PLC系统的制作方法

本公开涉及一种可编程逻辑控制器(PLC)系统，并且更特别地，涉及一种PLC系统，其被配置为当来自电力模块的电源被中断时通过辅助电源来执行用户数据的备份。

背景技术：

以前，工厂系统已经通过单独地控制机器或装置进行操作。然而，现代工业变得越来越复杂和多样化，并且因此这样的系统需要相应地被改变。为了支持复杂的系统并且安全地操作主要设备，需要额外装置。作为这样的装置之一，PLC系统已经发展到在工业场所处直接控制线路。

PLC是这样的电子装置，其被配置为使用可编程存储器并控制各种类型的机器或处理器以通过数字或模拟输入/输出模块来执行专门的功能，例如逻辑、顺序、定时、计数、计算等。

随着工业自动化，PLC通常是最基本的控制器，并且是一般用于工厂、建筑等中的设备自动化的系统。在其早期阶段，PLC系统执行简单的和基本的计算。当今，PLC系统不仅执行复杂的应用计算，还形成工业网络，从而满足领域处的各种需求。

如图1中所示出的，传统PLC系统10包括单个基部102、电力模块104、CPU模块106、通信模块108、I/O模块110和其他模块112。基部102一般可以在其上安装单个电力模块104和CPU模块106。进一步地，基部102可以在其上在该基部可允许通信模块108、I/O模块110和其他模块112被安装的空间范围内安装它们。此外，单个基部102可以在其上安装单个电力模块104，意味着取决于可以从电力模块104供应的电力而限制在基部102上安装的模块的数量。

图2示出了被包括在传统PLC系统中的CPU模块的配置。

被包括在传统PLC系统中的CPU模块106供应有来自电力模块的电力以用于操作。被包括在CPU模块106中的微控制器单元(MCU)208对另一个模块执行控制功能，以及各种计算功能，并且执行管理用户数据的功能。这样的功能可以由从电力模块104供应的电力来执行，其中如果电力模块104中发生异常，则来自电力模块104的电力供应可能被中断。

当来自电力模块104的电力供应被中断时，MCU 208控制开关单元204替代辅助电源202作为电源。因此，MCU 208和SRAM 206以在辅助电源202上累积的电力来供应。MCU 208执行将MCU 208中存储的用户数据备份至SRAM206中的操作。

顺便说一句，根据如图2中所示出的传统技术，二次电池例如锂离子电池通常用作辅助电源202。然而，这样的二次电池具有问题在于，其充电时间段长并且其寿命短。

进一步地，虽然在如图2中所示出的传统技术中，使用低速存储器例如SRAM，但是当使用高速存储器例如闪速存储器时，需要更高的电力以用于存储器的操作。然而，二次电池例如锂离子电池有问题在于，由于容量的限制而造成难以为高速存储器提供用于操作的足够电力。

此外，二次电池有可能在其重复充电和放电的过程中爆炸。

技术实现要素：

本公开的一个方面是提供一种PLC系统，当在所述PLC系统的电力模块中发生异常时能够在减少用于紧迫性地供应电力的辅助电源的充电时间段的同时供应更多电力。

本公开的另一个方面是提供一种PLC系统，具有能够减少由于爆炸而可能引起的事故的可能性的辅助电源，同时具有更长寿命。

本公开的又一个方面是提供一种PLC系统，当由于在PLC系统的电力模块中异常发生而造成应该执行数据的备份时能够更快速地和更安全地备份数据。

本公开的其他目的不限于上面描述的目的，并且其他目的和优点可以由参照本公开的实施例描述的下面的描述而领会。进一步地，将容易领会的是，本公开的目的和优点可以由在附属权利要求中详述的方法及其组合而实现。

根据本公开的一个方面，一种通过从电力模块接收电力来操作的PLC系统包括：存储器单元，其被配置为当来自所述电力模块的电力供应被中断时将在MCU中存储的用户数据备份至所述存储器单元；电容器，其被配置为由所述电力模块进行充电，并且当从所述电力模块至所述MCU的电力被中断时将累积的电力供应至所述存储器单元；可变电阻器单元，其被连接在所述电力模块与所述电容器之间；以及开关单元，其被配置为将取决于从所述电力模块供应的电力的状态而可选地将所述电力模块或所述电容器连接至所述存储器单元。

根据本公开的一个实施例，取决于所述电力模块的容量灵活地确定所述可变电阻器单元的电阻可以被。

进一步地，根据本公开的一个实施例，除了对所述电容器充电之外所述PLC系统的另一个操作被限制，直到对所述电容器充电完成为止。

进一步地，根据本公开的一个实施例的PLC系统还可以包括电压转换单元，其被配置为耦接在所述电容器与所述开关单元之间，并且将从所述电容器供应的电力的电压转换为对应于所述存储器单元所需的电压。

此外，根据本公开的一个实施例，即使在来自所述电力模块的电力供应通过允许所述开关单元将所述电容器耦接至所述存储器单元而恢复的状态中，仅当备份完成时所述开关单元才可以耦接所述电力模块与所述存储器单元。

