PLC输出数据刷新、读写与时序控制器制造技术

一种PLC输出数据刷新、读写与时序控制器，包括命令和地址控制模块、32入4位出存储器、4入32位出存储器、数据传送控制模块、PLC输出映像存储器、数据锁存器与输出端口和脉冲发生器；该控制器应用FPGA设计硬连接控制电路，在内部时序脉冲控制下自主完成输出数据刷新、读写数据命令的操作；在执行数据写入或读出命令时，1个WR信号写入命令和输出软元件Y编号和Y组值；写入命令的第2个WR信号写入数据，控制器按照4位一组数据逐一存储到PLC输出映像存储器；数据读出命令按照4位一组数据组织，发出读出请求信号，系统响应发出RD信号读出数据。该控制器充分利用FPGA并行操作的功能，能自主完成读出和写入数据的操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种PLC输出数据刷新、读写与时序控制器，尤其涉及一种基于FPGA并行操作控制的特点，应用FPGA设计硬连接控制电路组成的PLC输出数据刷新、读写与时序控制器。
技术介绍
PLC的开关量输出端口的控制主要采用输出锁 存器的输出端与输出驱动电路连接，输出锁存器的输入端与输出映像存储器的输出端连接，在PLC输出刷新过程中将输出映像存储器的每个位单元的内容传输给输出锁存器相对应的位单元中；PLC在用户程序执行过程中对输出映像存储器进行读和写操作，对于以4个输出软元件为单位组成一组信息，类似于K3Y4，共有3组信息，即Υ4 Υ7 ；Υ8^Υ11 ;Υ12 Υ15组成12位信息，数据线的最低位DO为Υ4的值；在应用ARM微处理器作为PLC控制核心的系统中，在执行读取这类数据信息的指令时，根据PLC执行操作数类型从输出映像存储器读出8位、16位或32位输出信息，然后在处理子程序中按照指令的要求左移以4为倍数的若干位数据，即将数据信息的首个软元件信息左移至DO位，再将高位不需要的数据位清O ;在执行写入这类数据信息的指令时，需要从输出映像存储器读出8位、16位或32位输出信息暂存在一个寄存器中，然后在处理子程序中按照指令的要求将该寄存器需要写入的信息位清0，保留不需要修改的所有位的信息，再将待写入的信息暂存在另一个寄存器中，并右移以4为倍数的若干位数据，即将待写入数据信息的首个软元件信息右移至到相对应的位，再将高位和低位不需要的数据位清O，然后两个寄存器内容进行或运算，最后传输给输出映像存储器；这样，在PLC执行读取和写入这类数据信息的指令的情况下，应用ARM微处理器作为PLC控制核心的系统中，PLC其处理过程需要执行多条ARM指令，对PLC执行用户程序的速度产生影响，不利于提高PLC执行用户程序的速度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够实现并行操作的PLC输出数据刷新、读写与时序控制器；采用该控制器可以实现PLC在执行读取这类数据信息命令时，向PLC输出数据刷新、读写与时序控制器发送一个脉冲写入读取这类数据信息的命令、输出软元件Y编号和Y组值，在控制器内部产生的时序脉冲作用下，自主按照命令要求完成数据的组织，然后控制器向系统发出数据读出请求，系统响应数据读出请求，向控制器发出读脉冲，32位数据即可读入PLC系统；PLC执行写入这类数据信息命令时，一个脉冲写入这类数据信息写入的命令、写入软元件Y编号和Y组值，一个脉冲写入需要写入的32位数据，然后在内部时序脉冲的作用下，自主按照命令要求完成数据写入输出映像存储器的过程；充分应用FPGA的并行操作处理功能，减少了 PLC的微处理器对这类数据读写操作处理的时钟个数，进而大大地提高PLC执行用户程序的速度。