一種面向plc開關量輸出驅動的多點通信數顯儀表的製作方法
2023-04-24 14:58:46
一種面向plc開關量輸出驅動的多點通信數顯儀表的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種面向PLC開關量輸出驅動的多點通信數顯儀表，其硬體由電源、CPU、LED數碼管及其驅動、串行數據接收電路組成。電源的DC/DC變換器為LM2596，CPU為PIC16F873，數碼管為CA5461，數碼管的段碼直接使用CPU的I/O口驅動，並通過電阻限流，數碼管的位碼使用三極體9012驅動。串行數據接收電路使用MCT6高速光耦實現電平變換和增強抗擾能力。軟體實現數顯儀表所需的時序、數據接收和顯示功能。發明的有益效果在於，僅用PLC系統的兩點開關量輸出即可實現PLC系統和多臺數顯儀表的顯示數據傳輸和顯示，簡化了有多參數顯示的一類PLC系統的設計，增強了可維護性，降低了成本。
【專利說明】一種面向PLC開關量輸出驅動的多點通信數顯儀表
【技術領域】
[0001]本發明屬於自動化儀器儀表【技術領域】，涉及一種面向PLC開關量輸出驅動的多點通信數顯儀表。
【背景技術】
[0002]可編程序控制器(PLC)，工業控制微機(主要是IPC)、智能控制儀表和集散控制系統(DCS)/現場總線控制系統(FCS)是工業自動化領域常用的四大類控制設備，其中PLC憑藉其高可靠性和易用性，在工業自動化工程中的應用最為廣泛。中小型PLC系統側重於邏輯控制，一般以指示燈顯示狀態信號。大中型PLC系統融合了邏輯控制、順序控制和過程控制等諸多功能，一般以計算機和觸控螢幕作為顯示設備。但在很多情況下，限於高溫、高溼、多粉塵等惡劣環境因素以及多地點顯示、成本控制等要求，數顯表仍然是PLC系統的重要顯示設備，在PLC系統中獲得了廣泛的應用。
[0003]PLC系統的現有數顯儀表一般有兩種實現方案，其一基於現場總線通信協議，其二是基於PLC開關量輸出點的數顯儀表。
[0004](I)基於現場總線的數顯儀表
[0005]隨著控制系統向開放體系發展，大中型PLC通過掛接或安裝各類現場總線模塊或適配器，都可以支持各類現場總線。與此相適應，數顯儀表只能以某種現場總線和PLC進行顯示數據的傳輸。由於全球的現場總線協議標準沒有完全統一，出現了 FF、ProfibusDP,Lonwork> DeviceNet、Interbus、CC-Link、WorldFIP等主流的現場總線標準並存的格局，基於現場總線的各類PLC數顯儀表僅支持某一類現場總線。
[0006](2)基於PLC開關量輸出點的數顯儀表
[0007]這類數顯儀表不需要PLC提供特定的硬體配置和軟體支持，每臺數顯儀表需要佔用PLC的兩個開關量輸出點，將PLC系統的兩個開關量輸出點分別用作數據信號和時鐘信號，PLC按照數顯儀表約定的時序即可傳輸顯示數據。使用時，每臺數顯儀表可以單獨佔用PLC系統的兩點開關量輸出，也可以η臺數顯儀表佔用PLC系統的(n+1)點開關量輸出，此時多臺數顯儀表共用時鐘信號。
[0008]現有技術存在以下缺陷:
[0009]1.基於現場總線的各類PLC數顯儀表僅支持某一類現場總線，缺乏通用性，用戶在選擇備件時受到制約。PLC系統如果要使用基於某一類現場總線的數顯儀表，則要求用戶必須選用支持該類現場總線的PLC系統；或通過增加適配器或模塊以提供相應的現場總線接口，導致用戶的PLC系統成本增加。
[0010]2.基於PLC開關量輸出點的數顯儀表需要佔用PLC系統的2點開關量輸出或η臺數顯儀表至少佔用n+1點開關量輸出，適用於要求顯示少量參數的場合。當要求顯示的參數比較多，地理位置比較分散時，此時需要佔用PLC系統的開關量輸出點過多，布局的通信線路過多，從而導致PLC系統的複雜化，降低了系統的可維護性。
【發明內容】