根据如上所述的本公开，存在优点在于：当在所述PLC系统的电力模块中发生异常时能够在减少用于具有紧迫性地供应电力的辅助电源的充电时间段的同时供应更多电力。

根据本公开，存在另一个优点在于：根据本公开的PLC系统的辅助电源可以减少由于爆炸而可能引起的事故的可能性，同时具有更长寿命。

根据本公开，存在又一个优点在于：当由于在PLC系统的电力模块中异常发生而造成应该执行数据的备份时可以更快速地和更安全地备份数据。

附图说明

图1示出了传统PLC系统的配置；

图2示出了被包括在传统PLC系统中的CPU模块的配置；并且

图3示出了根据本公开的一个实施例的被包括在PLC系统中的CPU模块的配置。

具体实施方式

上面的目的、特征和优点将从参照附图的详细描述而变得显而易见。实施例被足够详细地描述以使本领域中的那些技术人员能够容易地实践本公开的技术思想。众所周知的功能或配置的详细公开可能被省略，以避免不必要地掩盖本公开的要点。在下文中，本公开的实施例将参照附图进行详细描述。贯穿附图，相同参考数字指代相同元件。

图3示出了根据本公开的一个实施例的被包括在PLC系统中的CPU模块的配置。

参照图3，根据本公开的一个实施例的PLC系统30包括基部302，以及在基部302上安装的电力模块304和CPU模块306。为供参考，除了电力模块304和CPU模块306，基部302可以额外地在其上安装另一个模块，例如通信模块或I/O模块。

电力模块304生成电力并且将生成的电力供应给CPU模块306。电力模块304可以具有取决于其类型的不同容量。

CPU模块306供应有来自电力模块304的电力以用于操作。CPU模块306包括MCU 310和存储器单元318。MCU 310执行PLC系统30的操作所需的各种计算功能以及用于另一个模块的控制功能，并且还执行一些管理用户数据的功能。

存储器单元318用于在其中存储PLC系统30的操作所需的各种数据。特别地，当由于电力模块304中异常发生而造成来自电力模块304的电力供应被中断时，用户数据可以在MCU 310的控制下备份至存储器单元318。

虽然存储器单元318经由示例在图3中示出为闪速存储器，但是存储器单元318的类型不一定限制于此。与低速存储器例如传统SRAM进行比较而言，本公开可以通过使用高速存储器例如闪速存储器来快速地执行备份功能。然而，在使用如本公开中的高速存储器的情况中，与使用低速存储器的情况相比而言电力消耗增加。因此，如下面所描述的，本公开采用了电容器，例如超级电容器308，与传统二次电池相比其可以提供大量电力。

转向图3，CPU模块306包括超级电容器308。超级电容器308被耦接至电力模块304，并且借由充电操作在其上累积从电力模块304供应的电力。当由于电力模块304中的异常发生而造成来自电力模块304的电力供应被中断时，超级电容器308可以将累积的电力供应给MCU 310和存储器单元318。

同时，可变电阻器单元314可以被耦接在超级电容器308与电力模块304之间。当超级电容器308充电时，大电流即刻地从电力模块304供应至超级电容器308。因此，流入至超级电容器308中的电流量可以通过耦接在超级电容器308与电力模块304之间的可变电阻器单元314来调整。

由于如上所述电力模块304具有取决于其类型的不同容量，所以可以取决于电力模块304的容量而灵活地决定可变电阻器单元314的电阻。因此，如果电力模块304的容量较大，那么可以通过将可变电阻器单元314的电阻改变为更小来允许更多电流从电力模块304流入至超级电容器308中。进一步地，如果电力模块304的容量较小，那么可以通过将可变电阻器单元314的电阻改变为更大来允许相对较少的电流从电力模块304流入至超级电容器308中。因此，根据可变电阻器单元314的电阻的改变可以最快速地执行对超级电容器308充电，并且可以防止超过电力模块的容量的过电流流入其中。

例如，如图3中所示出的，可变电阻器单元314可以包括两个电阻器并且可变电阻器单元314的电阻可以通过取决于电力模块304的容量而可选地耦接至两个电阻的任何一个来改变。虽然只有两个电阻在图3中被示出为被包括在可变电阻器单元314中，但是根据实施例的其中电阻器的数量可以变化。

转至图3，CPU模块306包括开关单元316。取决于从电力模块304供应的电力的状态，开关单元316可选地将电力模块304或超级电容器308耦接至MCU310和/或存储器单元318。例如，当电力模块304正常运行时，开关单元316将MCU 310和存储器单元318耦接至终端A，从而使供应模块304能够供应电力给MCU 310和存储器单元318。相反，当电力模块304中发生异常时，开关单元316将MCU 310和存储器单元318耦接至终端B，从而使超级电容器308能够供应电力给MCU 310和存储器单元318。

