一种可复用的PLC编程通信接口装置的制作方法

本发明涉及一种可复用的plc编程通信接口装置，属于自动化设备技术领域。

背景技术：

在工业自动化系统的发展过程中,各种技术得到了全面的发展,而plc(可编程控制器)以其功能强大化、编程简单化、可靠性强、结构灵活化等特点，被广泛运用于所有的工业自动化领域中。随着科学技术的不断发展，plc在工业自动化控制领域的作用越来越重要，plc已成为工业自动化系统中关键的组成部分,在一定程度上促进了工业化的稳定发展。

由于plc控制器在使用过程中经常需要反复编程、调试，一般plc控制器有一个端口既作为编程接口使用，又可以作为通信口和触摸屏、变频器的硬件设备通信使用。例如三菱fx3u系列编程口(采用232/422全双工，485半双工)、罗克韦尔micro800^tm系列编程端口(用于rs-232/rs-485通信)、modiconpremium的tsxh5744m系列的串行链接孔型minidin连接器(rs485)等。plc一般使用有线编程电缆连接，调试程序维护设备时，需要反复插拔plc编程口的电缆，交替连接编程计算机和相关通信设备，有时会因为plc现场安装位置原因，插拔线缆非常不方便，而且经常插拔编程口也容易造成其损坏或者接触不良。

