小型PLC通用人机界面装置设计.pdf

ww, xuctutl.cm
小型PLC通用人机界面装置设计
General human-machine interface device of small PLC
林植洲,蔡启仲,李克俭,潘绍明,未庆超
LIN Zhi-zhou, CAL Qi-zhong, LI Ke-jian, PAN Shao-ming, WEI Qing-chao
(广西科技大学电子与信息工程学院,柳州545006)
摘要:针对自主研制的通用小型可编程控制器被控对象的不同,没计了一种通用人机界面装置。给出
人机界面装置的总体设计方案,详述了硬件结构设计、软件没汁过程,软件设计中重点介
绍了人机界面物理量与PLC软元件映射关系的建立过程,最后结合具体应用实刎说明了该通用
人机界面装置的可行性。
关键词人机界面;小型PLC;CAN;软元件;LPC2478
中品分类号:TP23
文献标识码:A
文章编号:1009-0134(2013)12(上)-0132-04
Di:10.3969/J.ISsn.1009-0134.2013.12(上).37
0引言
系统程序采用C语言结合迪文指令集进行二次开
在工业控制领域,人机界面( Guman Machine发,在此基础上实现人机界面的各项功能,设计
Interface,简称HM以其友好的人机交互功能,被人机交互系统。
广泛的使用在工业控制设备之中,入机界面和PLC2人机界面硬件结构设计
组合的控制系统更是得到了广泛的应用,根据PLC
人机界面硬件由主控制器模块、显示模块
被控对象的不同或应用场合的不同,用户对人机CAN接口模块、辅助模块、其他接口模块组成。
界面的需求也有所不同~。为了满足不同被控硬件框图如图1所示。
对象的应用需求,提高人机界面的开发效率和利
1)LPC2478是基于32位ARM7内核的微控
用率,本文结合自主研制的通用小型可编程控制
制器,工作频率为72MHz,集成了丰富的外设组
器,设计了一种通用人机界面装置,给出了具体件,作为人机界面的主控制器,主要承担系统各
软硬件设计,并建立了人机界面的物理量与PLC软
模块的控制任务及通讯功能。
元件的映射关系,使人机界面能和PLC进行准确通
2)显示模块采用5.6寸迪文智能显示终端
讯,最后以具体实例进行了验证。
显示终端通过RS-232串口与LPC2478或PC机进行
1人机界面总体方案
通讯?。通过显示终端的显示屏和触摸屏实现被控
通用人机界面作为小型PILC控制系统中的监控
对象控制参数的输入和显示、运行参数的实时显
装置,通过CAN总线与由ARM和FPGA构成的PLC示、报警信息显示等;显示终端自带128 MB Nand
主机进行通讯。通用人机界面装置的设计遵循 FLASH的用户存储空间,其中64MB的图片存储
以下原则:1)硬件简单、可靠、廉价且运行环境
器能存储640×480的全屏图片102幅;最大32MB
好,并配有大容量存储器,提供静态与动态参数
的数据存储器,其中64KB的用作随机存储空间、
数据等的存储:2)软件简单、实用、开发方便:29.875M1B的作为顺序存備空间用手存储历史数
3)人机交互界面友好:4)通用性好,能应用于据,以便于对数据进行分析;显示终端能外接最
不同被控对象。
大6×6矩阵键盘,便于用户在需要使用外接键盘
在人机界面装置的电路系统设计方面,采用
时,接入人机界面进行输入。
LPC2478微控制器和迪文智能显示终端为核心硬
)由于LPC2478内部集成了CAN控制器,本
件,配置CAN接口模块以及其他外围电路模块,
文采用具有DC2500V隔离功能的CTM8251T芯片
能够达到一台PLC配置多台人机界面;在软件作为CAN收发器,人机界面通过CAN接口与小型
结构方面,由界面设计软件和系统程序作支持,PIC系统進接,CAN接口模块主要实现CAN总线
上信息的接收和发送。
收日期:2013-08-18
基金顶目:广西科学基金项目(桂科自0991067)
作者简介:林植洲(1985-),男,福建福州人,硕士研究生,研究方向为过程控制与自动化装置。
132】第35卷第12期2013-12(上)
学兔魚ww.xue.uni.com
TFT显示屏
显示模块
PLC主机
RS-2
触摸屏
PC机
迪文内核驱动模组
TPSO1
和外接
(K600)
键盘
ARM
128MB存储器
RS-232
FPGA
调试
CAN接口模块
接口
CAN
CAN
LPC2478
收发器
总线
CTM825 IT
接
CAN总线
接
其他接
模块
电源管
时钟
报警
复位
「理模块
模块
模块
模块「1
辅助模块
图1人机界面硬件结构框图
4)辅助模块由电源管理模块、时钟模块、报PLC软元件赋予一个确定值;接着在给人机界面物
警模块、复位模块组成,为系统功能的实现提供理量配置键码值时,根据人杌界面的开关量要与
了必要的协助。其它接口模块中还配置有USB接PIC主机中保存被控对象开关量状态的软元件相对
口与调试接口。
应、人机界面显示的模拟量要与PLC主机中保存被
3人机界面软件设计
控对象模拟量设定值或当前值的软元件相对应的
软件设计包括界面设计,系统程序设计以及
原则,把人机界面物理量的键码值配置成与其对
人机界面物理量与PLC软元件映射关系的设计。映
应PLC软元件的赋值相同。这样就建立起了人机界
射关系的设计为界面设计中的键码配置、系统程序面物理与PIC软元件的映射关系。
设计中键码与软元件编码转换程序提供了依据。
3.1.2具体设计
考虑到本装置最大配置键码值为999,而PLC
3.1人机界面物理量与PLC软元件的映射设计
主机中与人机界面通讯的软元件总个数超过这个
31.1设计思路
数值,因此要对PLC软元件的个数做进一步的限
在由ARM与FPGA组成的PLC主机的用户存定。在考虑实际使用情况后,本设计对与人机界
储区中每个软元件保存的信息都与被控对象的工
面通讯的PLC软元件做了如下规定,并赋给一个确
作状态或运行参数相关“の,即每一个软元件编号
定值,具体如表1所示。
与每一个被控对象实际物理量都有唯一的对应关
表1与人机界面通讯的PLC软元件赋值设计表
系,每一个软元件的信息表示了该物理量的数据
软元件
或开关量状态。为了使人机界面能够显示被控对し入继电器(X
软元件编号
赋值
0-X127
0100-0227
象实际物理量的信息,应建立起人机界面物理量输出继电器(Y
Y0-Y127
0300-0427
与PLC软元件唯一的映射关系。
定时器(T)
10-T254
0500-0654
在PLC主机中与人机界面通讯的PLC软元件
计数器(C)
CO-C