PLC输入采集与读取信息映像存储控制器制造技术

一种PLC输入采集与读取信息映像存储控制器，包括PLC输入端口与映像存储模块，命令译码与操作地址信息模块，高速输入位信息控制模块，位信息读取控制模块，数据传输控制模块，数据组合存储模块；该控制器应用FPGA设计硬连接控制电路，在输入采集命令的作用下启动脉冲分配器发出内部时序脉冲，数据传输控制模块在内部时序脉冲控制下自主完成4位一组输入数据的所有数据的组合，按照顺序存储在数据组合存储器中；PLC用户程序执行位输入位信息读取、高速位信息读取和数据读取命令过程中，1个WR信号写入命令和输入元件X编号和X组值；1个RD信号将选中的位信息或选中的数据发送到系统数据总线，提高了PLC执行指令序列的速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种PLC输入采集与读取信息映像存储控制器，尤其涉及一种基于FPGA并行操作电路硬连接的PLC输入采集与FPGA实现读取与存储输入信息控制器。
技术介绍
PLC的输入端口的控制主要采用输入端口与输入调理电路连 接，输入调理电路的输出与映像存储器的输入端连接，映像存储器的数据输出端与PLC系统的数据总线连接，在PLC输入采集阶段的数据采集信号的作用下，将输入端口信息一次读入映像存储器中。在PLC用户程序执行过程中对映像存储器进行读操作，将需要处理的输入位信息所在的字节/字读入PLC处理器中，然后应用软件将该位信息取出来，或需要读入以四位信息为一组的信息或多组以四位信息为一组的信息，同样将需要处理的一组的信息或多组输入信息所在的字节/字读入PLC处理器中，然后应用软件将一组或多组信息取出来；对于高速输入指令的执行是直接将输入信息从输入调理电路输出端口以字节/字的形式读入PLC处理器中，然后应用软件将该位信息取出来；在应用ARM微处理器作为PLC控制核心的系统中，由于ARM没有专门的位处理指令，在PLC执行逻辑运算指令时，从映像存储器中获取包含该软元件信息的整16位或整32位输入信息，然后通过移位方式获得该输入软元件所需位信息参与逻辑运算；高速输入位信息指令的执行需要从输入调理电路输出端口以字节/字的形式读入PLC处理器的寄存器中，通过移位方式获得该输入软元件位信息，应用ARM微处理器作为PLC控制核心的系统，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输入与读取信息映像存储控制电路及其时序控制器；该控制器在内部时序脉冲控制下自主完成4位一组输入数据的组合，按照顺序存储在数据存储器中，PLC用户程序执行输入位信息、高速位信息和数据读取命令过程中，向控制器写入命令、输入元件X编号和X组值，将选中的位信息或数据发送到系统数据总线，能大大提高PLC执行指令序列的速度，以解决已有技术存在的上述问题。解决上述技术问题的技术方案是一种PLC输入采集与读取信息映像存储控制器，包括PLC输入端口与映像存储模块、命令译码与操作地址信息模块、高速输入位信息控制模块、位信息读取控制模块、数据传输控制模块和数据组合存储模块； 所述PLC输入端口与映像存储模块分别与命令译码与操作地址信息模块、高速输入位信息控制模块、位信息读取控制模块和数据传输控制模块连接；所述PLC输入端口与映像存储模块将PLC输入端口信息进行光隔离、电平转换、滤波，并在输入采集命令的作用下存储η位输入信息； 所述命令译码与操作地址信息模块还分别与高速输入位信息控制模块、位信息读取控制模块、数据传输控制模块和数据组合存储模块连接；当系统地址总线的地址值是PLC输入采集与读取信息映像存储控制器的地址值，所述命令译码与操作地址信息模块在系统WR信号的作用下，存储命令字经译码输出命令信号，存储输入X元件的m位X编号和3位X组值并予以输出； 