数据通讯；以便通过上位计算机显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据；所述 CAN总线模块是实现人机界面装置与PLC主机之间相互实时传输PLC控制系统的数据、状 态和控制命令的通讯接口，CAN总线模块能够在任意CAN节点处接入CAN现场总线，从而可 以在PLC组成的控制系统中接入多个人机界面装置，构成PLC控制系统的多个操作控制台， 满足PLC控制系统对被控对象进行现场监控的要求；所述人机界面模块与主控制器模块连 接，其作用是为用户与小型PLC控制系统的被控对象提供交互界面，控制和显示PLC控制系 统的被控对象的运行状态。其进一步的技术方案是所述存储器模块包括Nor FLASH存储器、Nand FLASH大 容量存储器和SDRAM存储器；Nor FLASH存储器、Nand FLASH存储器和SDRAM存储器分别 与主控制器模块的嵌入式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用来存储操作系统及系统程序的目标代码映像文件，Nand FLASH大容量存储器存放 PLC被控装置运行的历史数据、人机界面模块的处理信息，SDRAM存储器为PLC被控装置实 时动态运行和通讯数据处理提供存储空间。其进一步的技术方案是所述工业以太网接口模块由工业以太网收发器和网络隔 离变压器构成，工业以太网收发器与嵌入式ARM微处理器连接，网络隔离变压器与工业以 太网收发器连接。其进一步的技术方案是所述通讯接口模块或是仅仅包括人机界面装置扩展通用 异步串行接口 UART或USB接口模块或是同时包括有人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART和USB接口模块；所述通用异步串行接口 UART由UART控制器、RS-232转换器和UART 收发器构成，UART控制器嵌入在嵌入式ARM微处理器内部，RS-232转换器分别与UART控制 器和UART收发器连接，UART收发器与上位计算机连接，实现主控制器模块与上位计算机的 数据通讯；所述USB接口模块由USB控制器和USB接口构成，USB控制器嵌入在嵌入式ARM 微处理器内部，USB接口分别与USB控制器和上位计算机连接，实现主控制器模块与上位计 算机的数据通讯。其更进一步的技术方案是所述CAN总线模块包括CAN总线控制器、CAN收发器和 CAN总线接口，CAN总线控制器嵌入在嵌入式ARM微处理器内部，CAN收发器分别与CAN总 线控制器和CAN总线接口连接，通过CAN总线接口与CAN总线的连接将PLC的被控对象与
6人机界面装置连接。其更进一步的技术方案是所述的人机界面模块包括LCD液晶显示屏模块、键盘 模块和触摸屏模块，所述的LCD液晶显示屏模块由液晶控制器、彩色LCD显示屏和液晶背光 驱动模块构成，液晶控制器嵌入在嵌入式ARM微处理器内部，彩色LCD显示屏分别与液晶 控制器和液晶背光驱动模块连接；所述的键盘模块包括键盘控制器和键盘，键盘与键盘控 制器连接，键盘控制器与嵌入式ARM微处理器连接；所述触摸屏模块由触摸屏和触摸屏A/D 转换器组成，触摸屏与触摸屏A/D转换器连接，触摸屏A/D转换器与嵌入式ARM微处理器连 接。其更进一步的技术方案也可以是所述的人机界面模块包括LCD液晶显示屏模块 和触摸屏模块，所述的LCD液晶显示屏模块由液晶控制器、彩色LCD显示屏和液晶背光驱动 模块构成，液晶控制器嵌入在嵌入式ARM微处理器内部，彩色LCD显示屏分别与液晶控制器 和液晶背光驱动模块连接；所述触摸屏模块由触摸屏和触摸屏A/D转换器组成，触摸屏与 触摸屏A/D转换器连接，触摸屏A/D转换器与嵌入式ARM微处理器连接。其更进一步的技术方案也可以是所述的人机界面模块包括LCD液晶显示屏模块 和键盘模块，所述的LCD液晶显示屏模块由彩色LCD显示屏、液晶控制器和液晶背光驱动模 块构成，液晶控制器嵌入在嵌入式ARM微处理器内部，彩色LCD显示屏分别与液晶控制器和 液晶背光驱动模块连接；所述的键盘模块包括键盘控制器和键盘，键盘与键盘控制器连接， 键盘控制器与嵌入式ARM微处理器连接。