转至图3，CPU模块306还可以包括电压转换单元312。该电压转换单元312被耦接在超级电容器308与开关单元316之间。电压转换单元312用于转换从超级电容器308供应的电压以对应于MCU 310或存储器单元318所需的电压。例如，如果存储器单元318的操作所需的电压为5V并且从超级电容器308输出的电压为3V，那么电压转换单元312将从超级电容器308输出的电压提高为5V，并且然后将提升的电压供应给存储器单元318。

在下文中，根据本公开的一个实施例的PLC系统30的操作过程的步骤将参照图3进行描述。

在本公开的一个实施例中，首先执行超级电容器308的充电过程以用于在中断供应时供应电力。MCU 310从超级电容器308接收关于超级电容器308的当前充电率的信息。如果超级电容器308的充电率低于预设参考充电率，那么MCU 310优先执行对超级电容器308充电，同时限制被包括在PLC系统30中的另一个模块的操作。此时，伴随着超级电容器308的充电操作，PLC系统30本质所需的基本功能(例如LED的发光或初始化操作)在没有显著消耗电力的情况下根据需要被特殊地执行。

为了对超级电容器308充电，MCU 310将用于释放连接的开关信号发送至开关单元316。已经接收到开关信号的开关单元316既不耦接至终端A也不耦接至终端B。因此，电力模块304仅提供电力给超级电容器308。

像这样，根据本公开，另一个模块的正常操作被限制，直到对超级电容器308充电完成为止。因此，从电力模块304至超级电容器308的电力供应(即充电)务必尽可能快地完成。根据本公开，为了尽可能快地对超级电容器308充电，如图3中所示出的可变电阻器单元314可以被耦接在电力模块304与超级电容器308之间。

在本公开的一个实施例中，电力模块304可以将关于其电源容量的信息提供给MCU 310。MCU 310可以取决于电力模块304的电源容量而决定可变电阻器单元314的电阻。如果电力模块304的容量大，那么MCU 310可以通过将可变电阻器单元314的电阻改变为更小来允许更多电流从电力模块304流入至超级电容器308中。进一步地，如果电力模块304的容量小，那么MCU 310可以通过将可变电阻器单元314的电阻改变为更大来允许相对少的电流从电力模块304流入至超级电容器308中。因此，根据可变电阻器单元314的电阻的改变可以最快速地执行对超级电容器308的充电，并且可以防止超过电力模块的容量的过电流流入其中。

当对超级电容器308充电完成时，超级电容器308发送充电完成信号至MCU310。已经接收到充电完成信号的MCU 310将用于发起连接的开关信号发送至开关单元316。因此，开关单元316将连接终端改变为终端A以暂停用于对超级电容器308充电的电力供应，并且电力模块304将电力供应给CPU模块306。

当后来由于电力模块304中异常发生而导致电力供应变得不可能时，电力模块304将在电力供应期间异常已经发生的报警信号发送至MCU 310。已经接收到报警信号的MCU 310发送用于在连接终端之间切换的开关信号至开关单元316。已经接收到开关信号的开关单元316将连接终端从连接终端A改变为连接终端B。因此，MCU 310和存储器单元318可以被供应有来自超级电容器308的电力。此时，在MCU 310和存储器单元318所需的电压与从超级电容器308供应的电压之间可能存在差别。因此，电压转换单元312可以转换从超级电容器308供应的电压以对应于MCU 310和存储器单元318所需的电压。

已经从电力模块304接收到报警信号的MCU 310执行将在MCU 310中存储的用户数据备份至存储器单元318中的操作。这样的备份操作可以使用由超级电容器308供应的电力来执行。

同时，在执行备份操作期间，可以恢复电力模块304以继续电力供应。在这种情况中，MCU 310只在用户数据的备份完成后发送开关信号至开关单元316，并且然后将电力模块304耦接至MCU 310和存储器单元318。换句话说，根据本公开，虽然在由于中断供应而造成超级电容器308用作电源的状态中在执行备份中电力模块304被正常地恢复，但是在不将电源改变为电力模块304的情况下超级电容器308继续如此用作电源以为了备份操作的安全起见，直到备份完成为止。这种操作可以防止可能通过替换电源而引起的数据丢失的可能性。

根据本公开另一个实施例的PLC系统包括由从电力模块供应的电力驱动的CPU模块，其中，该CPU模块包括：MCU，其被配置为执行计算和控制功能；存储器单元，其被配置为在其中存储与操作相关的各种数据；以及电容器，其耦接至该电力模块。电容器由电力模块进行充电，并且当来自电力模块的电力供应被中断时供应电力给存储器单元。在此，即使来自电力模块的电力供应被突然地中断，存储器单元也可以由从电容器供应的电力而驱动，从而防止数据丢失。

在不背离本公开的保护范围和精神的情况下，上面描述的本公开可以由本公开有关领域中的那些技术人员进行各种替代、改变和修改。因此，本公开不限于上述示例性实施例和附图。