所述高速输入位信息控制模块执行高速位信息读取命令，将PLC输入端口的某一位信息传输到系统数据总·线的DO位，实现高速位信息采集； 所述位信息读取控制模块执行位信息读取命令，按照m位X编号指定的X软元件信息从PLC输入端口与映像存储模块传输到系统数据总线的DO位； 所述数据传输控制模块还与数据组合存储模块连接；所述数据传输控制模块在该模块内部产生的时序脉冲作用下，将PLC输入端口与映像存储模块存储的η位信息按照4位信息为一组，起始X编号和3位X组值所规范的方式控制传输到数据组合存储模块予以存储；所述数据组合存储模块存储的信息是按照4个位信息为一组，起始X编号和3位X组值所规范的方式排列，执行数据读取命令时，在系统RD信号的作用下，根据起始X编号和3位X组值组合成的s位地址读取该地址单元数据传输到系统数据总线，上述n、m和s的取值范围是n为64或32，m为6或5，s为7或6 ;当η为64时，m=6, s=7 ;当η为32时，m=5, s=6。其进一步技术方案是所述PLC输入端口与映像存储模块包括PLC输入端口、输入信号调理电路、FPGA输入端口和η入η位出映像存储器；PLC输入端口作为PLC外部输入开关或器件的连接端与PLC输入调理电路的输入端连接，PLC输入调理电路的输出端与FPGA输入端口的一端连接，将PLC输入端口信息进行滤波、光电隔离和电平转换；FPGA输入端口的另一端与高速输入位信息控制模块的输入端，η入η位出映像存储器的η位数据输入端连接； 所述η入η位出映像存储器的η位数据输出端与位信息读取控制模块和数据传输控制模块连接；输入采集命令输入端与命令译码与操作地址信息模块连接； 所述η入η位出映像存储器在输入采集命令信号的作用下，将PLC输入调理电路输出的信息通过FPGA输入端口存储在η入η位出映像存储器中；所述η入η位出映像存储器所存储的η位数据直接输出到η位数据输出端，上述η的取值范围是η为64或32。其进一步技术方案是所述命令译码与操作地址信息模块包括模块地址识别器、命令寄存器、操作特征译码器、非门I和与门I ;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信号输出端与命令寄存器的使能端和非门I的输入端连接； 命令寄存器的复位端和非门I的输出端连接；命令信息输入端与系统数据总线连接，接受系统发出的命令信息、m位X编号信息和3位X组值信息数据；写入信号输入端与系统WR信号连接；命令信息输出端与操作特征译码器的命令信息输入端连接；nWiX编号输出端分别与高速输入位信息控制模块，位信息读取控制模块和数据组合存储模块连接；3位X组值输出端与数据组合存储模块连接；所述命令寄存器被使能时，在系统WR从“I” 一 “O”信号的作用下，将系统数据总线的命令信息，m位X编号信息和3位X组值信息存储在命令寄存器；当非门I输出端为“0”，则复位命令寄存器，命令寄存器被复位时，命令信息输出端为“000”； 操作特征译码器的命令信息输入端与命令寄存器的命令信息输出端连接，获得命令编码 信息；操作特征译码器的5个命令输出端分别与PLC输入端口与映像存储模块、高速输入位信息控制模块、位信息读取控制模块、数据传输控制模块和数据组合存储模块连接，复位命令输出端和与门I的一个输入端连接；当命令寄存器被复位输出为“000”时，则操作特征译码器的5个命令输出端所有的信号为“I”;当命令寄存器输出为有效命令信息时，则操作特征译码器的5个命令输出端中有一个命令输出端为“0”，其它4个命令输出端为“I” ；与门I的另一个输入端与系统复位信号输入端连接；与门I的输出端作为命令译码与操作地址信息模块的复位命令输出端与数据组合存储模块连接，上述m的取值范围是:m为6或5。