由于采用上述结构，本发明之小型PLC的人机界面装置具有以下有益效果1、可 在一台小型PLC组成的控制系统中同时配置多个人机界面装置，达到PLC控制系统对被控 对象进行现场实时监控的目的本发明之小型PLC的人机界面装置采用以CAN现场总线为 基础的现场总线模式，用户可以根据被控对象的特点，选择被控对象的合适位置设置CAN 总线节点，通过人机界面装置的CAN总线模块将人机界面装置接入CAN现场总线，可在一台 小型PLC组成的控制系统中同时配置多个人机界面装置(参见图1)，达到PLC控制系统对 被控对象进行现场实时监控的目的。2、能够实现大容量数据的存储和传输，并通过与上位计算机通讯，显示和分析被 控对象的运行动态数据和历史数据本发明之小型PLC的人机界面装置配置有大容量存储 器、并带有异步串行通讯接口 UART和USB接口，不仅能够保存被控对象运行时的大量的历 史数据，而且可通过UART异步串行通讯接口和USB接口直接与上位计算机连接通讯，将所 保存的被控对象的运行动态数据和历史数据转传给上位计算机保存，充分利用上位计算机 的软件来对所保存的被控对象的运行动态数据和历史数据进行分析。3、键盘不占用PLC输入端口资源本发明之小型PLC的人机界面装置的键盘不与 PLC主机直接连接，而是通过人机界面装置的CAN总线与PLC主机连接，通过CAN总线将处 理的信息传输给小型PLC主机，使得键盘不占用PLC主机输入端口资源。4、系统性价比高本发明之人机界面装置采用了嵌入式ARM微处理器和CAN总线 模块，并通过工业现场CAN总线节点接入CAN总线，还能直接与上位计算机传输数据，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，因此本发明之人机界面装置，不仅具有现有小型PLC人机界面装置的主要功能， 而且可实现在控制现场对远距离PLC主机进行操作，大大扩展和优化了人机界面装置的功能，具有较高的性价比。下面，结合附图和实施例对本发明之小型PLC的人机界面装置的技术特征作进一 步的说明。
图1 本发明之小型PLC的人机界面装置的结构示意以及应用于小型PLC控制系 统的使用状态参考图；图2 实施例一之小型PLC的人机界面装置的硬件连接框图；图3 实 施例二之小型PLC的人机界面装置的硬件连接框图；图4 实施例三之小型PLC的人机界面 装置的硬件连接框图；图5 本发明之小型PLC的人机界面装置的系统运行流程图。图中=A1. . . An-小型PLC的人机界面装置，B-以ARM+FPGA组成的小型可编程控制 器(以下简称=PLC主机)，C1. . . Cn-小型PLC控制系统的其他扩展模块，D-CAN总线接口， E-CAN总线，F-上位计算机，G-工业以太网，H-被控对象，上述η为1至100之间的任意整 数；I、la、lb、Ic-人机界面控制模块，II、IIa, lib、IIc-人机界面模块；1_主控制器模块， 11-嵌入式ARM微处理器，12-实时时钟电路，13-复位电路，14-电压变换电路，15-JTAG调 试接口电路，16-报警模块；2-存贮器模块，21-Nor FLASH存储器，22-Nand FLASH大容量存 储器，23-SDRAM存储器；3-工业以太网接口模块，31-工业以太网收发器，32-网络隔离变压 器；4、4a、4b、4c-通讯接口模块，41-通用异步串行接口 UART，411-UART控制器，412-RS-232 转换器，413-UART收发器，42-USB接口模块，421-USB控制器，422-USB接口 ；5-CAN总线模 块，51-CAN总线控制器，52-CAN收发器，53-CAN总线接口 ；6-LCD液晶显示屏模块，61-液晶 控制器，62-彩色IXD显示屏，63-液晶背光驱动模块；7-键盘模块，71-键盘控制器，72-键 盘；8-触摸屏模块，81-触摸屏A/D转换器，82-触摸屏。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-Control IerAreaNe twork，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，Nor FLASH存储器指采用Nor FLASH技术的闪存存储器；Nand FLASH- 一种 非易失闪存技术，Nand FLASH大容量存储器指采用Nand FLASH技术的闪存存储器； SDRAM-Synchronous Dynamic Random Access Memory, SDRAM 存储器为同步动态随机存 取存储器；UART-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用非同步收发传输 