解决上述技术问题的技术方案是一种PLC输出数据刷新、读写与时序控制器，包括命令和地址控制模块、32入4位出存储器、4入32位出存储器、数据传送控制模块、PLC输出映像存储器、数据锁存器与输出端口和脉冲发生器； 所述命令和地址控制模块分别与32入4位出存储器、4入32位出存储器、数据传送控制模块、PLC输出映像存储器、数据锁存器与输出端口和脉冲发生器连接； 所述32入4位出存储器还与数据传送控制模块和PLC输出映像存储器连接； 所述4入32位出存储器还与数据传送控制模块和PLC输出映像存储器连接； 所述数据传送控制模块还与PLC输出映像存储器和脉冲发生器连接； 所述PLC输出映像存储器还与数据锁存器与输出端口连接； 所述命令和地址控制模块当系统地址总线的地址值是PLC输出数据刷新、读写与时序控制器的地址值，所述命令和地址控制模块在系统WR信号的作用下，存储命令字经译码输出命令信号，存储输出软元件Y编号和Y组值并予以输出，控制脉冲发生器的启动或复位操作，向32入4位出存储器发出写入32位数据信号，或者向4入32位出存储器发出读出32位数据信号；所述命令和地址控制模块的所有命令输出信号为“O”有效； 所述32入4位出存储器在执行数据信息写入命令阶段，在命令和地址控制模块输出32位数据写入信号作用下，将系统数据总线的32位数据存储在32入4位出存储器中，在时序脉冲的控制下，将Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一存储到PLC输出映像存储器中； 所述4入32位出存储器在执行数据信息读取命令阶段，在时序脉冲的控制下，将Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一存入所述4入32位出存储器中；在系统RD信号的作用下，将32位数据传输到系统数据总线上； 所述数据传送控制模块在执行数据信息写入命令阶段，在时序脉冲的控制下，按照Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一从32入4位出存储器中读出并存储到PLC输出映像存储器中；在执行数据信息读取命令的过程中，按照Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一从PLC输出映像存储器中读出并存储到4入32位出存储器中； 所述数据传送控制模块将Y编号的高m位作为4位一组数据的首地址，Y组值作为4位一组数据的个数；当Y组值减少到O时，表明以4位为一组数据的读写操作完成，所述数据传送控制模块向命令和地址控制模块发出数据读写操作复位信号； 所述PLC输出映像存储器在执行数据信息写入命令阶段，以Y编号的高m位作为4位数据的首地址，按照Y组值逐一存储4位为一组的数据；在执行数据信息读取命令阶段，以Y编号的高m位作为4位数据的首地址，按照Y组值逐一输出4位数据； 所述数据锁存器与输出端口用于锁存PLC输出信息，驱动PLC外部负载； 所述脉冲发生器作为PLC输出数据刷新、读写与时序控制器的内部时序控制模块；脉冲发生器被启动工作后，首先发出脉冲①，然后按照顺序循环发出脉冲②，脉冲③，脉冲④，直到脉冲发生器被复位，其中，脉冲④作为循环启动信号；上述m的取值范围是:m为3、4或5。其进一步技术方案是所述命令和地址控制模块包括模块地址识别器、命令寄存器、操作特征译码器、+1计数器、非门、与门I、与门II、与门III、与门IV、或门I、或门II、或门III和或门IV ;模块地址识别器的模块地址输入端与系统地址总线连接，如果系统地址总线的地址值是本模块的地址值，模块地址识别器输出的CS信号为“0”，否则为“ I ” ;模块地址识别器的CS信号输出端分别与命令寄存器的使能端，+1计数器的使能端，非门的输入端和或门IV的一个输入端连接； 命令寄存器的复位输入端和与门I的输出端连接；数据总线输入输出端与系统数据总线连接，获得命令和PLC输出软元件Y编号、Y组值信息；写入脉冲输入端与+1计数器的WRl输出端连接；当复位端信号为“1”，在+1计数器的WRl输出端从“I”一“O”信号的作用下，将系统数据总线的信息存储在命令寄存器；当复位端信号为“O”，则复位命令寄存器；命令寄存器被复位时，输出全部为“O”;命令寄存器的操作特征编码输出端与操作特征译码器的操作编码输入端连接，输出命令编码信息，组值输出端与数据传送控制模块连接；Y编号高m位输出端与数据传送控制模块连接； 