[0011]為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提出一種面向PLC開關量輸出驅動的多點通信數顯儀表，僅用PLC系統的兩點開關量輸出即可實現PLC系統和多臺數顯儀表的顯示數據傳輸，並通過數碼管顯示PLC系統的數據或參數，簡化了 PLC系統的設計，增強了可維護性，降低了成本。
[0012]其技術方案如下:
[0013]一種面向PLC開關量輸出驅動的多點通信數顯儀表，其硬體由電源、CPU、LED數碼管及其驅動、串行數據接收電路組成，電源的DC/DC變換器為LM2596，CPU為PIC16F873，數碼管為CA5461，數碼管的段碼直接使用CPU的I/O 口驅動，並通過電阻限流，數碼管的位碼使用三極體9012驅動。串行數據接收電路使用MCT6高速光耦實現電平變換和增強抗擾能力，並通過特有的時序實現顯示數據的傳輸。
[0014]本發明的有益效果在於，可以簡化有多參數顯示需求的一類PLC系統的設計，多臺數顯儀表可以由用戶安裝在不同物理位置上實現多參數的分布顯示，連接PLC系統的多臺數顯儀表僅佔用其兩個輸出點，無需任何協議支持。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是PLC系統和多點通信數顯儀表的互聯方式圖；
[0016]圖2是串行傳輸地址信息和顯示數據的專用時序圖；
[0017]圖3是多點通信數顯儀表硬體電路；
[0018]圖4是串行數據接收程序的流程圖；
[0019]圖5是顯不刷新程序流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。
[0021]1.PLC系統和多點通信數顯儀表的互聯方式
[0022]採取圖1所示的互聯方式。PLC系統和多臺數顯儀表互連僅需使用PLC系統的兩點電晶體輸出類型的開關量，分別用作數據信號線和時鐘信號線。PLC系統的開關量輸出高電平(邏輯「I」)為24V±20%，低電平(邏輯「O」)為2V±20%。滿足工業應用領域最常用的24V電源系統，使用24V邏輯顯著提升了邏輯系統的抗擾門限。
[0023]2.PLC系統和多點通信數顯儀表的數據傳輸時序(通信協議)
[0024]PLC系統按圖2所示的時序串行傳輸地址信息和顯示數據。一個完整的數據幀由起始標誌、8位地址、16位顯示數據和結束標誌(可選)組成。PLC系統按該時序串行發送地址和顯示數據，數顯儀表依據該時序串行接收地址和數據。
[0025]傳輸開始:時鐘信號線為高電平，數據信號線的負跳變啟動一幀信息的傳輸。
[0026]地址和顯示數據的傳輸:時鐘信號線上的正跳變傳輸一位地址信息或數據信息。地址信息為8位，顯示數據信息為16位(4位用於數據顯示的BCD碼或小數點信息)。顯示數據編碼見表I。
[0027]表I顯示數據編碼
[0028]
【權利要求】
1.一種面向PLC開關量輸出驅動的多點通信數顯儀表，其特徵在於，硬體由電源、CPU、LED數碼管及其驅動、串行數據接收電路組成，電源的DC/DC變換器為LM2596，CPU為PIC16F873，數碼管為CA5461，數碼管的段碼直接使用CPU的I/O 口驅動，並通過電阻限流，數碼管的位碼使用三極體9012驅動，串行數據接收電路使用MCT6高速光耦實現電平變換和增強抗擾能力；軟體實現數顯儀表所需的時序、數據接收和顯示。
2.根據權利要求1所述的面向PLC開關量輸出驅動的多點通信數顯儀表，其特徵在於，僅用PLC系統的兩點開關量輸出即可實現PLC系統和多臺數顯儀表的顯示數據傳輸和顯/Jn ο
3.根據權利要求1所述的面向PLC開關量輸出驅動的多點通信數顯儀表，其特徵在於，PLC系統和數顯儀表之間的數據傳輸時序為24V電平，並由傳輸開始、地址傳輸、顯示數據傳輸、傳輸結束，共4個信息段組成。
【文檔編號】G05B19/05GK104007694SQ201410230494
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月28日 優先權日:2014年5月28日
【發明者】胡文金, 葉文, 湯毅, 劉顯榮 申請人:重慶科技學院