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小型PLC的人机界面装置，涉及一种基于CAN现场总线、嵌入式微 处理器ARM+FPGA组成的小型PLC的控制系统的人机界面装置，包括人机界面控制模块Ia 和人机界面模块IIa(参见图1、图2)；所述人机界面控制模块Ia包括主控制器模块1、存 贮器模块2、工业以太网接口模块3、通讯接口模块4和CAN总线模块5 ；所述存贮器模块2、 工业以太网接口模块3、通讯接口模块4和CAN总线模块5分别与主控制器模块1连接，CAN 总线模块5用于通过CAN总线与PLC主机连接，通讯接口模块4用于与上位计算机连接；所述主控制器模块1是人机界面装置的控制核心，人机界面装置在主控制器模块1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A/D转换的人机界面信息处理的功 能；所述主控制器模块1包括嵌入式ARM微处理器11、实时时钟电路12、复位电路13、电 压变换电路14、JTAG调试接口电路15和报警模块16，实时时钟电路12、复位电路13、电压 变换电路14和JTAG调试接口电路15分别与嵌入式ARM微处理器11连接；嵌入式微处理 器ARM 11的功能是实现对人机界面控制模块I中其他各组成部分的调节和控制，以及对人 机界面模块II中各模块的控制；实时时钟电路12提供时间和日期信息，在彩色LCD显示屏 上显示实时时间信息；复位电路13为系统电路提供复位信号；电压变换电路14将人机界 面装置的外部电源变换为人机界面装置使用的电源JTAG调试接口电路15提供调试接口 与外接电路相连实现对人机界面装置硬件和软件的调试；报警模块16在嵌入式ARM微处理 器自检出人机界面装置各电路模块有故障、嵌入式ARM微处理器检测到CAN总线模块与PLC 主机通讯数据有故障或PLC主机判断PLC的控制系统有故障时将发出声、光报警信号；同时 在彩色IXD显示屏上显示故障类型。所述存储器模块2作为人机界面装置的存储装置，用于存储 PLC的被控对象运行 过程中的各种动态参数以及人机界面装置的系统程序；所述存储器模块2包括Nor FLASH 存储器21、Nand FLASH大容量存储器22和SDRAM存储器23 ；Nor FLASH存储器21、Nand FLASH大容量存储器22和SDRAM存储器23分别与主控制器模块1的嵌入式ARM微处理器 11连接，实现ARM微处理器11对存储器的操作控制，Nor FLASH 21用来存储操作系统及系 统程序的目标代码映像文件，Nand FLASH大容量存储器22存放PLC被控对象运行的历史 数据、人机界面模块的处理信息，SDRAM存储器23为PLC被控装置实时动态运行和通讯数 据处理提供存储空间。所述工业以太网接口模块3作为人机界面装置的扩展接口，将人机界面装置应用 于与工业以太网为通讯网络的PLC系统，扩展人机界面装置的应用范围；所述工业以太网 接口模块3由工业以太网收发器31和网络隔离变压器32构成，工业以太网收发器31与嵌 入式ARM微处理器11连接，网络隔离变压器32与工业以太网收发器31连接。所述通讯接口模块4作为人机界面装置的通讯接口，实现主控制器模块与上位计 算机的数据通讯；以便通过上位计算机显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据， 所述通讯接口模块4a包括人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART 41和USB接口模块 42，所述通用异步串行接口 UART 41由UART控制器411、RS-232转换器412和UART收发器 413构成，UART控制器411嵌入在嵌入式ARM微处理器11内部，RS-232转换器412分别与 UART控制器411和UART收发器413连接，UART收发器413与上位计算机连接；所述USB接 口模块42由USB控制器421和USB接口 422构成，USB控制器421嵌入式ARM微处理器11 内部，USB接口 422分别与USB控制器421和上位计算机连接，实现主控制器模块1与上位 计算机的数据通讯。