專利名稱：一種物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力控制系統(tǒng)技術領域，具體涉及一種物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)。
背景技術：
可編程序控制器(PLC)產(chǎn)品及技術發(fā)展已有較長的歷史，但國內(nèi)外市場經(jīng)久不衰。 近年來PLC吸收了嵌入式系統(tǒng)、單片機、模數(shù)混合等新技術成果，與計算機、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)等有了進一步的融合，出現(xiàn)了很多新的產(chǎn)品概念。特別是近年來，許多國內(nèi)企業(yè)逐步具備自主開發(fā)PLC產(chǎn)品技術能力，開始高性能PLC產(chǎn)品的研發(fā)，加入國內(nèi)PLC市場競爭行列。這將有助于打破多年來國內(nèi)PLC市場由國外產(chǎn)品獨霸的局面，有利于我國自動化技術發(fā)展、有利于國內(nèi)用戶、有利于自動化產(chǎn)業(yè)。本年度支持國內(nèi)企業(yè)發(fā)揮自身優(yōu)勢，自主開發(fā)符合IEC61131標準、具有新技術特點的物聯(lián)網(wǎng)可編程PLC控制產(chǎn)品，支持價格有優(yōu)勢、可靠性有保證、市場上有針對性的PLC產(chǎn)品開發(fā)，不支持OEM方式集成的PLC產(chǎn)品項目。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有產(chǎn)品的缺點。為了達到上述設計目的，本實用新型采用的技術方案如下一種物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)，包括電源模塊、CPU模塊、開關輸入IO模塊、開關輸出IO模塊、模擬輸入IO模塊、模擬輸出IO模塊、混合IO模塊、專用IO模塊、動力控制總線擴展模塊、動力控制總線模塊、動力控制總線、并行擴展總線，所述電源模塊串聯(lián)到CPU模塊用于為整個系統(tǒng)提供電源，開關輸入IO模塊、開關輸出IO模塊、模擬輸入IO模塊、模擬輸出IO模塊、混合IO模塊、專用IO模塊、遠程動力控制擴展模塊是通過高速并行總線并聯(lián)在CPU模塊上，動力控制總線模塊通過串行動力控制總線串聯(lián)到遠程動力控制擴展模塊， 遠程動力控制擴展模塊上還串聯(lián)無線遠程IO擴展模塊，無線遠程IO擴展模塊通過無線連接到無線遠程IO模塊。所述CPU模塊用于采集開關輸入IO模塊、開關輸出IO模塊、模擬輸入IO模塊、模擬輸出IO模塊、混合IO模塊、專用IO模塊的輸入、輸出狀態(tài)，通過可編程序運算和以太網(wǎng)、 RS485串行總線通信處理，輸出結果狀態(tài)到開關輸出IO模塊和模擬輸出IO模塊，開關輸入 IO模塊用于采集開關量的狀態(tài)信號，開關輸出IO模塊用于輸出開關量的控制信號，模擬輸入IO模塊用于采集模擬量的測量信號，模擬輸出IO模塊用于輸出模擬量的控制信號，混合 IO模塊用于既有輸入采集信號又有控制輸出信號功能的模塊，專用IO模塊用于電氣火災、 能量計量、高速計數(shù)等專用輸入、輸出模塊，遠程總線擴展模塊用于控制系統(tǒng)的高速并行總線到串行的動力控制總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換，動力控制總線模塊用于遠程的各種IO輸入輸出狀態(tài)采集和控制，所示遠程無線IO擴展模塊用于控制系統(tǒng)的高速并行總線到遠程無線IO的網(wǎng)關協(xié)議轉(zhuǎn)換，遠程無線IO模塊用于遠程的各種IO輸入輸出狀態(tài)采集、控制和無線通信。所述動力控制總線模塊通過串行動力控制總線串連在一起，動力控制總線模塊有多個輸入輸出組合，每個總線模塊有一個地址，動力控制擴展模塊通過動力控制總線模塊的地址對動力控制總線模塊進行通信。所述CPU模塊中包括總線電源模塊和CPU電源模塊分別用于給并行總線和CPU單元供電，軟元件對象單元主要包括電可擦除存儲器單元、存儲器單元、實時數(shù)據(jù)庫單元、文件存貯單元、大量數(shù)據(jù)記錄存儲單元，指令單元主要包括數(shù)據(jù)傳送指令、節(jié)能指令、數(shù)據(jù)庫指令、通信指令、時鐘指令、調(diào)試指令，還包括狀態(tài)指示、存儲卡、硬件安全鎖、實時數(shù)據(jù)庫， 所述CPU模塊還提供高速并行擴展總線，用于連接各種IO模塊，RS485接口用于連接總線外設，串行總線接口外部連接動力控制總線IO模塊，以太網(wǎng)網(wǎng)絡接口用于物聯(lián)網(wǎng)通信、用戶程序、數(shù)據(jù)的上載、下載和系統(tǒng)調(diào)試。