操作特征译码器的命令输出端与数据传送控制模块，PLC输出映像存储器和数据锁存器与输出端口连接；复位命令输出端和与门II的一个输入端连接；数据信息读取命令输出端分别和与门III本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PLC输出数据刷新、读写与时序控制器，其特征在于：该控制器包括命令和地址控制模块（Ⅰ）、32入4位出存储器（Ⅱ）、4入32位出存储器（Ⅲ）、数据传送控制模块（Ⅳ）、PLC输出映像存储器（Ⅴ）、数据锁存器与输出端口（Ⅵ）和脉冲发生器（Ⅶ）；所述命令和地址控制模块（Ⅰ）分别与32入4位出存储器（Ⅱ）、4入32位出存储器（Ⅲ）、数据传送控制模块（Ⅳ）、PLC输出映像存储器（Ⅴ）、数据锁存器与输出端口（Ⅵ）和脉冲发生器（Ⅶ）连接；所述32入4位出存储器（Ⅱ）还与数据传送控制模块（Ⅳ）和PLC输出映像存储器（Ⅴ）连接；所述4入32位出存储器（Ⅲ）还与数据传送控制模块（Ⅳ）和PLC输出映像存储器（Ⅴ）连接；所述数据传送控制模块（Ⅳ）还与PLC输出映像存储器（Ⅴ）和脉冲发生器（Ⅶ）连接；？？？？所述PLC输出映像存储器（Ⅴ）还与数据锁存器与输出端口（Ⅵ）连接；？所述命令和地址控制模块（Ⅰ）当系统地址总线的地址值是PLC输出数据刷新、读写与时序控制器的地址值，所述命令和地址控制模块（Ⅰ）在系统WR信号的作用下，存储命令字经译码输出命令信号，存储输出软元件Y编号和Y组值并予以输出，控制脉冲发生器（Ⅶ）的启动或复位操作，向32入4位出存储器（Ⅱ）发出写入32位数据信号，或者向4入32位出存储器（Ⅲ）发出读出32位数据信号；所述命令和地址控制模块（Ⅰ）的所有命令输出信号为“0”有效；所述32入4位出存储器（Ⅱ）在执行数据信息写入命令阶段，在命令和地址控制模块（Ⅰ）输出32位数据写入信号作用下，将系统数据总线的32位数据存储在32入4位出存储器（Ⅱ）中，在时序脉冲的控制下，将Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一存储到PLC输出映像存储器（Ⅴ）中；所述4入32位出存储器（Ⅲ）在执行数据信息读取命令阶段，在时序脉冲的控制下，将Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一存入所述4入32位出存储器（Ⅲ）中；在系统RD信号的作用下，将32位数据传输到系统数据总线上；所述数据传送控制模块（Ⅳ）在执行数据信息写入命令阶段，在时序脉冲的控制下，按照Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一从32入4位出存储器（Ⅱ）中读出并存储到PLC输出映像存储器（Ⅴ）中；在执行数据信息读取命令的过程中，按照Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一从PLC输出映像存储器（Ⅴ）中读出并存储到4入32位出存储器（Ⅲ）中；？所述数据传送控制模块（Ⅳ）将Y编号的高m位作为4位一组数据的首地址，Y组值作为4位一组数据的个数；当Y组值减少到0时，表明以4位为一组数据的读写操作完成，所述数据传送控制模块（Ⅳ）向命令和地址控制模块（Ⅰ）发出数据读写操作复位信号；所述PLC输出映像存储器（Ⅴ）在执行数据信息写入命令阶段，以Y编号的高m位作为4位数据的首地址，按照Y组值逐一存储4位为一组的数据；在执行数据信息读取命令阶段，以Y编号的高m位作为4位数据的首地址，按照Y组值逐一输出4位数据；所述数据锁存器与输出端口（Ⅵ）用于锁存PLC输出信息，驱动PLC外部负载；所述脉冲发生器（Ⅶ）作为PLC输出数据刷新、读写与时序控制器的内部时序控制模块；脉冲发生器（Ⅶ）被启动工作后，首先发出脉冲①，然后按照顺序循环发出脉冲②，脉冲③，脉冲④，直到脉冲发生器（Ⅶ）被复位，其中，脉冲④作为循环启动信号；上述m的取值范围是：m为3、4或5。...

