本公開涉及一種可編程邏輯控制器(PLC)系統(tǒng)，并且更特別地，涉及一種PLC系統(tǒng)，其被配置為當來自電力模塊的電源被中斷時通過輔助電源來執(zhí)行用戶數(shù)據(jù)的備份。

背景技術：

以前，工廠系統(tǒng)已經(jīng)通過單獨地控制機器或裝置進行操作。然而，現(xiàn)代工業(yè)變得越來越復雜和多樣化，并且因此這樣的系統(tǒng)需要相應地被改變。為了支持復雜的系統(tǒng)并且安全地操作主要設備，需要額外裝置。作為這樣的裝置之一，PLC系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到在工業(yè)場所處直接控制線路。

PLC是這樣的電子裝置，其被配置為使用可編程存儲器并控制各種類型的機器或處理器以通過數(shù)字或模擬輸入/輸出模塊來執(zhí)行專門的功能，例如邏輯、順序、定時、計數(shù)、計算等。

隨著工業(yè)自動化，PLC通常是最基本的控制器，并且是一般用于工廠、建筑等中的設備自動化的系統(tǒng)。在其早期階段，PLC系統(tǒng)執(zhí)行簡單的和基本的計算。當今，PLC系統(tǒng)不僅執(zhí)行復雜的應用計算，還形成工業(yè)網(wǎng)絡，從而滿足領域處的各種需求。

如圖1中所示出的，傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)10包括單個基部102、電力模塊104、CPU模塊106、通信模塊108、I/O模塊110和其他模塊112?；?02一般可以在其上安裝單個電力模塊104和CPU模塊106。進一步地，基部102可以在其上在該基部可允許通信模塊108、I/O模塊110和其他模塊112被安裝的空間范圍內(nèi)安裝它們。此外，單個基部102可以在其上安裝單個電力模塊104，意味著取決于可以從電力模塊104供應的電力而限制在基部102上安裝的模塊的數(shù)量。

圖2示出了被包括在傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)中的CPU模塊的配置。

被包括在傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)中的CPU模塊106供應有來自電力模塊的電力以用于操作。被包括在CPU模塊106中的微控制器單元(MCU)208對另一個模塊執(zhí)行控制功能，以及各種計算功能，并且執(zhí)行管理用戶數(shù)據(jù)的功能。這樣的功能可以由從電力模塊104供應的電力來執(zhí)行，其中如果電力模塊104中發(fā)生異常，則來自電力模塊104的電力供應可能被中斷。

當來自電力模塊104的電力供應被中斷時，MCU 208控制開關單元204替代輔助電源202作為電源。因此，MCU 208和SRAM 206以在輔助電源202上累積的電力來供應。MCU 208執(zhí)行將MCU 208中存儲的用戶數(shù)據(jù)備份至SRAM206中的操作。

順便說一句，根據(jù)如圖2中所示出的傳統(tǒng)技術，二次電池例如鋰離子電池通常用作輔助電源202。然而，這樣的二次電池具有問題在于，其充電時間段長并且其壽命短。

進一步地，雖然在如圖2中所示出的傳統(tǒng)技術中，使用低速存儲器例如SRAM，但是當使用高速存儲器例如閃速存儲器時，需要更高的電力以用于存儲器的操作。然而，二次電池例如鋰離子電池有問題在于，由于容量的限制而造成難以為高速存儲器提供用于操作的足夠電力。

此外，二次電池有可能在其重復充電和放電的過程中爆炸。

技術實現(xiàn)要素：

本公開的一個方面是提供一種PLC系統(tǒng)，當在所述PLC系統(tǒng)的電力模塊中發(fā)生異常時能夠在減少用于緊迫性地供應電力的輔助電源的充電時間段的同時供應更多電力。

本公開的另一個方面是提供一種PLC系統(tǒng)，具有能夠減少由于爆炸而可能引起的事故的可能性的輔助電源，同時具有更長壽命。

本公開的又一個方面是提供一種PLC系統(tǒng)，當由于在PLC系統(tǒng)的電力模塊中異常發(fā)生而造成應該執(zhí)行數(shù)據(jù)的備份時能夠更快速地和更安全地備份數(shù)據(jù)。

本公開的其他目的不限于上面描述的目的，并且其他目的和優(yōu)點可以由參照本公開的實施例描述的下面的描述而領會。進一步地，將容易領會的是，本公開的目的和優(yōu)點可以由在附屬權利要求中詳述的方法及其組合而實現(xiàn)。