所示PLC系統(tǒng)模塊采用微型操作系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)下設有網(wǎng)絡驅(qū)動程序、無線IO 驅(qū)動程序、B5總線驅(qū)動程序、RS485總線驅(qū)動程序、并行總線驅(qū)動程序、文件系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)之上設有實時數(shù)據(jù)庫、指令庫以及仿真調(diào)試服務，PLC系統(tǒng)模塊的最上層設置虛擬機，用戶的PLC程序運行在plcVM虛擬計算機上。所示節(jié)能指令主要包括能量需求級別分析指令、用能級別調(diào)整系數(shù)分析指令和用能級別調(diào)整指令，能量需求級別分析指令輸入連接設置值、檢測值、設備類型，能量需求級別分析指令輸出接入用能級別調(diào)整指令；所述用能級別調(diào)整系數(shù)分析指令輸出接入能量總供應值、能量價格區(qū)間、能量使用率值，用能級別調(diào)整系數(shù)分析指令輸出接入用能級別調(diào)整指令。所示實時數(shù)據(jù)庫主要包括分布式實時數(shù)據(jù)庫、中央實時數(shù)據(jù)庫，分布式實時數(shù)據(jù)庫輸入接入實時數(shù)據(jù)庫配置，分布式實時數(shù)據(jù)庫輸入、輸出連接到中央實時數(shù)據(jù)庫。本實用新型所述的物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)的有益效果是物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)集成以太物聯(lián)網(wǎng)通信接口、RS485通信接口、動力控制總線接口和相應技術，單系統(tǒng)非常方便得實現(xiàn)一般機電設備到物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點設備的升級。采用動力控制總線技術能減少80%的動力電纜和控制電纜的長度和數(shù)量。具備實時數(shù)據(jù)庫通信功能，不須編寫通信程序，直接與實時數(shù)據(jù)庫透明通信。具有豐富的節(jié)能控制算法模塊，為機電設備節(jié)能降耗提供有效的方法。 具備豐富的網(wǎng)絡通信模塊，為各種物聯(lián)設備的通信提供支持。

圖1為本實用新型實施例所述的物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)的示意圖；圖2為本實用新型實施例所述的物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)的CPU模塊的示意圖；圖3為本實用新型實施例所述的物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)模塊的示意圖；圖4為本實用新型實施例所述的物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)的節(jié)能指令單元的原理圖；圖5為本實用新型實施例所述的物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫服務單元。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的最佳實施方案作進一步的詳細的描述。如圖1所示，本實用新型實施例所述的物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)，包括電源模塊1、 CPU模塊2、開關輸入IO模塊3、開關輸出IO模塊4、模擬輸入IO模塊5、模擬輸出IO模塊6、混合IO模塊7、專用IO模塊8、動力控制總線擴展模塊9、動力控制總線模塊10、動力控制總線11、并行擴展總線12、無線遠程IO擴展模塊13、無線遠程IO模塊14，所述電源模塊 