一种大型PLC控制系统的制作方法

一种大型plc控制系统
技术领域
1.本实用新型涉及plc控制技术领域，尤其涉及到一种大型plc控制系统。


背景技术：

2.可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)在工业现场的应用日趋复杂，面对日趋复杂的现场需求，不同设备协议众多且不通用。目前，工控市场上常见的plc控制系统多采用普通以太网、485等现场总线等构成网络拓扑结构；存在传输速度慢、实时性差、可靠性低等问题。而国外的plc控制系统多采用私有的总线技术，构建plc控制系统的成本高昂，并且会存在协议兼容问题。本专利提出的装置方案将解决上述问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供了一种大型plc控制系统，主要解决现有plc控制系统存在的传输速度慢、实时性差、可靠性低以及成本高的技术问题。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种大型plc控制系统，该大型plc控制系统包括：cpu控制模组和至少一个远程控制端；
5.所述cpu控制模组包括第一高速背板、cpu控制模块、第一实时通讯模块，所述第一实时通讯模块与所述cpu控制模块通过所述第一高速背板的背板总线互连，所述cpu控制模块用于通过所述第一实时通讯模块与所述至少一个远程控制端进行数据交互通信；
6.所述远程控制端包括第二高速背板、第二实时通讯模块、数据处理模块，所述第二实时通讯模块和所述数据处理模块通过所述第二高速背板的背板总线互连，所述第二实时通讯模块与所述第一实时通讯模块建立实时以太网通讯连接，所述远程控制端用于通过所述第二实时通讯模块接收所述cpu控制模组发送的控制信号，并利用所述数据处理模块基于所述控制信号进行数据应答处理，将数据应答处理结果通过所述第二实时通讯模块传输至所述cpu控制模组。
7.可选地，所述数据处理模块包括数据监测模块、协议转换网关中的至少一种，所述数据监测模块和/或所述协议转换网关连接于所述第二高速背板的背板总线，所述数据监测模块用于采集控制现场数据，所述协议转换网关用于针对特定协议设备进行中间报文转换。
8.可选地，所述远程控制端还包括远程io控制模块，所述远程io控制模块连接于所述第二高速背板的背板总线，用于与所述cpu控制模组进行信号传输。
9.可选地，所述第一高速背板的背板总线和所述第二高速背板的背板总线为高速lvds总线。
10.可选地，所述第一实时通讯模块和所述至少一个远程控制端对应的至少一个第二实时通讯模块之间构建有环形双冗余网络拓扑，用于环形连接所述cpu控制模组和所述至少一个本地控制端，实现远距离数据传输。
11.可选地，所述cpu控制模块包括主控cpu和至少一个备用cpu，所述主控cpu用于进
行数据交互控制，所述备用cpu用于在所述主控cpu故障时替换进行数据交互控制。
12.可选地，若所述大型plc控制系统包括多个远程控制端，所述多个远程控制端的第二实时通讯模块之间建立实时以太网通讯连接。
13.可选地，所述cpu控制模组和多个所述远程控制端集中设置于同一控制柜内；或，所述cpu控制模组和多个所述远程控制端分别设置于不同的控制柜内。
14.通过上述技术方案，在本实用新型中，所提供的大型plc控制系统包括cpu控制模组和至少一个远程控制端，cpu控制模组包括第一高速背板、cpu控制模块、第一实时通讯模块，第一实时通讯模块与cpu控制模块通过第一高速背板的背板总线互连，cpu控制模块用于通过第一实时通讯模块与至少一个远程控制端进行数据交互通信；远程控制端包括第二高速背板、第二实时通讯模块、数据处理模块，第二实时通讯模块和数据处理模块通过第二高速背板的背板总线互连，第二实时通讯模块与第一实时通讯模块建立实时以太网通讯连接，远程控制端用于通过第二实时通讯模块接收cpu控制模组发送的控制信号，并基于控制信号利用数据处理模块进行数据应答处理，将数据应答处理结果通过第二实时通讯模块传输至cpu控制模组。在本实用新型中，通过实时以太网构建分布式plc控制系统，使plc控制系统能够应对多种不同的工况，能够进行多点、远距离的plc控制系统搭建，能够组成最优的plc解决方案，提高传输速度的同时，还可满足plc控制的实时数据交互要求。此外，还可通过cpu冗余、总线冗余等多种方式提高系统工作的可靠性，减小plc控制系统的成本。
