用于控制可编程逻辑控制器的装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于控制可编程逻辑控制器（PLC）输出信号的装置和方法。该方法包括：接收PLC数字输出信号；以及通过对接收到的PLC数字输出信号应用非线性校正函数来对PLC数字输出信号的坡度进行插值。实施例提供了稳定输出控制装置以及稳定输出控制方法，其能够允许PLC控制的外部器件平滑地输出响应并且PLC输出逐渐地发生改变以防止待控制的外部器件发生故障或损坏。
【专利说明】用于控制可编程逻辑控制器的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制可编程逻辑控制器(PLC)的输出信号的装置和方法。
【背景技术】
[0002]在工业领域中使用的自动化设备由包含继电器的机械设备构成。因为必须改变自动化设备的内部电路，所以改变由机械设备构成的自动化设备是非常困难的。为了克服这样的困难，使用了作为一般控制器件的PLC。
[0003]PLC将用户输入的数字信号转换成模拟信号并且将模拟信号传输至外部器件以控制外部器件。
[0004]图1为示出了一般PLC响应特性的图。
[0005]参见图1，PLC数字信号输出101的值在特定点107处突然改变。因此，通过转换PLC数字信号输出101得到的PLC模拟信号输出103的值同样在特定点107处突然改变。
[0006]与此同时，如果PLC模拟信号输出103被传送到外部器件,贝U夕卜部器件的负载响应105可变成在特定点107处的瞬态响应109，在特定点107处PLC模拟信号输出103的值突然改变。由于瞬态响应109，外部器件可能发生故障或在极端情况下可能损坏。
【发明内容】
[0007]本发明提供用于控制PLC的装置和方法，其能够通过对待供给至外部器件的PLC输出信号进行插值来防止外部器件的瞬态响应。
[0008]依据实施例的控制PLC数字输出信号的方法包括:接收PLC数字输出信号；以及通过对接收到的PLC数字输出信号应用非线性校正函数来对PLC数字输出信号的坡度进行插值。
[0009]依据实施例的用于控制PLC数字输出信号的装置包括:计算单元，其计算实际待输出的信号的值；插值单元，其通过应用非线性校正函数来对信号进行插值；转换单元，其将数字信号转换为模拟信号；以及控制单元，其控制所述计算单元使得将PLC数字输出信号计算作为实际输出值，控制所述插值单元以将非线性校正函数应用到所述计算单元中计算出的PLC数字输出信号，并且控制所述转换单元以将在所述插值单元中插值的PLC数字输出信号转换为PLC模拟输出信号。
[0010]依据实施例，能够提供用于控制PLC的装置和方法，其能够通过对待供给至外部器件的PLC输出信号进行插值来防止外部器件的瞬态响应。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为示出了一般PLC响应特性的图；
[0012]图2为示出了依据实施例的PLC控制装置的构造的框图；
[0013]图3为示出了依据实施例的PLC输出控制装置的构造的框图；
[0014]图4为示出了依据实施例的PLC输出控制方法的流程图；[0015]图5为阐释依据实施例的输出的图形；以及
[0016]图6为示出了依据实施例的PLC响应特性的图形。
【具体实施方式】
[0017]在下文中，将参照附图详细描述实施例。
[0018]图2为示出了依据实施例的PLC控制装置的构造的框图。
[0019]参见图2，PLC控制装置200包括用户输入单元201、控制单元203、计算单元205、插值单元207、转换单元209以及通道单元211。
[0020]用户输入单元201接收用户的输入以选择模拟输出通道。
[0021]通道可以指将PLC输出信号传输至外部器件10的路径。用户通过使用用户输入单元201可将多个通道中的至少一个通道设定为传输路径。
[0022]控制单元203控制通过由用户选择的通道待输出到外部器件10的信号。
[0023]控制单元203可依据在用户输入单元201中接收的用户输入来选择至少一个通道。例如，控制单元203可将选择多个通道中的至少一个通道的信号传输至将在下文描述的通道单元211。
[0024]这时，如果所选择的通道具有预设值，则控制单元203可使预设值初始化。例如，控制单元203可将用于被选择信号的初始化指令信号传输至通道单元211。
[0025]此外，控制单元203可确认在所选择的通道中容许进行数模转换。例如，控制单元203可向通道单元211询问在所选择的通道中进行数模转换的容许情况。
[0026]如果在所选择的通道中禁止数模转换，则控制单元203可在初始化数据之后终止PLC输出信号控制。例如，控制单元203在从通道单元211接收到禁止在所选择的通道中进行数模转换的应答时，可终止PLC输出信号控制。这时，初始化的数据可指为PLC输出信号控制而输入的数据或预设数据，但实施例并不仅限于此。