1串聯(lián)到CPU模塊2用于為整個系統(tǒng)提供電源，開關輸入IO模塊3、開關輸出IO模塊4、模擬輸入IO模塊5、模擬輸出IO模塊6、混合IO模塊7、專用IO模塊8、遠程動力控制擴展模塊9是通過高速并行總線12并聯(lián)在CPU模塊2上，動力控制總線模塊10通過串行動力控制總線11串聯(lián)到遠程動力控制擴展模塊9，遠程動力控制擴展模塊9上還串聯(lián)無線遠程IO 擴展模塊13，無線遠程IO擴展模塊13通過無線連接到無線遠程IO模塊14 ；CPU模塊2用于采集開關輸入IO模塊3、開關輸出IO模塊4、模擬輸入IO模塊5、模擬輸出IO模塊6、混合IO模塊7、專用IO模塊8的輸入、輸出狀態(tài)，通過可編程序運算和以太網(wǎng)、RS485串行總線通信處理，輸出結果狀態(tài)到開關輸出IO模塊4和模擬輸出IO模塊6，開關輸入IO模塊3 用于采集開關量的狀態(tài)信號，開關輸出IO模塊4用于輸出開關量的控制信號，模擬輸入IO 模塊5用于采集模擬量的測量信號，模擬輸出IO模塊6用于輸出模擬量的控制信號，混合 IO模塊7用于既有輸入采集信號又有控制輸出信號功能的模塊，專用IO模塊8用于電氣火災、能量計量、高速計數(shù)等專用輸入、輸出模塊，遠程總線擴展模塊9用于控制系統(tǒng)的高速并行總線到串行的動力控制總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換，動力控制總線模塊10用于遠程的各種IO輸入輸出狀態(tài)采集和控制，所示遠程無線IO擴展模塊13用于控制系統(tǒng)的高速并行總線到遠程無線IO的網(wǎng)關協(xié)議轉(zhuǎn)換，遠程無線IO模塊14用于遠程的各種IO輸入輸出狀態(tài)采集、控制和無線通信。所述開關輸入IO模塊3、開關輸出IO模塊4、模擬輸入IO模塊5、模擬輸出IO模塊6、混合IO模塊7、專用IO模塊8通過高速并行總線12聯(lián)接到一起，所有開關輸入IO模塊3、開關輸出IO模塊4、模擬輸入IO模塊5、模擬輸出IO模塊6、混合IO模塊7、專用IO 模塊8接受CPU模塊2的統(tǒng)一控制管理，IO模塊的地址根據(jù)IO模塊連接到CPU模塊2的前后順序確定，從CPU模塊后的第一個開始依次為0、1、2、3··· n。IO模塊的連接可以是上述 3到9的各種IO模塊任意的組合。CPU模塊根據(jù)IO模塊的地址進行尋址實現(xiàn)對IO模塊的讀寫操作，只有CPU模塊2發(fā)出讀寫信號的地址與IO模塊自己的地址相同時，IO模塊3-9 才接收并向CPU模塊2讀寫的操作，從而實現(xiàn)IO模塊的各種輸入輸出功能；所示遠程無線 IO模塊14有唯一的ID標識和工程密碼，通信采用AESU8加密措施和單次指令，保證任何時候遠程無線IO擴展模塊13、遠程無線IO模塊14間收發(fā)的無線控制信號沒有重復，避免被第三者截獲重發(fā)和偽裝，該機制使得系統(tǒng)可用于單向控制輸出類型的無線IO模塊，遠程無線IO模塊14有雙向通信類型、單向發(fā)送類型、單向接收類型三種通信模式。所述動力控制總線模塊10通過串行動力控制總線11手拉手連接在一起，動力控制總線模塊10有各種輸入輸出組合，每個總線模塊10有一個地址，動力控制擴展模塊9通過動力控制總線模塊10的地址對動力控制總線模塊10進行通信，只有動力控制擴展模塊 9讀寫的地址與自己的地址相同時，動力控制總線模塊10才接收并向應動力控制擴展模塊 9讀寫的操作，從而實現(xiàn)狀態(tài)的輸入輸出，在同一條總線上，動力控制總線模塊10的地址是唯一的，不能重復。圖2為CPU模塊2的內(nèi)部結構模塊圖，CPU模塊2中包括總線電源模塊和CPU電源模塊分別用于給并行總線和CPU單元供電，軟元件對象單元包括bits位對象單元、bytes 字節(jié)對象單元、words字對象單元、digitalIO數(shù)字IO單元、analogIO模擬量IO單元、PID控制單元、udp網(wǎng)絡通信單元、tcp網(wǎng)絡通信單元、uart串口通信單元、timer定時器單元、 counter計數(shù)器單元、E2PR0M電可擦除存儲器單元、EPROM存儲器單元、rtdcConf實時數(shù)據(jù)庫單元、fileBlock文件存貯單元、RECblock大量數(shù)據(jù)記錄存儲單元，指令單元包括邏輯指令、數(shù)據(jù)傳送指令、堆棧指令、運算指令、移位指令、比較指令、挑轉(zhuǎn)指令、節(jié)能指令、數(shù)據(jù)庫指令、通信指令、時鐘指令、調(diào)試指令等，還包括狀態(tài)指示、存儲卡、硬件安全鎖、實時數(shù)據(jù)庫、實時時鐘、PLC系統(tǒng)模塊，CPU模塊還提供高速并行擴展總線，用于連接各種IO模塊， RS485接口用于連接總線外設，B2總線接口外部連接動力控制總線IO模塊，以太網(wǎng)網(wǎng)絡接口用于物聯(lián)網(wǎng)通信、用戶程序、數(shù)據(jù)的上載、下載和系統(tǒng)調(diào)試。