根據(jù)本公開的一個方面，一種通過從電力模塊接收電力來操作的PLC系統(tǒng)包括：存儲器單元，其被配置為當來自所述電力模塊的電力供應被中斷時將在MCU中存儲的用戶數(shù)據(jù)備份至所述存儲器單元；電容器，其被配置為由所述電力模塊進行充電，并且當從所述電力模塊至所述MCU的電力被中斷時將累積的電力供應至所述存儲器單元；可變電阻器單元，其被連接在所述電力模塊與所述電容器之間；以及開關單元，其被配置為將取決于從所述電力模塊供應的電力的狀態(tài)而可選地將所述電力模塊或所述電容器連接至所述存儲器單元。

根據(jù)本公開的一個實施例，取決于所述電力模塊的容量靈活地確定所述可變電阻器單元的電阻可以被。

進一步地，根據(jù)本公開的一個實施例，除了對所述電容器充電之外所述PLC系統(tǒng)的另一個操作被限制，直到對所述電容器充電完成為止。

進一步地，根據(jù)本公開的一個實施例的PLC系統(tǒng)還可以包括電壓轉(zhuǎn)換單元，其被配置為耦接在所述電容器與所述開關單元之間，并且將從所述電容器供應的電力的電壓轉(zhuǎn)換為對應于所述存儲器單元所需的電壓。

此外，根據(jù)本公開的一個實施例，即使在來自所述電力模塊的電力供應通過允許所述開關單元將所述電容器耦接至所述存儲器單元而恢復的狀態(tài)中，僅當備份完成時所述開關單元才可以耦接所述電力模塊與所述存儲器單元。

根據(jù)如上所述的本公開，存在優(yōu)點在于：當在所述PLC系統(tǒng)的電力模塊中發(fā)生異常時能夠在減少用于具有緊迫性地供應電力的輔助電源的充電時間段的同時供應更多電力。

根據(jù)本公開，存在另一個優(yōu)點在于：根據(jù)本公開的PLC系統(tǒng)的輔助電源可以減少由于爆炸而可能引起的事故的可能性，同時具有更長壽命。

根據(jù)本公開，存在又一個優(yōu)點在于：當由于在PLC系統(tǒng)的電力模塊中異常發(fā)生而造成應該執(zhí)行數(shù)據(jù)的備份時可以更快速地和更安全地備份數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1示出了傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)的配置；

圖2示出了被包括在傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)中的CPU模塊的配置；并且

圖3示出了根據(jù)本公開的一個實施例的被包括在PLC系統(tǒng)中的CPU模塊的配置。

具體實施方式

上面的目的、特征和優(yōu)點將從參照附圖的詳細描述而變得顯而易見。實施例被足夠詳細地描述以使本領域中的那些技術人員能夠容易地實踐本公開的技術思想。眾所周知的功能或配置的詳細公開可能被省略，以避免不必要地掩蓋本公開的要點。在下文中，本公開的實施例將參照附圖進行詳細描述。貫穿附圖，相同參考數(shù)字指代相同元件。

圖3示出了根據(jù)本公開的一個實施例的被包括在PLC系統(tǒng)中的CPU模塊的配置。

參照圖3，根據(jù)本公開的一個實施例的PLC系統(tǒng)30包括基部302，以及在基部302上安裝的電力模塊304和CPU模塊306。為供參考，除了電力模塊304和CPU模塊306，基部302可以額外地在其上安裝另一個模塊，例如通信模塊或I/O模塊。

電力模塊304生成電力并且將生成的電力供應給CPU模塊306。電力模塊304可以具有取決于其類型的不同容量。

CPU模塊306供應有來自電力模塊304的電力以用于操作。CPU模塊306包括MCU 310和存儲器單元318。MCU 310執(zhí)行PLC系統(tǒng)30的操作所需的各種計算功能以及用于另一個模塊的控制功能，并且還執(zhí)行一些管理用戶數(shù)據(jù)的功能。

存儲器單元318用于在其中存儲PLC系統(tǒng)30的操作所需的各種數(shù)據(jù)。特別地，當由于電力模塊304中異常發(fā)生而造成來自電力模塊304的電力供應被中斷時，用戶數(shù)據(jù)可以在MCU 310的控制下備份至存儲器單元318。