其进一步技术方案是所述高速输入位信息控制模块包括3-8译码器、三态门组、或门I和三态门I ;3_8译码器的高速位信息读取命令输入端与命令译码与操作地址信息模块的高速位信息读取命令输出端连接；X编号3个编码值输入端与命令译码本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PLC输入采集与读取信息映像存储控制器，包括PLC输入端口与映像存储模块（Ⅰ）、命令译码与操作地址信息模块（Ⅱ）、高速输入位信息控制模块（Ⅲ）、位信息读取控制模块（Ⅳ）、数据传输控制模块（Ⅴ）和数据组合存储模块（Ⅵ）；？所述PLC输入端口与映像存储模块（Ⅰ）分别与命令译码与操作地址信息模块（Ⅱ）、高速输入位信息控制模块（Ⅲ）、位信息读取控制模块（Ⅳ）和数据传输控制模块（Ⅴ）连接；所述PLC输入端口与映像存储模块（Ⅰ）将PLC输入端口信息进行光隔离、电平转换、滤波，并在输入采集命令的作用下存储n位输入信息；所述命令译码与操作地址信息模块（Ⅱ）还分别与高速输入位信息控制模块（Ⅲ）、位信息读取控制模块（Ⅳ）、数据传输控制模块（Ⅴ）和数据组合存储模块（Ⅵ）连接；当系统地址总线的地址值是PLC输入采集与读取信息映像存储控制器的地址值，所述命令译码与操作地址信息模块（Ⅱ）在系统WR信号的作用下，存储命令字经译码输出命令信号，存储输入X元件的m位X编号和3位X组值并予以输出；？所述高速输入位信息控制模块（Ⅲ）执行高速位信息读取命令，将PLC输入端口的某一位信息传输到系统数据总线的D0位，实现高速位信息采集；所述位信息读取控制模块（Ⅳ）执行位信息读取命令，按照m位X编号指定的X软元件信息从PLC输入端口与映像存储模块（Ⅰ）传输到系统数据总线的D0位；所述数据传输控制模块（Ⅴ）还与数据组合存储模块（Ⅵ）连接；所述数据传输控制模块（Ⅴ）在该模块内部产生的时序脉冲作用下，将PLC输入端口与映像存储模块（Ⅰ）存储的n位信息按照4位信息为一组，起始X编号和3位X组值所规范的方式控制传输到数据组合存储模块（Ⅵ）予以存储；所述数据组合存储模块（Ⅵ）存储的信息是按照4个位信息为一组，起始X编号和3位X组值所规范的方式排列，执行数据读取命令时，在系统RD信号的作用下，根据起始X编号和3位X组值组合成的s位地址读取该地址单元数据传输到系统数据总线，上述n、m和s的取值范围是：n为64或32，m为6或5，s为7或6；当n为64时，m=6,s=7；当n为32时，m=5,s=6。...

【技术特征摘要】
1.一种PLC输入采集与读取信息映像存储控制器，包括PLC输入端口与映像存储模块(I )、命令译码与操作地址信息模块(II)、高速输入位信息控制模块(III)、位信息读取控制模块(IV)、数据传输控制模块(V)和数据组合存储模块(VI)； 所述PLC输入端口与映像存储模块(I )分别与命令译码与操作地址信息模块(II)、高速输入位信息控制模块(III)、位信息读取控制模块(IV)和数据传输控制模块(V)连接；所述PLC输入端口与映像存储模块(I )将PLC输入端口信息进行光隔离、电平转换、滤波，并在输入采集命令的作用下存储η位输入信息； 所述命令译码与操作地址信息模块(II)还分别与高速输入位信息控制模块(III)、位信息读取控制模块(IV)、数据传输控制模块(V)和数据组合存储模块(VI)连接；当系统地址总线的地址值是PLC输入采集与读取信息映像存储控制器的地址值，所述命令译码与操作地址信息模块(II)在系统WR信号的作用下，存储命令字经译码输出命令信号，存储输入X元件的m位X编号和3位X组值并予以输出； 所述高速输入位信息控制模块(III)执行高速位信息读取命令，将PLC输入端口的某一位信息传输到系统数据总线的DO位，实现高速位信息采集； 所述位信息读取控制模块(IV)执行位信息读取命令，按照m位X编号指定的X软元件信息从PLC输入端口与映像存储模块(I )传输到系统数据总线的DO位； 所述数据传输控制模块(V )还与数据组合存储模块(VI)连接；所述数据传输控制模块(V)在该模块内部产生的时序脉冲作用下，将PLC输入端口与映像存储模块(I )存储的η位信息按照4位信息为一组，起始X编号和3位X组值所规范的方式控制传输到数据组合存储模块(VI)予以存储； 所述数据组合存储模块(VI)存储的信息是按照4个位信息为一组，起始X编号和3位X组值所规范的方式排列，执行数据读取命令时，在系统RD信号的作用下，根据起始X编号和3位X组值组合成的s位地址读取该地址单元数据传输到系统数据总线，上述n、m和s的取值范围是n为64或32，m为6或5，s为7或6;当η为64时，m=6，s=7 ;当η为32时，m=5，s=6。