[0027]相反，如果在所选择的通道中允许进行数模转换，则控制单元203可执行PLC输出信号控制。例如，控制单元203在从通道单元211接收到允许在所选择的通道中进行数模转换的应答时，可继续执行PLC输出信号控制。控制单元203可将PLC数字输出信号传送至将在下文中描述的计算单元205以用于PLC输出信号控制。
[0028]计算单元205计算PLC数字输出信号的值。PLC数字输出信号可以指实际上从PLC控制装置200传递到外部器件10的数字输出信号。
[0029]计算单元205可依据模拟分辨率计算PLC数字输出信号的值。
[0030]例如，当模拟分辨率为12位时，计算单元205可计算在O至4000范围内的PLC数字输出信号的值，以及在模拟分辨率为14位时，计算单元205可计算在O至16000范围内的PLC数字输出信号的值。
[0031]这时，PLC数字输出信号的范围可指在数字输出信号与模拟输出信号之间的相似性。例如，数字输出信号与模拟输出信号之间的相似性可随着PLC数字输出信号值的范围变宽而变高。
[0032]插值单元207将在计算单元205中计算出的PLC数字输出信号进行插值。在通过插值单元207已经执行了插值之后，PLC数字输出信号的边沿可在图形中具有S形曲线。
[0033]插值单元207可确认在所选择的通道中容许进行插值。例如，插值单元207可向通道单元211询问在所选择的通道中进行插值的容许情况。
[0034]如果在所选择的通道中允许插值，则插值单元207可对计算出的PLC数字输出信号进行插值。例如，插值单元207在从通道单元211接收到允许在所选择的通道中插值的应答时，可对PLC数字输出信号进行插值。
[0035]插值单元207可通过使用S形函数对数字输出信号插值。此外，插值单元207可通过使用线性校正函数单独地调整已经通过S形函数被插值的PLC数字输出信号的偏移增
Mo
[0036]此外，插值单元207可依据预先确定的插值频率、目标值以及扫描时间中的至少一个来对PLC数字输出信号插值。例如，所述插值频率可依据用户的输入来设定，并且PLC数字输出信号可随着插值频率的增加而被更加平滑的插值。
[0037]转换单元209将插值的PLC数字输出信号转换成PLC模拟输出信号。
[0038]因为转换单元209将已经在插值单元207中被插值的PLC数字输出信号转换成PLC模拟输出信号，所以能够输出具有S形曲线的边沿的PLC模拟输出信号。通过转换单元209转换的PLC模拟输出信号可被放大并在之后被传送至通道单元211。
[0039]通道单元211将从转换单元209传输的PLC模拟输出信号传送至外部器件10。
[0040]因此，PLC控制装置200能够将已经完成S形插值的PLC模拟输出信号传输至外部器件10。
[0041]图3为示出了依据实施例的PLC输出控制装置的构造的框图。
[0042]参见图3，PLC输出控制装置可包括微处理器单元(MPU) 301以及模拟输出电路303。在图3中示出的PLC输出控制装置可为参照图2在上文中描述的PLC输出控制装置的一个实施例。此外，在图3中示出的PLC输出控制装置可为PLC的一部分或可与PLC分开，并且实施例不限于此。
[0043]MPU 301可生成数字信号以将数字信号传送至模拟输出电路303。
[0044]模拟输出电路303包括插值单元305、光电耦合器307、DA转换器309、放大单元311和313以及通道319。模拟输出电路303将从MPU 301接收的数字信号转换为模拟信号并且在电压放大和电流放大之后通过通道319输出模拟电压和模拟电流。PLC将模拟电压和模拟电流传输至外部器件以控制外部器件的运行。
[0045]插值单元305可对数字信号插值。数字信号为具有陡坡的阶跃函数形式的输出。也就是说，一般的，数字信号具有如下的波形:该波形在特定点具有从O突然变为目标值的值或者从目标值突然变为O的值。插值单元305对数字信号插值使得在预先确定的时间范围内，数字信号输出能够从O逐渐地变为目标值或从目标值逐渐地变为0，从而平滑数字信号的坡度。
[0046]光电耦合器307能够使MPU 301与模拟输出电路303电绝缘。因此，由MPU 301生成的数字信号能够在通过光电耦合器307绝缘之后被传送至DA转换器309。
[0047]DA转换器309能够将已经被插值而具有平滑坡度的数字信号转换为模拟信号。
[0048]放大单元311和313将从DA转换器309输出的模拟信号的强度放大至能够驱动外部器件的程度。放大单元311和313可包括电压放大器和电流放大器。电压放大器311可包括用于放大模拟电压信号的0Ρ-ΑΜΡ。电流放大器313可包括用于放大模拟电流信号的OP-AMP。[0049]用于驱动外部器件的模拟电压信号315和模拟电流信号317通过一个通道319被输出。用户能够依据外部器件设定模拟输出通道319。如果用户设定第一通道CH1，则仅当第一通道CHl允许模拟信号转换时模拟输出电路303才可将数字信号转换为模拟信号。