雖然存儲器單元318經(jīng)由示例在圖3中示出為閃速存儲器，但是存儲器單元318的類型不一定限制于此。與低速存儲器例如傳統(tǒng)SRAM進行比較而言，本公開可以通過使用高速存儲器例如閃速存儲器來快速地執(zhí)行備份功能。然而，在使用如本公開中的高速存儲器的情況中，與使用低速存儲器的情況相比而言電力消耗增加。因此，如下面所描述的，本公開采用了電容器，例如超級電容器308，與傳統(tǒng)二次電池相比其可以提供大量電力。

轉(zhuǎn)向圖3，CPU模塊306包括超級電容器308。超級電容器308被耦接至電力模塊304，并且借由充電操作在其上累積從電力模塊304供應的電力。當由于電力模塊304中的異常發(fā)生而造成來自電力模塊304的電力供應被中斷時，超級電容器308可以將累積的電力供應給MCU 310和存儲器單元318。

同時，可變電阻器單元314可以被耦接在超級電容器308與電力模塊304之間。當超級電容器308充電時，大電流即刻地從電力模塊304供應至超級電容器308。因此，流入至超級電容器308中的電流量可以通過耦接在超級電容器308與電力模塊304之間的可變電阻器單元314來調(diào)整。

由于如上所述電力模塊304具有取決于其類型的不同容量，所以可以取決于電力模塊304的容量而靈活地決定可變電阻器單元314的電阻。因此，如果電力模塊304的容量較大，那么可以通過將可變電阻器單元314的電阻改變?yōu)楦碓试S更多電流從電力模塊304流入至超級電容器308中。進一步地，如果電力模塊304的容量較小，那么可以通過將可變電阻器單元314的電阻改變?yōu)楦髞碓试S相對較少的電流從電力模塊304流入至超級電容器308中。因此，根據(jù)可變電阻器單元314的電阻的改變可以最快速地執(zhí)行對超級電容器308充電，并且可以防止超過電力模塊的容量的過電流流入其中。

例如，如圖3中所示出的，可變電阻器單元314可以包括兩個電阻器并且可變電阻器單元314的電阻可以通過取決于電力模塊304的容量而可選地耦接至兩個電阻的任何一個來改變。雖然只有兩個電阻在圖3中被示出為被包括在可變電阻器單元314中，但是根據(jù)實施例的其中電阻器的數(shù)量可以變化。

轉(zhuǎn)至圖3，CPU模塊306包括開關單元316。取決于從電力模塊304供應的電力的狀態(tài)，開關單元316可選地將電力模塊304或超級電容器308耦接至MCU310和/或存儲器單元318。例如，當電力模塊304正常運行時，開關單元316將MCU 310和存儲器單元318耦接至終端A，從而使供應模塊304能夠供應電力給MCU 310和存儲器單元318。相反，當電力模塊304中發(fā)生異常時，開關單元316將MCU 310和存儲器單元318耦接至終端B，從而使超級電容器308能夠供應電力給MCU 310和存儲器單元318。

轉(zhuǎn)至圖3，CPU模塊306還可以包括電壓轉(zhuǎn)換單元312。該電壓轉(zhuǎn)換單元312被耦接在超級電容器308與開關單元316之間。電壓轉(zhuǎn)換單元312用于轉(zhuǎn)換從超級電容器308供應的電壓以對應于MCU 310或存儲器單元318所需的電壓。例如，如果存儲器單元318的操作所需的電壓為5V并且從超級電容器308輸出的電壓為3V，那么電壓轉(zhuǎn)換單元312將從超級電容器308輸出的電壓提高為5V，并且然后將提升的電壓供應給存儲器單元318。

在下文中，根據(jù)本公開的一個實施例的PLC系統(tǒng)30的操作過程的步驟將參照圖3進行描述。

在本公開的一個實施例中，首先執(zhí)行超級電容器308的充電過程以用于在中斷供應時供應電力。MCU 310從超級電容器308接收關于超級電容器308的當前充電率的信息。如果超級電容器308的充電率低于預設參考充電率，那么MCU 310優(yōu)先執(zhí)行對超級電容器308充電，同時限制被包括在PLC系統(tǒng)30中的另一個模塊的操作。此時，伴隨著超級電容器308的充電操作，PLC系統(tǒng)30本質(zhì)所需的基本功能(例如LED的發(fā)光或初始化操作)在沒有顯著消耗電力的情況下根據(jù)需要被特殊地執(zhí)行。