针对这种情况，市场上出现了各种类型编程电缆，如专利cn201620997703.0一种plc多用途编程电缆，设有三个plc接口端，九针d型接口端、plcrj11接口端、plc八针圆口接口端。能够直接连三种类型接口plc。具有多用途的功能，结构简单的优点。专利cn201410122444.2一种新型的plc编程电缆，其内部集成有连接模块,所述连接模块与pc相连的一端连接线采用usb接口,其与plc相连的一端连接线采用8针圆口。可将pc端usb接口的信号转换为rs232信号,并通过电源线给plc供电，给plc下载用户程序时,不需额外给plc接通电源,节省了相关技术人员接线的时间。上述专利方便了plc程序调试下载，有一定实际使用价值。但是，如果plc控制器编程口功能需要复用，还须同时做其他用途时，仍然不能解决问题。因此，研制一种可复用的plc编程/通信接口装置，既可以作为编程口，方便程序调试、下载使用，又可以同时作为通信口，与其它设备保持通信，具有十分重要的工程实际使用价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可复用的plc编程通信接口装置，针对plc通信编程端口需复用的情况下频繁插拔造成不便、易损坏的问题，本发明的接口装置的一端与plc等设备的rs422、rs485端口有线相连，另一端为复用的有线/无线端口，可同时与pc或触摸屏(或其他上位机等)usb口通信，既可以有线连接，也可以无线相连。在plc调试时，无需反复插拔编程电缆，又不影响各设备之间的通信，提高了现场工作效率和使用灵活性，进而提高现场控制的可靠性。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种可复用的plc编程通信接口装置，包括rs485/rs232转换模块u1、rs232/ttl转换模块u2、ttl/usb转换模块u3、蓝牙模块u4、usb接口u5，所述rs485/rs232转换模块u1型号为rsm485pht，rs232/ttl转换模块u2型号为rsm232，ttl/usb转换模块u3型号为ch341t，蓝牙模块u4型号为bc417143；所述rs485/rs232转换模块u1的a引脚接plc的编程通信端口输出的rs-485a信号，所述rs485/rs232转换模块u1的b引脚接plc的编程通信端口输出的rs-485b信号，所述rs485/rs232转换模块u1的vo引脚为隔离电源+5v输出端接v0，rgnd引脚接通讯地cgnd，电阻r4的一端接电源v0，电阻r4的另一端接rs485/rs232转换模块u1的a引脚，电阻r2的两端分别接于rs485/rs232转换模块u1的a引脚、b引脚，电阻r1的一端接rs485/rs232转换模块u1的b引脚，电阻r1的另一端接通讯地cgnd，电容c1的两端接于电源v0及通讯地cgnd之间，rs485/rs232转换模块u1的vcc引脚、gnd引脚分别接电源vcc及地，rs485/rs232转换模块u1的txd引脚、rxd引脚分别与rs232/ttl转换模块u2的rxd引脚、txd引脚相连，电阻r3的一端与rs232/ttl转换模块u2的txd引脚相连，电阻r3的另一端与电源vcc相连，rs232/ttl转换模块u2的vin引脚、gnd引脚分别与电源vcc及地相连，rs232/ttl转换模块u2的cang脚接地gnd2，rs232/ttl转换模块u2的rin引脚与ttl/usb转换模块u3的txd引脚相连，rs232/ttl转换模块u2的tout引脚与ttl/usb转换模块u3的rxd引脚相连，ttl/usb转换模块u3的ten#引脚接地gnd2，蓝牙模块u4的txd引脚、rxd引脚分别与ttl/usb转换模块u3的txd引脚、rxd引脚相连，蓝牙模块u4的的vcc引脚、gnd引脚分别与电源3.3v及地相连，ttl/usb转换模块u3的vcc引脚与电源5v相连，ttl/usb转换模块u3的gnd引脚与地相连，电容c4的一端接ttl/usb转换模块u3的v3引脚，电容c4的另一端接ttl/usb转换模块u3的gnd引脚，电容c5的一端接ttl/usb转换模块u3的vcc引脚，电容c5的另一端接ttl/usb转换模块u3的gnd引脚，ttl/usb转换模块u3的ud-引脚与usb接口u5的2脚相连，ttl/usb转换模块u3的ud+引脚与usb接口u5的3脚相连，晶振芯片x1的两端分别接于ttl/usb转换模块u3的x0引脚、x1引脚，电容c2的一端接地，另一端接ttl/usb转换模块u3的x1引脚，电容c3的一端接地，另一端接ttl/usb转换模块u3的x0引脚，所述usb接口u5的1脚接电源5v，所述usb接口u5的4脚接电源地。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述一种可复用的plc编程通信接口装置，还包括蓝牙模块u7、ttl/usb转换模块u8、usb接口u9，所述ttl/usb转换模块u8型号为ch341t，蓝牙模块u7型号为bc417143；ttl/usb转换模块u8的vcc引脚与usb接口u9的电源引脚1相连，电压大小为5v；ttl/usb转换模块u8的gnd引脚与usb总线地相连，电容c8的一端接ttl/usb转换模块u8的v3引脚，电容c8的另一端接ttl/usb转换模块u8的gnd引脚，电容c9的一端接ttl/usb转换模块u8的vcc引脚，电容c9的另一端接ttl/usb转换模块u8的gnd引脚，ttl/usb转换模块u8的ud-引脚与usb接口u9的2脚相连，ttl/usb转换模块u8的ud+引脚与usb接口u9的3脚相连，晶振芯片x2的两端分别接于ttl/usb转换模块u8的x0引脚、x1引脚，电容c6的一端接地，另一端接ttl/usb转换模块u8的x1引脚，电容c7的一端接地，另一端接ttl/usb转换模块u8的x0引脚，所述usb接口u9的1脚为电源5v引脚，usb接口u5的4脚为电源地引脚。

前述一种可复用的plc编程通信接口装置，plc的编程通信端口为rs-422端口时，rs-422端口有4根信号线：两根发送线为txd+/a、txd-/b，两根接收线为rxd+/y、rxd-/z，将rs-422的rxd+/y、txd+/a短接作为rs-485a信号，将rs-422的rxd-/z、txd-/b短接作为rs-485b信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.plc控制系统需要现场在线调试时，plc的编程口同时既要作为编程端口与计算机连接，又要作为通讯接口与上位机、触摸屏通信连接。因而需要反复插拔，不仅容易造成编程口损坏，接触不良，而且也影响程序调试，影响工作效率。本发明解决plc控制应用中遇到的上述实际问题，不仅保护了plc通信的可靠性，而且简化plc程序调试操作。

2.由于现场安装环境复杂，有时需采用有线通讯方式，但电缆连接不方便；也有时可采用无线方式，但无线通信容易受到干扰。本发明采用有线/无线复合通信方式，可根据现场环境择优选择，能解决工业控制现场通讯连接不方便的实际困难。