如圖3所示，所示PLC系統(tǒng)模塊采用微型操作系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)下設有網(wǎng)絡驅(qū)動程序、無線IO驅(qū)動程序、B5總線驅(qū)動程序、RS485總線驅(qū)動程序、并行總線驅(qū)動程序、文件系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)等各種底層硬件的驅(qū)動程序，在操作系統(tǒng)之上設有實時數(shù)據(jù)庫、指令庫以及仿真調(diào)試服務，PLC系統(tǒng)模塊的最上層設置虛擬機，用戶的PLC程序運行在plcVM虛擬計算機上；采用虛擬計算技術，可使任意底層的異構軟硬件系統(tǒng)經(jīng)過虛擬計算機的處理，對用戶層形成標準一致的計算環(huán)境，這樣就可能使PLC程序在不同品牌、不同廠家、不同型號的PLC 上運行，就象JAVA程序一樣，一次編譯，到處運行本項目的PLC采用VM技術為行業(yè)PLC程序的標準化提供樣板案例。如圖4所示，所示節(jié)能指令主要包括能量需求級別分析指令、用能級別調(diào)整系數(shù)分析指令和用能級別調(diào)整指令，能量需求級別分析指令輸入連接設置值、檢測值、設備類型，通過能量需求級別分析指令對設置值、檢測值、設備類型進行分析，得出能耗需求級別， 能量需求級別分析指令輸出接入用能級別調(diào)整指令，將能耗需求級別發(fā)送到用能級別調(diào)整指令；所述用能級別調(diào)整系數(shù)分析指令輸出接入能量總供應值、能量價格區(qū)間、能量使用率值，用能級別調(diào)整系數(shù)分析指令通過能量總供應值、能量價格區(qū)間、能量使用率值分析出能級調(diào)整系數(shù)，用能級別調(diào)整系數(shù)分析指令輸出接入用能級別調(diào)整指令，將能級調(diào)整系數(shù)發(fā)送到用能級別調(diào)整指令，用能級別調(diào)整指令根據(jù)能量需求級別、能級調(diào)整系數(shù)做處調(diào)整指令，并最終發(fā)出用能級別；具體工作時，用能需求分析指令根據(jù)工藝的設置值和狀態(tài)檢測值結合設備工藝類型計算出設備即時的能量需求級別；能級調(diào)整系數(shù)分析指令根據(jù)總能源的供應值和當前能源的消耗比率，結合當前的能源價格區(qū)間計算出總體的能級調(diào)整系數(shù)，當能源緊張或價格居高位時調(diào)整系數(shù)為負數(shù)，當能源充?；騼r格低位時為正數(shù)；用能級別調(diào)整指令根據(jù)設備對能源需求的第三方許可和自身對能源的需求級別，結合總的能級調(diào)整系數(shù)對自身的用能狀態(tài)進行最終調(diào)整計算，得出設備的最終用能級別，用于控制設備的加載和卸載。這樣既保證設備的正常工藝功能，又使整個系統(tǒng)的總能耗和總費用維持在較低的水平。節(jié)能指令的工作原理是，將用能設備的用能需求根據(jù)設備的具體工藝狀態(tài)分為 0-5級，級別越高說明對能源的需求越強烈。根據(jù)總體能量的供應狀況和能源價格峰谷區(qū)間計算總體的能級調(diào)整系數(shù)，用能設備根據(jù)能級調(diào)整系數(shù)調(diào)整設備自身的用能級別，最終輸出用能級別，去控制設備的運行狀態(tài)。實現(xiàn)各個設備根據(jù)自身的運行狀況和能源的總體供應狀況調(diào)整自身的運行，當總體能源供應緊張或能源價格高位時，主動調(diào)低自身需求，自發(fā)的讓度高級別需求的設備，保證高級別需求設備的用能和節(jié)約成本，當總體能源供應充足或能源價格低位時，低級別設備亦可投入運行，從而實現(xiàn)既降低用能成本，又降低對能源的峰值需求，自覺實現(xiàn)移峰填谷的目的，降低整個能源供應系統(tǒng)的壓力，實現(xiàn)節(jié)能控制功能。