所述CAN总线模块5是实现人机界面装置与PLC主机之间相互实时传输PLC控制 系统的数据、状态和控制命令的通讯接口，CAN总线模块能够在任意CAN节点处接入CAN现 场总线，从而可以在PLC组成的控制系统中接入多个人机界面装置，构成PLC控制系统的多 个操作控制台，满足PLC控制系统对被控对象进行现场监控的要求；所述CAN总线模块5包 括CAN总线控制器51、CAN收发器52和CAN总线接口 53，CAN总线控制器51嵌入在嵌入式ARM微处理器11内部，CAN收发器52分别与CAN总线控制器51和CAN总线接口 53连接， 通过CAN总线接口与CAN总线的连接将PLC的被控对象与人机界面装置连接。所述人机界面模块IIa与主控制器模块1连接，其作用是为用户与小型PLC的被 控对象提供交互界面，显示PLC的被控对象的运行状态；所述的人机界面模块IIa包括LCD 液晶显示屏模块6、键盘模块7和触摸屏模块8，所述的LCD液晶显示屏模块6由液晶控制 器61、彩色IXD显示屏62和液晶背光驱动模块63构成，液晶控制器61嵌入在嵌入式ARM 微处理器11内部，彩色IXD显示屏62分别与液晶控制器62和液晶背光驱动模块63连接； 所述的键盘模块7包括键盘控制器71和键盘72，键盘72与键盘控制器71连接，键盘控制 器71与嵌入式ARM微处理器11连接；所述触摸屏模块8由触摸屏82和触摸屏A/D转换器 81组成，触摸屏82与触摸屏A/D转换器81连接，触摸屏A/D转换器81与嵌入式ARM微处 理器11连接。
实施例二 一种小型PLC的人机界面装置，如图3所示，所述的小型PLC的人机界 面装置包括人机界面控制模块Ib和人机界面模块lib，其人机界面控制模块Ib的电路结 构基本同实施例一，所不同的是所述人机界面控制模块Ib中的通讯接口模块4b仅仅包 括USB接口模块42，所述USB接口模块42由USB控制器421和USB接口 422构成，USB控 制器421嵌入在嵌入式ARM微处理器11内部，USB接口 422分别与USB控制器421和上位 计算机连接，实现主控制器模块1与上位计算机的数据通讯，所述的人机界面模块IIb包括 IXD液晶显示屏模块6和触摸屏模块8，所述的IXD液晶显示屏模块6由液晶控制器61、彩 色IXD显示屏62和液晶背光驱动模块63构成，液晶控制器61嵌入在嵌入式ARM微处理器 11内部，彩色LCD显示屏62分别与液晶控制器62和液晶背光驱动模块63连接；所述触摸 屏模块8由触摸屏82和触摸屏A/D转换器81组成，触摸屏82与触摸屏A/D转换器81连 接，触摸屏A/D转换器与嵌入式ARM微处理器11连接。实施例三一种小型PLC的人机界面装置，如图4所示，所述的小型PLC的人机界 面装置包括人机界面控制模块I和人机界面模块He，其人机界面控制模块Ic的电路结构 基本同实施例一，所不同的是所述人机界面控制模块Ic中的通讯接口模块4c仅仅包括人 机界面装置扩展通用异步串行接口 UART 41，所述通用异步串行接口 UART 41由UART控制 器411、RS-232转换器412和UART收发器413构成，UART控制器411嵌入在嵌入式ARM微 处理器11内部，RS-232转换器412分别与UART控制器411和UART收发器413连接，UART 收发器413与上位计算机连接，实现主控制器模块1与上位计算机的数据通讯；所述的人机 界面模块IIc括IXD液晶显示屏模块6和键盘模块7，所述的IXD液晶显示屏模块6由液晶 控制器61、彩色LCD显示屏62和液晶背光驱动模块63构成，液晶控制器61嵌入在嵌入式 ARM微处理器11内部，彩色IXD显示屏62分别与液晶控制器62和液晶背光驱动模块63连 接；所述的键盘模块7包括键盘控制器71和键盘72，键盘72与键盘控制器71连接，键盘 控制器71与嵌入式ARM微处理器11连接。作为发明实施例的一种变换，对于每个实施例而言，所述通讯接口模块4可以是 如实施例三只包括人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART41而没有USB接口模块42， 也可以是如实施例例二那样只包括USB接口模块42而没有人机界面装置扩展通用异步串 行接口 UART41，也可以是如实施例一那样同时包括有人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART41 和 USB 接 口模块 42。
权利要求