3.本发明结构简单，通讯可靠。无需特殊编程或通讯方式，即插即用，使用方便。

附图说明

图1是本发明可复用的plc编程通信接口装置电路原理图；

图2是三菱plcrs422接口布置标示图；

图3是本发明可复用的plc编程通信接口装置附加模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

现有大部分型号plc的编程口符合rs-422/rs-485接口标准。根据国际通讯接口规定可知，串口定义包括机械定义，电气定义，通信协议三部分。ttl、rs-232、rs-485都属于串口，只不过电气定义不同。ttl标准是低电平为0，高电平为1(+5v电平)。rs-232标准是电平逻辑1(mark)＝-3v～-15v，逻辑0(space)＝+3～+15v。rs-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差+2v至+6v表示，逻辑“0”以两线间的电压差-6v至-2v表示。rs-422的电气性能与rs-485完全一样。主要的区别在于：rs-422有4根信号线：两根发送(y、z)、两根接收(a、b)。由于rs-422的收与发是分开的所以可以同时收和发(全双工)；rs-485有2根信号线：发送和接收。也就是说，ttl、rs-232、rs-485都可以跑同样通信协议比如说modbus协议，就是表示1，0的电压不同。因此，不同端口通讯程序没有差别，rs485与rs232仅仅是通讯的物理协议(即接口标准)有区别，但通讯程序没有差别，不需要修改程序直接可以使用。而蓝牙可以直接接串口，用作透传模式。

如图1是本发明设计的一种可复用的plc编程通信接口装置电路图。如果plc编程口符合rs-485总线标准，直接把rs-485的a、b连接rs485转rs232模块对应引脚。本发明的可复用的plc编程通信接口装置，包括rs485/rs232转换模块u1、rs232/ttl转换模块u2、ttl/usb转换模块u3、蓝牙模块u4、usb接口u5，所述rs485/rs232转换模块u1型号为rsm485pht，rs232/ttl转换模块u2型号为rsm232，ttl/usb转换模块u3型号为ch341t，蓝牙模块u4型号为bc417143；所述rs485/rs232转换模块u1的a引脚接plc的编程通信端口输出的rs-485a信号，所述rs485/rs232转换模块u1的b引脚接plc的编程通信端口输出的rs-485b信号，所述rs485/rs232转换模块u1的vo引脚为隔离电源+5v输出端，只用于上拉电阻电路，不可用于其它电路供电，rgnd引脚为隔离电源输出地，与cgnd相连，vo脚应避免与rgnd脚短路。电阻r4的一端接电源v0，电阻r4的另一端接rs485/rs232转换模块u1的a引脚，电阻r2的两端分别接于rs485/rs232转换模块u1的a引脚、b引脚，电阻r1的一端接rs485/rs232转换模块u1的b引脚，电阻r1的另一端接地cgnd，电容c1的两端接于电源v0及地cgnd之间以避免vo脚与rgnd脚短路。rs485/rs232转换模块u1的vcc引脚、gnd引脚分别接电源及地，rsm485pht采用电源隔离方式，与rs485电源不连接，vcc电源单独给u1、u2供电，同样地也不连通，分别不同的地。rs485/rs232转换模块u1的txd引脚、rxd引脚分别与rs232/ttl转换模块u2的rxd引脚、txd引脚相连，电阻r3的一端与rs232/ttl转换模块u2的txd引脚相连，电阻r3的另一端与电源相连，rs232/ttl转换模块u2的vin引脚、gnd引脚分别与电源vcc及地相连，rs232/ttl转换模块u2的cang脚接地gnd2，rs232/ttl转换模块u2的rin引脚与ttl/usb转换模块u3的txd引脚相连，rs232/ttl转换模块u2的tout引脚与ttl/usb转换模块u3的rxd引脚相连，ttl/usb转换模块u3的ten#引脚接地gnd2，蓝牙模块u4的txd引脚、rxd引脚分别与ttl/usb转换模块u3的txd引脚、rxd引脚相连，蓝牙模块u4的的vcc引脚、gnd引脚分别与电源3.3v及地相连。ttl/usb转换模块u3的vcc引脚与电源5v相连，ttl/usb转换模块u3的gnd引脚与地相连，电容c4的一端接ttl/usb转换模块u3的v3引脚，电容c4的另一端接ttl/usb转换模块u3的gnd引脚，电容c5的一端接ttl/usb转换模块u3的vcc引脚，电容c5的另一端接ttl/usb转换模块u3的gnd引脚，ttl/usb转换模块u3的ud-引脚与usb接口u5的2脚相连，ttl/usb转换模块u3的ud+引脚与usb接口u5的3脚相连，晶振芯片x1的两端分别接于ttl/usb转换模块u3的x0引脚、x1引脚，电容c2的一端接地，另一端接ttl/usb转换模块u3的x1引脚，电容c3的一端接地，另一端接ttl/usb转换模块u3的x0引脚，所述usb接口u5的1脚接电源5v，所述usb接口u5的4脚接电源地。