如圖5所示，所示實時數(shù)據(jù)庫主要包括分布式實時數(shù)據(jù)庫、中央實時數(shù)據(jù)庫，分布式實時數(shù)據(jù)庫輸入接入實時數(shù)據(jù)庫配置，分布式實時數(shù)據(jù)庫輸入、輸出連接到中央實時數(shù)據(jù)庫，工作時，分布式實時數(shù)據(jù)庫與中央實時數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)變量的讀、讀應答，寫、寫應答，預定、預定應答、定時數(shù)據(jù)通告、數(shù)值變化COV通告服務進行數(shù)據(jù)互換，還可根據(jù)實時數(shù)據(jù)庫連接配置參數(shù)實現(xiàn)PLC對分布于其他PLC或中央實時數(shù)據(jù)庫的第三方實時數(shù)據(jù)庫發(fā)起讀、寫、預定操作，并接收應答和通告，從而使分布式實時數(shù)據(jù)庫變量的瞬間同步更新。本具體實施方式
只是本實用新型的優(yōu)選實施例，并不能對本實用新型進行限定， 具體各項權利保護范圍由權利要求書限定。
權利要求1.一種物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)，其特征在于包括電源模塊、CPU模塊、開關輸入IO模塊、開關輸出IO模塊、模擬輸入IO模塊、模擬輸出IO模塊、混合IO模塊、專用IO模塊、動力控制總線擴展模塊、動力控制總線模塊、動力控制總線、并行擴展總線，所述電源模塊串聯(lián)到CPU模塊用于為整個系統(tǒng)提供電源，開關輸入IO模塊、開關輸出IO模塊、模擬輸入IO 模塊、模擬輸出IO模塊、混合IO模塊、專用IO模塊、遠程動力控制擴展模塊通過高速并行總線并聯(lián)在CPU模塊上，動力控制總線模塊通過串行動力控制總線串聯(lián)到遠程動力控制擴展模塊，遠程動力控制擴展模塊上還串聯(lián)無線遠程IO擴展模塊，無線遠程IO擴展模塊通過無線連接到無線遠程IO模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)，其特征在于所述CPU模塊用于采集開關輸入IO模塊、開關輸出IO模塊、模擬輸入IO模塊、模擬輸出IO模塊、混合IO模塊、 專用IO模塊的輸入、輸出狀態(tài)，通過可編程序運算和以太網(wǎng)、RS485串行總線通信處理，輸出結果狀態(tài)到開關輸出IO模塊和模擬輸出IO模塊，開關輸入IO模塊用于采集開關量的狀態(tài)信號，開關輸出IO模塊用于輸出開關量的控制信號，模擬輸入IO模塊用于采集模擬量的測量信號，模擬輸出IO模塊用于輸出模擬量的控制信號，混合IO模塊用于既有輸入采集信號又有控制輸出信號功能的模塊，專用IO模塊用于電氣火災、能量計量、高速計數(shù)等專用輸入、輸出模塊，遠程總線擴展模塊用于控制系統(tǒng)的高速并行總線到串行的動力控制總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換，動力控制總線模塊用于遠程的各種IO輸入輸出狀態(tài)采集和控制，所示遠程無線IO擴展模塊用于控制系統(tǒng)的高速并行總線到遠程無線IO的網(wǎng)關協(xié)議轉(zhuǎn)換，遠程無線IO 模塊用于遠程的各種IO輸入輸出狀態(tài)采集、控制和無線通信。
3.根據(jù)權利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)，其特征在于所述動力控制總線模塊通過串行動力控制總線串連在一起，動力控制總線模塊有多個輸入輸出組合，每個總線模塊有一個地址，動力控制擴展模塊通過動力控制總線模塊的地址對動力控制總線模塊進行通信。
專利摘要本實用新型公開了一種物聯(lián)網(wǎng)可編程控制系統(tǒng)，包括電源模塊、CPU模塊、開關輸入IO模塊、開關輸出IO模塊、模擬輸入IO模塊、模擬輸出IO模塊、混合IO模塊、專用IO模塊、動力控制總線擴展模塊、動力控制總線模塊、動力控制總線、并行擴展總線，所述電源模塊串聯(lián)到CPU模塊，開關輸入IO模塊、開關輸出IO模塊、模擬輸入IO模塊、模擬輸出IO模塊、混合IO模塊、專用IO模塊、遠程動力控制擴展模塊通過高速并行總線并聯(lián)在CPU模塊上，動力控制總線模塊通過串行動力控制總線串聯(lián)到遠程動力控制擴展模塊，遠程動力控制擴展模塊上還串聯(lián)無線遠程IO擴展模塊，無線遠程IO擴展模塊通過無線連接到無線遠程IO模塊。
文檔編號G05B19/418GK202058013SQ201020686679
公開日2011年11月30日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
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