附图说明
15.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本地申请的不当限定。在附图中：
16.图1为本实用新型实施例提供的一种大型plc控制系统的系统架构图；
17.图中：
18.1-cpu控制模组，11-第一高速背板，12-cpu控制模块，13-第一实时通讯模块；
19.2-远程控制端，21-第二高速背板，22-第二实时通讯模块，23-数据处理模块，24-远程io控制模块，231-数据监测模块，232-协议转换网关。
具体实施方式
20.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
23.下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
25.如图1所示，为一种大型plc控制系统，包括：cpu控制模组1和至少一个远程控制端2；cpu控制模组1包括第一高速背板11、cpu控制模块12、第一实时通讯模块13，第一实时通讯模块13与cpu控制模块12通过第一高速背板11的背板总线互连，cpu控制模块12用于通过第一实时通讯模块13与至少一个远程控制端2进行数据交互通信；远程控制端2包括第二高速背板21、第二实时通讯模块22、数据处理模块23，第二实时通讯模块22和数据处理模块23通过第二高速背板21的背板总线互连，第二实时通讯模块22与第一实时通讯模块13建立实时以太网通讯连接，远程控制端2用于通过第二实时通讯模块22接收cpu控制模组1发送的控制信号，并利用数据处理模块23基于控制信号进行数据应答处理，将数据应答处理结果通过第二实时通讯模块22传输至cpu控制模组1。通过实时以太网构建分布式plc控制，可将第一实时通讯模块13和第二实时通讯模块22作为cpu控制模组1和至少一个远程控制端2中各个节点相互连接的总线载体，实现plc控制系统中cpu控制模组1和至少一个远程控制端2的数据交互。
26.在具体的应用场景中，作为一种可选方式，数据处理模块23可包括数据监测模块231、协议转换网关232中的至少一种，数据监测模块231和/或协议转换网关232连接于第二高速背板21的背板总线，数据监测模块231用于采集控制现场数据，协议转换网关232作为与其他现场总线协议设备转换的通讯节点，面向设备侧可根据实际需求进行快速开发，可用于针对特定协议设备进行中间报文转换，进一步完成对设备的控制。
27.在具体的应用场景中，作为一种可选方式，远程控制端2还包括远程io控制模块24，远程io控制模块24连接于第二高速背板21的背板总线，用于与cpu控制模组1进行信号传输。
28.在具体的应用场景中，作为一种可选方式，高速背板作为架构中设备近距离通讯传输的载体，第一高速背板11的背板总线和第二高速背板21的背板总线采用双冗余lvds总线，即高速lvds总线，通过高速lvds总线可完成高速背板上所连接设备与同一背板总线上实时通讯模块之间的数据交互工作。相应的，在cpu控制模组1中，连接至第一高速背板11的背板总线上的cpu控制模块12和第一实时通讯模块13之间可通过第一高速背板11上的高速lvds总线进行通讯；在远程控制端2中，连接至第二高速背板21的背板总线上的第二实时通讯模块22、数据监测模块231、协议转换网关232、以及远程io控制模块24之间可通过第二高速背板21上的高速lvds总线进行通讯。需要说明的是，在第一高速背板11或第二高速背板21上插接的模块可根据实际引用场景进行适应性调整，如在第一高速背板11上同样可插接有数据监测模块、协议转换网关、io控制模块等，具体可根据实际应用场景进行适应性调整，本技术中的连接方式作为示例性描述，但并不构成对本技术中技术方案的具体限定。