而如果plc编程口支持rs-422标准，以三菱plc八针圆口(公口)引脚定义(如图2所示)可知，rs-422有4根信号线：两根发送、两根接收(txd+/a、txd-/b、rxd+/y、rxd-/z)。将rs-422的y-a短接作为rs-485的a、将rs-422的z-b短接作为rs-485的b，再与rs485/rs232转换模块u1连接。

本发明电路中rs232、rs485及供电电源三隔离，使通讯总线和控制板应完全隔离，这样不仅可以减少总线上的干扰，更能提高系统安全和可靠性。最后把ttl信号接到ttl转usb模块输出，为方便无线连接方式，同时把ttl信号接到蓝牙模块。本发明电路中rs485转rs232模块的作用是转换不同端口工作逻辑电平，然后把rs485转rs232模块输出的txd、rxd，交叉连接到rs232转ttl模块对应的txd、rxd引脚上。由于rs232的工作电平和ttl也不一样，所以也需要rs232转ttl模块。信号从rs232转ttl模块出来分成usb及无线蓝牙两种方式，可与上位机以及触摸屏、变频器等设备采用无线或有线通信方式，两种方式可以同时使用，并可以根据现场环境灵活选择及互换。本发明将原plc的编程通信端口转换为一路usb接口，一路无线蓝牙接口，解决了现有技术plc控制系统需要现场在线调试时，plc的编程口同时既要作为编程端口与计算机连接，又要作为通讯接口与上位机、触摸屏等设备通信连接。因而需要反复插拔，易造成编程口损坏，接触不良，且影响程序调试，影响工作效率的问题。

如果上位机等设备未配置蓝牙模块，则可以使用本发明附加的模块，如图3所示，该模块包括蓝牙模块u7、ttl/usb转换模块u8、usb接口u9，所述ttl/usb转换模块u8型号为ch341t，蓝牙模块u7型号为bc417143；ttl/usb转换模块u8的vcc引脚与usb接口u9电源引脚相连，电压大小5v；ttl/usb转换模块u8的gnd引脚与usb总线地相连，电容c8的一端接ttl/usb转换模块u8的v3引脚，电容c8的另一端接ttl/usb转换模块u8的gnd引脚，外接电容c8是容量为0.01uf退耦电容。电容c9的一端接ttl/usb转换模块u8的vcc引脚，电容c9的另一端接ttl/usb转换模块u8的gnd引脚，外接电容c9是容量为0.01uf退耦电容。ttl/usb转换模块u8的ud-引脚与usb接口u9的2脚相连，ttl/usb转换模块u8的ud+引脚与usb接口u9的3脚相连，晶振芯片x2的两端分别接于ttl/usb转换模块u8的x0引脚、x1引脚，电容c6的一端接地，另一端接ttl/usb转换模块u8的x1引脚，电容c7的一端接地，另一端接ttl/usb转换模块u8的x0引脚，所述usb接口u9的1脚接电源5v，usb接口u5的4脚接电源地。本模块的蓝牙模块u7与蓝牙模块u4通信，然后信号通过本模块进行转换后，通过usb接口u9与上位机通信。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。