2.如权利要求I所述的PLC输入采集与读取信息映像存储控制器，其特征在于所述PLC输入端口与映像存储模块(I )包括PLC输入端口(I)、输入信号调理电路(2)、FPGA输入端口(3)和η入η位出映像存储器(4) ；PLC输入端口(I)作为PLC外部输入开关或器件的连接端与PLC输入调理电路(2)的输入端连接，PLC输入调理电路(2)的输出端与FPGA输入端口(3)的一端连接，将PLC输入端口(I)信息进行滤波、光电隔离和电平转换；FPGA输入端口(3)的另一端与高速输入位信息控制模块(III)的输入端，η Λ η位出映像存储器(4)的η位数据输入端连接；所述η入η位出映像存储器(4)的η位数据输出端与位信息读取控制模块(IV)和数据传输控制模块(V)连接；输入采集命令输入端与命令译码与操作地址信息模块(II)连接；所述η入η位出映像存储器(4)在输入采集命令信号的作用下，将PLC输入调理电路(2)输出的信息通过FPGA输入端口(3)存储在η入η位出映像存储器(4)中；所述η入η位出映像存储器(4)所存储的η位数据直接输出到η位数据输出端，上述η的取值范围是η为64或32。3.如权利要求I所述的PLC输入采集与读取信息映像存储控制器，其特征在于所述命令译码与操作地址 信息模块(II)包括模块地址识别器(5)、命令寄存器(6)、操作特征译码器(7)、非门I (8)和与门I (9);模块地址识别器(5)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(5)输出的CS信号为“O”，否则为“I”;模块地址识别器(5)的CS信号输出端与命令寄存器(6)的使能端和非门I (8)的输入端连接； 命令寄存器(6)的复位端和非门I (8)的输出端连接；命令信息输入端与系统数据总线连接，接受系统发出的命令信息、m位X编号信息和3位X组值信息数据；写入信号输入端与系统WR信号连接；命令信息输出端与操作特征译码器(7)的命令信息输入端连接；!11位乂编号输出端分别与高速输入位信息控制模块(III)，位信息读取控制模块(IV)和数据组合存储模块(VI)连接；3位X组值输出端与数据组合存储模块(VI)连接；所述命令寄存器(6)被使能时，在系统WR从“I”一 “O”信号的作用下，将系统数据总线的命令信息，m位X编号信息和3位X组值信息存储在命令寄存器(6);当非门I (8)输出端为“O”，则复位命令寄存器(6)，命令寄存器(6)被复位时，命令信息输出端为“000” ； 操作特征译码器(7)的命令信息输入端与命令寄存器(6)的命令信息输出端连接，获得命令编码信息；操作特征译码器(7)的5个命令输出端分别与PLC输入端口与映像存储模块(I )、高速输入位信息控制模块(III)、位信息读取控制模块(IV)、数据传输控制模块(V)和数据组合存储模块(VI)连接，复位命令输出端和与门I (9)的一个输入端连接；当命令寄存器(6)被复位输出为“000”时，则操作特征译码器(7)的5个命令输出端所有的信号为“I” ；当命令寄存器(6)输出为有效命令信息时，则操作特征译码器(7)的5个命令输出端中有一个命令输出端为“0”，其它4个命令输出端为“I” ； 与门I (9)的另一个输入端与系统复位信号输入端连接；与门I (9)的输出端作为命令译码与操作地址信息模块(II)的复位命令输出端与数据组合存储模块(VI)连接，上述m的取值范围是:m为6或5。