【技术特征摘要】
1.一种PLC输出数据刷新、读写与时序控制器，其特征在于该控制器包括命令和地址控制模块(I )、32入4位出存储器(11)、4入32位出存储器(III)、数据传送控制模块(IV)、PLC输出映像存储器(V)、数据锁存器与输出端口(VI)和脉冲发生器(VD ； 所述命令和地址控制模块(I )分别与32入4位出存储器(II)、4入32位出存储器(III)、数据传送控制模块(IV)、PLC输出映像存储器(V )、数据锁存器与输出端口(VI)和脉冲发生器(νπ)连接； 所述32入4位出存储器(II)还与数据传送控制模块(IV)和PLC输出映像存储器(V)连接； 所述4入32位出存储器(III)还与数据传送控制模块(IV)和PLC输出映像存储器(V)连接； 所述数据传送控制模块(IV)还与PLC输出映像存储器(V)和脉冲发生器(YD)连接； 所述PLC输出映像存储器(V)还与数据锁存器与输出端口(VI)连接； 所述命令和地址控制模块(I )当系统地址总线的地址值是PLC输出数据刷新、读写与时序控制器的地址值，所述命令和地址控制模块(I )在系统WR信号的作用下，存储命令字经译码输出命令信号，存储输出软元件Y编号和Y组值并予以输出，控制脉冲发生器(νπ)的启动或复位操作，向32入4位出存储器(II)发出写入32位数据信号，或者向4入32位出存储器(III)发出读出32位数据信号；所述命令和地址控制模块(I )的所有命令输出信号为“O”有效； 所述32入4位出存储器(II)在执行数据信息写入命令阶段，在命令和地址控制模块(I )输出32位数据写入信号作用下，将系统数据总线的32位数据存储在32入4位出存储器(II)中，在时序脉冲的控制下，将Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一存储到PLC输出映像存储器(V)中； 所述4入32位出存储器(III)在执行数据信息读取命令阶段，在时序脉冲的控制下，将Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一存入所述4入32位出存储器(III)中；在系统RD信号的作用下，将32位数据传输到系统数据总线上； 所述数据传送控制模块(IV)在执行数据信息写入命令阶段，在时序脉冲的控制下，按照Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一从32入4位出存储器(II)中读出并存储到PLC输出映像存储器(V)中；在执行数据信息读取命令的过程中，按照Y编号和Y组值所规定的4位一组数据逐一从PLC输出映像存储器(V)中读出并存储到4入32位出存储器(III)中； 所述数据传送控制模块(IV)将Y编号的高m位作为4位一组数据的首地址，Y组值作为4位一组数据的个数；当Y组值减少到O时，表明以4位为一组数据的读写操作完成，所述数据传送控制模块(IV)向命令和地址控制模块(I )发出数据读写操作复位信号； 所述PLC输出映像存储器(V)在执行数据信息写入命令阶段，以Y编号的高m位作为4位数据的首地址，按照Y组值逐一存储4位为一组的数据；在执行数据信息读取命令阶段，以Y编号的高m位作为4位数据的首地址，按照Y组值逐一输出4位数据； 所述数据锁存器与输出端口(VI)用于锁存PLC输出信息，驱动PLC外部负载； 所述脉冲发生器(YD)作为PLC输出数据刷新、读写与时序控制器的内部时序控制模块；脉冲发生器(νπ)被启动工作后，首先发出脉冲①，然后按照顺序循环发出脉冲②，脉冲③，脉冲④，直到脉冲发生器(νπ)被复位，其中，脉冲④作为循环启动信号；上述m的取值范围是m为3、4或5。2.如权利要求I所述的PLC输出数据刷新、读写与时序控制器，其特征在于所述命令和地址控制模块(I )包括模块地址识别器(I)、命令寄存器(2)、操作特征译码器(3)、+1计数器(4)、非门(5)、与门I (6)、与门11(7)、与门111(8)、与门IV(9)、或门I (10)、或门II(11)、或门111(12)和或门IV(13);模块地址识别器(I)的模块地址输入端与系统地址总线连接，如果系统地址总线的地址值是本模块的地址值，模块地址识别器(I)输出的CS信号为“0”，否则为“I”;模块地址识别器(I)的CS信号输出端分别与命令寄存器(2)的使能端，+1计数器(4)的使能端，非门(5)的输入端和或门IV(13)的一个输入端连接； 命令寄存器(2)的复位输入端和与门I (6)的输出端连接；数据总线输入输出端与系统数据总线连接，获得命令和PLC输出软元件Y编号、Y组值信息；写入脉冲输入端与+1计数器(4)的WRl输出端连接；当复位端信号为“1”，在+1计数器(4)的WRl输出端从“I”一 “O”信号的作用下，将系统数据总线的信息存储在命令寄存器(2);当复位端信号为“0”，则复位命令寄存器(2);命令寄存器(2)被复位时，输出全部为“O”;命令寄存器(2)的操作特征编码输出端与操作特征译码器(3)的操作编码输入端连接，输出命令编码信息；Y组值输出端与数据传送控制模块(IV)连接；Υ编号高m位输出端与数据传送控制模块(IV)连接； 操作特征译码器(3)的命令输出端与数据传送控制模块(IV)，PLC输出映像存储器(V)和数据锁存器与输出端口(VI)连接；复位命令输出端和与门II (7)的一个输入端连接；数据信息读取命令输出端分别和与门111(8)的一个输入端、或门II (11)的一个输入端连接；数据信息写入命令输出端和或门111(12)的一个输入端连接；输出刷新命令输出端和与门I(6)的一个输入端连接；当命令寄存器(2)被复位输出全部为“0”，则操作特征译码器(3)的4个命令输出端所有的信号为“I” ；当命令寄存器(2)输出为有效命令信息时，则操作特征译码器(3)的4个命令输出端中有一个命令输出端为“0”，其它3个命令输出端为“I” ； +1计数器(4)的复位端和非门(5)的输出端连接，计数输入端与系统WR信号连接，复位端输入为“I”时，在WR脉冲信号作用下，+1计数器(4)进行+1操作，第一个+1操作输出WRl，其值从“ I ” 一 “ O ” ;第二个WR计数脉冲使得WRl从“ O ” 一 “ I ”，WR2从“ I ” 一 “ O ” ;如果模块不被选中，+1计数器(4)被复位，WRl和WR2为“I”状态；+1计数器(4)的WR2输出端和或门111(12)的一个输入端连接； 非门(5)的输出端还和或门I (10)的一个输入端连接； 与门I (6)的另一个输入端和或门I (10)的输出端连接，第三个输入端与数据传送控制模块(IV)连接； 与门II (7)的另一个输入端与系统复位信号线连接；输出端分别和或门I (10)的一个输入端，与门111(8)的一个输入端，PLC输出映像存储器(V)，数据锁存器与输出端口(VI)和数据传送控制模块(IV)连接，与门II (7)的输出作为命令和地址控制模块(I )的模块复位命令输出％5 ; 与门111(8)的另一个输入端和或门111(12)的输出端连接；输出端与脉冲发生器(YD)连接，与门111(8)的输出作为命令和地址控制模块(I )的启动信号输出端； 与门IV (9)的二个输入端分别和或门I (10)的输出端及数据传送控制模块(IV)连接；输出端与脉冲发生器(νπ)连接；与门IV(9)的输出作为命令和地址控制模块(I )的复位脉冲发生器信号输出端； 或门I (10)的另一个输入端与脉冲②输出端连接；或门I (10)输出信号为“O”时，复位命令寄存器(2)和脉冲发生器Vn ； 或门II (11)的另一个输入端和数据传送控制模块(IV)连接；输出端作为命令和地址控制模块(I )的读出请求信号输出端与系统总线连接，输出端由“I”一 “O”向系统发出读出请求； 或门111(12)的输出端还与32入4位出存储器(II)连接，或门111(12)的输出作为命令和地址控制模块(I )的32位数据写入信号输出； 或门IV(13)的另一个输入端与系统RD信号线连接；输出端与4入32位出存储器(III)连接；或门IV(13)的输出作为命令和地址控制模块(I )的32位数据读出信号输出；上述m的取值范围是:m为3、4或5。3.如权利要求I所述的PLC输出数据刷新、读写与时序控制器，其特征在于所述32入4位出存储器(II )的32位数据输入端与系统数据总线连接；4位数据输出端与PLC输出映像存储器(V )连接；4位数据地址输入端与数据传送控制模块(IV)连接，4位数据地址输入端输入3位地址值；32位数据写入信号输入端和或门111(12)输出端连接。4.如权利要求I所述的一种PLC输出数据刷新、读写与时序控制器，其特征在于所述4入32位出存储器(III)的4位数据输入端与PLC输出映像存储器(V)连接；32位数据输出端与系统数据总线连接；4位数据地址输入端与数据传送控制模块(IV)连接，4位数据地址输入端输入3位地址值；4位数据写入信号输入端与数据传送控制模块(IV)连接；32位数据读出信号输入端和或门IV (13 )输出端连接。5.如权利要求I所述的PLC输出数据刷新、读写与时序控制器，其特征在于所述数据传送控制模块(IV)包括地址计数器I (14)、地址计数器II (15)、-I计数器(16)、与门V(17)、与门VK18)、或门V(19)、或门VK20)、或门VD(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡启仲，李克俭，潘绍明，蒋玉新，余玲，张炜，黄丽敏，
申请(专利权)人：广西工学院，
类型：发明
国别省市：