[0050]图4为示出了依据实施例的PLC输出控制方法的流程图。
[0051]参见图4，通道319能够依据用户的选择而被设定以将PLC数字输出转换为用于驱动外部器件的PLC模拟输出。MPU 301选择包括由用户设定的通道319的模拟输出电路303 (S401)。MPU 301能够对预设值初始化以将新的值输入至所选择的模拟输出电路303。
[0052]MPU 301可判定在包括通道319的模拟输出电路303中是否允许数模转换(S403)。如果在模拟输出电路303中不允许数模转换，则MPU 301可对模拟输出电路303的预设数据初始化并且终止数模转换过程(S405 )。
[0053]如果在模拟输出电路303中允许数模转换，则模拟输出电路303可计算DA转换器309的数模转换所需的寄存器设定值(S407)。
[0054]此外，模拟输出电路303可计算实际上待输出的数字输出值(S409)。当模拟分辨率为12位时，模拟输出电路303可计算在O至4000范围内的数字输出值，以及在模拟分辨率为14位时，模拟输出电路303可计算在O至16000范围内的数字输出值。
[0055]之后，模拟输出电路303可判定在所选择的通道319中是否允许数字输出插值(S411)。如果在通道319中不允许插值， 则数字输出通过光电耦合器307被传送到DA转换器 309 (S415)。
[0056]如果在通道319中允许插值，则数字输出被传送到插值单元305并且插值单元305对数字输出进行插值(S413)。插值单元305能够通过执行非线性插值算法和线性插值算法来对呈S形形式的PLC数字输出插值。S形插值是指这样一种插值:其将具有阶跃函数形式的陡坡的输出插值成具有平滑坡度的输出。可利用S形函数来执行非线性插值算法，并且可利用线性校正函数来执行线性插值算法。线性校正函数被用于调整不能由S形函数实现的偏移增益。
[0057]例如，S形应用函数以等式I表示如下。
[0058]等式1:
[0059]
【权利要求】
1.一种用于控制可编程逻辑控制器数字输出信号的方法，所述方法包括: 接收可编程逻辑控制器数字输出信号；以及 通过对接收到的所述可编程逻辑控制器数字输出信号应用非线性校正函数来对所述可编程逻辑控制器数字输出信号的坡度进行插值。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述坡度的插值包括通过设定插值频率、目标值以及扫描时间中的至少一个来对坡度进行插值。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述非线性校正函数包括S形函数。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 依据用户的输入来选择至少一个通道，其中仅当在所选择的通道中允许数模转换和插值时才实施所述坡度的插值。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括: 通过应用线性校正函数来实施插值以调整对其已经应用了非线性校正函数的可编程逻辑控制器数字输出信号的偏移增益。
6.一种用于控制可编程逻辑控制器数字输出信号的装置，所述装置包括: 计算单元，其计算实际待输出的信号的值； 插值单元，其通过应用非线性校正函数来对信号进行插值； 转换单元，其将数字信号转换为模拟信号；以及 控制单元，其控制所述计算单元使得将可编程逻辑控制器数字输出信号计算作为实际输出值，控制所述插值单元以将非线性校正函数应用到在所述计算单元中计算出的可编程逻辑控制器数字输出信号，并且控制所述转换单元以将在所述插值单元中插值的所述可编程逻辑控制器数字输出信号转换为可编程逻辑控制器模拟输出信号。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述插值单元通过设定插值频率、目标值以及扫描时间中的至少一个来对所述计算单元中计算出的可编程逻辑控制器数字输出信号进行插值。
8.如权利要求6所述的装置，其中在所述插值单元中使用的非线性校正函数包括S形函数。
9.如权利要求6所述的装置，进一步包括: 通道单元，其将所述可编程逻辑控制器数字输出信号传输至外部器件；以及 用户输入单元，其接收用户输入以选择至少一个通道， 其中所述控制单元依据用户输入来选择至少一个通道，判定在所选择的通道中是否允许数模转换和插值，并且仅当在所选择的通道中允许数模转换和插值时才控制所述计算单元、所述插值单元和所述转换单元。
10.如权利要求6所述的装置，其中所述插值单元通过应用线性校正函数实施插值以调整对其已经应用了非线性校正函数的可编程逻辑控制器数字输出信号的偏移增益。
【文档编号】G05B19/048GK103488115SQ201310226574
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2012年6月7日
【发明者】权宰逸 申请人:Ls产电株式会社