為了對超級電容器308充電，MCU 310將用于釋放連接的開關信號發(fā)送至開關單元316。已經(jīng)接收到開關信號的開關單元316既不耦接至終端A也不耦接至終端B。因此，電力模塊304僅提供電力給超級電容器308。

像這樣，根據(jù)本公開，另一個模塊的正常操作被限制，直到對超級電容器308充電完成為止。因此，從電力模塊304至超級電容器308的電力供應(即充電)務必盡可能快地完成。根據(jù)本公開，為了盡可能快地對超級電容器308充電，如圖3中所示出的可變電阻器單元314可以被耦接在電力模塊304與超級電容器308之間。

在本公開的一個實施例中，電力模塊304可以將關于其電源容量的信息提供給MCU 310。MCU 310可以取決于電力模塊304的電源容量而決定可變電阻器單元314的電阻。如果電力模塊304的容量大，那么MCU 310可以通過將可變電阻器單元314的電阻改變?yōu)楦碓试S更多電流從電力模塊304流入至超級電容器308中。進一步地，如果電力模塊304的容量小，那么MCU 310可以通過將可變電阻器單元314的電阻改變?yōu)楦髞碓试S相對少的電流從電力模塊304流入至超級電容器308中。因此，根據(jù)可變電阻器單元314的電阻的改變可以最快速地執(zhí)行對超級電容器308的充電，并且可以防止超過電力模塊的容量的過電流流入其中。

當對超級電容器308充電完成時，超級電容器308發(fā)送充電完成信號至MCU310。已經(jīng)接收到充電完成信號的MCU 310將用于發(fā)起連接的開關信號發(fā)送至開關單元316。因此，開關單元316將連接終端改變?yōu)榻K端A以暫停用于對超級電容器308充電的電力供應，并且電力模塊304將電力供應給CPU模塊306。

當后來由于電力模塊304中異常發(fā)生而導致電力供應變得不可能時，電力模塊304將在電力供應期間異常已經(jīng)發(fā)生的報警信號發(fā)送至MCU 310。已經(jīng)接收到報警信號的MCU 310發(fā)送用于在連接終端之間切換的開關信號至開關單元316。已經(jīng)接收到開關信號的開關單元316將連接終端從連接終端A改變?yōu)檫B接終端B。因此，MCU 310和存儲器單元318可以被供應有來自超級電容器308的電力。此時，在MCU 310和存儲器單元318所需的電壓與從超級電容器308供應的電壓之間可能存在差別。因此，電壓轉(zhuǎn)換單元312可以轉(zhuǎn)換從超級電容器308供應的電壓以對應于MCU 310和存儲器單元318所需的電壓。

已經(jīng)從電力模塊304接收到報警信號的MCU 310執(zhí)行將在MCU 310中存儲的用戶數(shù)據(jù)備份至存儲器單元318中的操作。這樣的備份操作可以使用由超級電容器308供應的電力來執(zhí)行。

同時，在執(zhí)行備份操作期間，可以恢復電力模塊304以繼續(xù)電力供應。在這種情況中，MCU 310只在用戶數(shù)據(jù)的備份完成后發(fā)送開關信號至開關單元316，并且然后將電力模塊304耦接至MCU 310和存儲器單元318。換句話說，根據(jù)本公開，雖然在由于中斷供應而造成超級電容器308用作電源的狀態(tài)中在執(zhí)行備份中電力模塊304被正常地恢復，但是在不將電源改變?yōu)殡娏δK304的情況下超級電容器308繼續(xù)如此用作電源以為了備份操作的安全起見，直到備份完成為止。這種操作可以防止可能通過替換電源而引起的數(shù)據(jù)丟失的可能性。

根據(jù)本公開另一個實施例的PLC系統(tǒng)包括由從電力模塊供應的電力驅(qū)動的CPU模塊，其中，該CPU模塊包括：MCU，其被配置為執(zhí)行計算和控制功能；存儲器單元，其被配置為在其中存儲與操作相關的各種數(shù)據(jù)；以及電容器，其耦接至該電力模塊。電容器由電力模塊進行充電，并且當來自電力模塊的電力供應被中斷時供應電力給存儲器單元。在此，即使來自電力模塊的電力供應被突然地中斷，存儲器單元也可以由從電容器供應的電力而驅(qū)動，從而防止數(shù)據(jù)丟失。

在不背離本公開的保護范圍和精神的情況下，上面描述的本公開可以由本公開有關領域中的那些技術人員進行各種替代、改變和修改。因此，本公開不限于上述示例性實施例和附圖。