4.如权利要求I所述的PLC输入采集与读取信息映像存储控制器，其特征在于所述高速输入位信息控制模块(III)包括3-8译码器(10)、三态门组(11)、或门I (12)和三态门I (13) ;3-8译码器(10)的高速位信息读取命令输入端与命令译码与操作地址信息模块(II)的高速位信息读取命令输出端连接；X编号3个编码值输入端与命令译码与操作地址信息模块(II)的m位X编号低3位输出端连接；8个译码值输出端与三态门组(11)的8个控制端连接； 三态门组(11)的8个输入端与PLC输入端口与映像存储模块(I )的FPGA输入端口(3)的8个端口连接；位信息输出端与三态门I (13)的输入端连接； 或门I (12)的一个输入端与命令译码与操作地址信息模块(II)的高速位信息读取命令输出端连接，另一个输入端与系统的RD信号线连接；或门I (12)的输出端与三态门I(13)的控制端连接； 三态门I (13)的输出端与系统数据总线的DO位连接； 所述高速输入位信息控制模块(III)执行高速位信息读取命令，按照m位X编号低3位译码选通三态门组(11)对应的一个三态门，在系统RD信号的作用下，将PLC输入端口与映像存储模块(I )的FPGA输入端口( 3 )对应端口的位信息通过三态门组(11)的位信息输出端传输到系统数据总线的DO位，上述m的取值范围是:m为6或5。5.如权利要求I所述的PLC输入采集与读取信息映像存储控制器，其特征在于所述位信息读取控制模块(IV)包括η入4位出控制模块(14)、4入I位出控制模块(15)、或门II(16)和三态门II (17);η入4位出控制模块(14)的η位数据输入端与PLC输入端口与映像存储模块(I )的η入η位出映像存储器(4)的η位数据输出端连接；4位数据输出端与4入I位出控制模块(15)的4位数据输入端连接；4位数据输出地址的输入端与命令译码与操作地址信息模块(II )的m位X编号高u位输出端连接； 4入I位出控制模块(15)的I位信息输出端与三态门II (17)的输入端连接；1位信息输出地址的输入端与命令译码与操作地址信息模块(II)的m位X编号低2位输出端连接； 或门II (16)的一个输入端与命令译码与操作地址信息模块(II)的位信息读取命令输出端连接，另一个输入端与系统RD信号线端连接；输出端和三态门II (17)的控制端连接； 三态门II (17)的输出端与系统数据总线的DO位连接； 所述位信息读取控制模块(IV)执行位信息读取命令，η入4位出控制模块(14)输出m位X编号高u位所指定存储单元的4位数据，4入I位出控制模块(15)输出m位X编号低2位所指定存储位单元的位信息，在系统RD信号的作用下将m位X编号指定的位单元内容传输到系统数据总线的DO位,上述n、m和u的取值范围是n为64或32, m为6或5, u为4 或 3;当 η 为 64 时，m=6, u=4 ;当 η 为 32 时，m=5, u=3。6.如权利要求I所述的一种PLC输入采集与读取信息映像存储控制器，其特征在于所述数据传输控制模块(V)包括地址与时序控制模块(V A)、n入4位出存储模块(V B)、4入32位出存储模块(V C)和脉冲分配器(V D); 所述地址与时序控制模块(V A)与η入4位出存储模块(V B)、4入32位出存储模块(V C)、脉冲分配器(V D)、命令译码与操作地址信息模块(II)和数据组合存储模块(VI)连接；所述地址与时序控制模块(V Α)在脉冲分配器(V D)产生的时序脉冲作用下完成η入4位出存储模块(V B)的数据读出，4入32位出存储模块(V C)和数据组合存储模...

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