一种小型PLC的人机界面装置，涉及一种基于CAN现场总线、嵌入式微处理器ARM+FPGA组成的小型PLC的控制系统的人机界面装置，其特征在于所述的人机界面装置包括人机界面控制模块(I)和人机界面模块(II)；所述人机界面控制模块(I)包括主控制器模块(1)、存贮器模块(2)、工业以太网接口模块(3)、通讯接口模块(4)和CAN总线模块(5)；所述存贮器模块(2)、工业以太网接口模块(3)、通讯接口模块(4)和CAN总线模块(5)分别与主控制器模块(1)连接，CAN总线模块(5)还用于通过CAN总线与PLC主机连接，通讯接口模块(4)用于与上位计算机连接；所述主控制器模块(1)包括嵌入式ARM微处理器(11)、实时时钟电路(12)、复位电路(13)、电压变换电路(14)、JTAG调试接口电路(15)和报警模块(16)，实时时钟电路(12)、复位电路(13)、电压变换电路(14)、JTAG调试接口电路(15)和报警模块(16)分别与嵌入式ARM微处理器(11)连接；嵌入式微处理器ARM(11)的功能是实现对人机界面控制模块(I)中各组成部分的调节和控制以及对人机界面模块(II)各模块的控制；实时时钟电路(12)提供时间和日期信息，在人机界面模块(II)上显示实时时间信息；复位电路(13)为系统电路提供复位信号；电压变换电路(14)将人机界面装置的外部电源变换为人机界面装置使用的电源；JTAG调试接口电路(15)提供调试接口与外接电路相连，实现对人机界面装置硬件和软件的调试；报警模块(16)在嵌入式ARM微处理器自检出人机界面装置各电路模块有故障、嵌入式ARM微处理器检测到CAN总线模块与PLC主机通讯数据有故障或PLC主机判断PLC的控制系统有故障时，报警模块将发出声、光报警信号；同时在人机界面模块(II)上显示故障类型；所述主控制器模块(1)是人机界面装置的控制核心，人机界面装置在主控制器模块(1)中构建嵌入式实时操作系统，进行多任务管理和通讯管理，实现人机界面装置实时信息处理的功能；所述存储器模块(2)作为人机界面装置的存储装置，用于存储PLC的被控对象运行过程中的各种动态参数，以及人机界面装置的系统程序；所述工业以太网接口模块(3)作为人机界面装置的扩展接口，将人机界面装置应用于与工业以太网为通讯网络的PLC系统，扩展人机界面装置的应用范围；所述通讯接口模块(4)作为人机界面装置的通讯接口，实现主控制器模块与上位计算机的数据通讯；以便通过上位计算机显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据；所述CAN总线模块(5)是实现人机界面装置与PLC主机之间相互实时传输PLC控制系统的数据、状态和控制命令的通讯接口，CAN总线模块能够在任意CAN节点处接入CAN现场总线，从而可以在PLC组成的控制系统中接入多个人机界面装置，构成PLC控制系统的多个操作控制台，满足PLC控制系统对被控对象进行现场监控的要求；所述人机界面模块(II)与主控制器模块(1)连接，其作用是为用户与小型PLC控制系统的被控对象提供交互界面，控制和显示PLC控制系统的被控对象的运行状态。
2.根据权利要求1所述的小型PLC的人机界面装置，其特征在于所述存储器模块(2) 包括Nor FLASH存储器(21)、Nand FLASH大容量存储器(22)和SDRAM存储器(23) ；NorFLASH存储器(21)、Nand FLASH大容量存储器(22)和SDRAM存储器(23)分别与主控制器 模块(1)的嵌入式ARM微处理器(11)连接，实现ARM微处理器(11)对存储器的操作控制， Nor FLASH (21)用来存储操作系统及系统程序的目标代码映像文件，Nand FLASH大容量存 储器(22)存放PLC被控装置运行的历史数据、人机界面模块(II)的处理信息，SDRAM存储 器(23)为PLC被控装置实时动态运行和通讯数据处理提供存储空间。
3.根据权利要求1所述的小型PLC的人机界面装置，其特征在于所述工业以太网接 口模块(3)由工业以太网收发器(31)和网络隔离变压器(32)构成，工业以太网收发器 (31)与嵌入式ARM微处理器(11)连接，网络隔离变压器(32)与工业以太网收发器(31)连 接。