29.在具体的应用场景中，作为一种可选方式，第一实时通讯模块13和至少一个远程
控制端2对应的至少一个第二实时通讯模块22之间构建有环形双冗余网络拓扑，用于环形连接cpu控制模组1和至少一个本地控制端2，通过在实时通讯模块之间通过屏蔽双绞线等物理媒介，构建环形双冗余网络拓扑，可实现远距离数据传输。
30.在具体的应用场景中，作为一种可选方式，cpu控制模块12包括主控cpu和至少一个备用cpu，主控cpu用于进行数据交互控制，备用cpu用于在主控cpu故障时替换进行数据交互控制。通过cpu控制模块12中设置主控cpu和至少一个备用cpu，可使cpu控制模块12中的cpu冗余，可在主控cpu存在故障，进而无法进行正常的工作时，能够及时利用备用cpu及时替换，继续进行数据交互控制，可保证系统工作的可靠性。相应的，针对plc控制系统中的总线，同样可采用上述类似的冗余备份的形式，以保证plc控制的有序进行，减小plc控制系统的维护成本。
31.在具体的应用场景中，作为一种可选方式，若大型plc控制系统包括多个远程控制端2，多个远程控制端2的第二实时通讯模块22之间建立实时以太网通讯连接。例如，如图1所示，当包含远程控制端2(a、b、c)时，在第一实时通讯模块和至少一个远程控制端对应的至少一个第二实时通讯模块之间构建的环形双冗余网络拓扑中，可在第一实时通讯模块13与远程控制端2(a)中的第二实时通讯模块22之间建立实时以太网通讯连接，同时在远程控制端2(a)中的第二实时通讯模块22与远程控制端2(b)中的第二实时通讯模块22之间建立实时以太网通讯连接，在远程控制端2(b)中的第二实时通讯模块22与远程控制端2(c)中的第二实时通讯模块22之间建立实时以太网通讯连接，以及在远程控制端2(c)中的第二实时通讯模块22与第一实时通讯模块13之间建立实时以太网通讯连接。即cpu控制模组1、远程控制端2(a)、远程控制端2(b)、远程控制端2(c)通过实时以太网组成的环网连接。通过环网连接，当存在远程控制端2与cpu控制模组1的通讯中断时，不会影响其他远程控制端2与cpu控制模组1的通讯，进而可提高plc控制的可靠性。
32.在具体的应用场景中，作为一种可选方式，当待控制的设备距离cpu控制模组的距离较近时，为节省通讯资源，可将cpu控制模组1和多个远程控制端2集中设置于同一控制柜；当待控制设备距离cpu控制模组的距离较远时，可将cpu控制模组1和多个远程控制端2分别设置于不同的控制柜内，实现远程控制。作为另一种可选方式，可根据plc控制系统的系统大小决定cpu控制模组1和多个远程控制端2的设置，当plc控制系统较小时，可将cpu控制模组1和多个远程控制端2集中设置于同一控制柜，或仅采用一个cpu控制模组1实现对待控制设备的控制；当plc控制系统较大时，可将cpu控制模组1和多个远程控制端2分别设置于不同的控制柜内，实现远程控制。通过多样化设置，可使本实用新型中的大型plc控制系统能够应对多种不同的工况，能够进行多点、远距离的plc控制系统搭建。
33.本实用新型提供的一种大型plc控制系统具有以下有益效果：通过实时以太网构建分布式plc控制系统，plc系统能够应对多种不同的工况，能够进行多点、远距离的plc控制系统搭建，能够组成最优的plc解决方案，提高传输速度的同时，还可满足plc控制的实时数据交互要求。此外，还可通过cpu冗余、总线冗余等多种方式提高系统工作的可靠性，减小plc系统的成本。
34.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的
保护范围为准。