4.根据权利要求1所述的小型PLC的人机界面装置，其特征在于所述通讯接口模块 (4)或是仅仅包括人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART(41)或USB接口模块(42)或 是同时包括有人机界面装置扩展通用异步串行接口 UART(41)和USB接口模块(42)；所述 通用异步串行接口 UART(41)由UART控制器(411)、RS-232转换器(412)和UART收发器 (413)构成，UART控制器(411)嵌入在嵌入式ARM微处理器(11)内部，RS-232转换器(412) 分别与UART控制器(411)和UART收发器(413)连接，UART收发器(413)与上位计算机连 接，实现主控制器模块(1)与上位计算机的数据通讯；所述USB接口模块(42)包括USB控 制器(421)和USB接口(422)，所述USB控制器(421)嵌入在嵌入式ARM微处理器(11)内 部，USB接口(422)分别与USB控制器(421)和上位计算机连接，实现主控制器模块(1)与 上位计算机的数据通讯。
5.根据权利要求1的小型PLC的人机界面装置，其特征在于所述CAN总线模块(5)包 括CAN总线控制器(51)、CAN收发器(52)和CAN总线接口(53)，CAN总线控制器(51)嵌入 在嵌入式ARM微处理器(11)内部，CAN收发器(52)分别与CAN总线控制器(51)和CAN总 线接口(53)连接，通过CAN总线接口与CAN总线的连接将PLC的被控对象与人机界面装置 连接。
6.根据权利要求1所述的小型PLC的人机界面装置，其特征在于所述的人机界面模 块(II)包括LCD液晶显示屏模块(6)、键盘模块(7)和触摸屏模块(8)，所述的LCD液晶显 示屏模块(6)由液晶控制器(61)、彩色LCD显示屏(62)和液晶背光驱动模块(63)构成，液 晶控制器(61)嵌入在嵌入式ARM微处理器(11)内部，彩色LCD显示屏(62)分别与液晶控 制器(62)和液晶背光驱动模块(63)连接；所述的键盘模块(7)包括键盘控制器(71)和键 盘(72)，键盘(72)与键盘控制器(71)连接，键盘控制器(71)与嵌入式ARM微处理器(11) 连接；所述触摸屏模块(8)由触摸屏(82)和触摸屏A/D转换器(81)组成，触摸屏(82)与 触摸屏A/D转换器(81)连接，触摸屏A/D转换器(81)与嵌入式ARM微处理器(11)连接。
7.根据权利要求1的小型PLC的人机界面装置，其特征在于所述的人机界面模块 (II)包括LCD液晶显示屏模块(6)和触摸屏模块(8)，所述的LCD液晶显示屏模块(6)由 液晶控制器(61)、彩色LCD显示屏(62)和液晶背光驱动模块(63)构成，液晶控制器(61) 嵌入在嵌入式ARM微处理器(11)内部，彩色LCD显示屏(62)分别与液晶控制器(61)和液 晶背光驱动模块(63)连接；所述触摸屏模块(8)由触摸屏(82)和触摸屏A/D转换器(81) 组成，触摸屏(82)与触摸屏A/D转换器(81)连接，触摸屏A/D转换器与嵌入式ARM微处理 器(11)连接。
8.根据权利要求1所述的小型PLC的人机界面装置，其特征在于所述的人机界面模 块(II)包括LCD液晶显示屏模块(6)和键盘模块(7)，所述的LCD液晶显示屏模块(6)由 彩色LCD显示屏(61)、液晶控制器(62)和液晶背光驱动模块(63)构成，液晶控制器(62) 嵌入在嵌入式ARM微处理器(11)内部，彩色LCD显示屏(61)分别与液晶控制器(62)和液 晶背光驱动模块(63)连接；所述的键盘模块(7)包括键盘控制器(71)和键盘(72)，键盘 (72)与键盘控制器(71)连接，键盘控制器(71)与嵌入式ARM微处理器(11)连接。
全文摘要
一种小型PLC的人机界面装置，涉及一种基于CAN现场总线、嵌入式微处理器ARM+FPGA组成的小型PLC的控制系统的人机界面装置，包括人机界面控制模块和人机界面模块；所述人机界面控制模块包括主控制器模块及与其连接的存储器模块、工业以太网接口模块、通讯接口模块和CAN总线模块；人机界面模块包括与嵌入式ARM微处理器连接的LCD液晶显示屏模块、键盘模块和触摸屏模块；该装置可在一台小型PLC组成的控制系统中同时配置多个人机界面装置，达到PLC控制系统对被控对象进行现场实时监控的目的；并且能够实现大容量数据的存储和传输，并通过与上位计算机通讯，显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据。
文档编号G05B19/418GK101876825SQ201010212079
公开日2010年11月3日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者周常凯, 文澜, 李克俭, 潘绍明, 蔡启仲, 贺漾 申请人:广西工学院;柳州市精业机器有限公司