一种基于i.MX6ULL的可编程控制系统及方法与流程

一种基于i.mx6ull的可编程控制系统及方法
技术领域
1.本发明涉及可编程逻辑控制器技术领域，尤其涉及一种基于i.mx6ull的可编程控制系统及方法。


背景技术：

2.plc是现今最常用的控制设备，几乎可以完成工业控制领域的所有任务。其实，现在的plc对模拟量也有很强的处理能力。所以在大多数工业控制系统中，plc已取代工控机(ipc)作为主控器来完成复杂的工业自动控制任务。
3.plc诞生不久即显示了其在工业控制中的重要地位，日本、德国、法国等国家也相继研制成各自的plc。plc自问世以来，经过近40年的发展，在美、德、日、法等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。
4.长期以来工业产品的生产与管理都是通过plc技术控制与计算机控制来实现的，这两种高效化的控制方法为我国工业化的高速发展奠定了坚实的基础，是在我国广泛应用与普及的两种先进技术。plc技术自从问世以来一直应用于我国工业生产的各个环节，其具有体积小、使用方便，加工能力强等特点，促使其逐渐成为我国工业生产与控制的核心内容，plc技术在我国工业自动化领域中更得到了迅速的推广，逐步成为我国工业生产领域中具有竞争力的控制工具。但是，传统的plc设备，其内部结构体系都是封闭的，由于plc设备的生产厂家间的硬件体系各不相同，致使plc设备在实际应用过程中往往会因生产厂家的不同，而导致不一样的实际应用效果，致使用户在选用了一种plc技术以后，就必须要选择与之相对应的控制规程进行操作，这样才能有效实现plc技术的稳定运转，保证工业生产的安全合理性。近年来，随着我国整体经济的不断发展，国内工业自动化的发展与创新也日趋完善，自动化控制系统在实际应用过程中，其规模也变得越来越大，致使企业内部出现控制不合理的情况，严重影响企业实际运营与发展，增加企业运营成本。同时，企业在进行自动控制系统的体系完善过程中，更需要保证企业自身的通讯能力，以此为依托，使企业能够正确的了解到生产过程中的信息与数据，从而实现灵活选择工业生产方法，在市场行情的实际影响下，及时做到对方案的调整。此外，在实际应用plc技术的过程中，为了扩大系统内控制功能的运转效率，许多新兴的plc传感器中都安装了控制单元，但是这些控制单元却很难与plc设备相连接，致使工业化生产与自动化建设的发展呈现减缓趋势，逐渐成为工业自动化领域中亟需解决的重要技术难题。


技术实现要素：

5.本发明旨在提出一种基于i.mx6ull的可编程控制系统及方法，用于解决现有技术中由于内部结构体系都是封闭的，硬件体系各不相同，致使plc设备在实际应用过程中往往会导致不一样的实际应用效果的问题。
6.本发明提出了一种基于i.mx6ull的可编程控制系统，包括控制模块、可通信连接
于所述控制模块的连接模块以及可通信连接于所述连接模块的电气模块；所述连接模块用于和外部设备进行连接和通信；所述电气模块用于对外部电气设备进行控制和接收反馈信息并传递数据至所述连接模块；所述控制模块经所述连接模块接收所述电气模块传递的数据，并基于所述连接模块传输的数据控制系统的工作，所述控制模块包括控制单元和连接于所述控制单元的i.mx6ull开发单元；所述控制单元用于根据程序控制系统工作；所述i.mx6ull开发单元基于所述连接模块传输的数据对程序进行编写和开发。
7.在本发明的一实施例中，所述连接模块包括可通信连接的通信单元和接口单元，其中所述通信单元用于同与通信相关协议相关的外部设备进行连接；所述接口单元用于同与接口相关的外部设备进行连接。
8.在本发明的一实施例中，所述通信单元包括相互可通信连接的rs485通信子单元、can通信子单元以及usb通信子单元，其中所述rs485通信子单元用于与有rs485相关协议的设备进行通信连接；所述can通信子单元用于与有can相关协议的设备进行通信连接；所述usb通信子单元用于与有usb相关协议的设备进行通信连接。
9.在本发明的一实施例中，所述接口单元包括相互可通信连接的以太网接口、ethercat接口以及背板总线接口；其中所述以太网接口用于与上位机或者通过以太网进行连接的设备进行连接；所述ethercat接口用于与远程i/o适配器连接；所述背板总线接口用于与扩展i/o模块连接。
10.在本发明的一实施例中，所述控制模块还包括电源单元和导电连接于所述电源单元的状态指示灯，所述电源单元用于给所述控制模块、所述连接模块和所述电气模块供电；所述状态指示灯用于显示所述控制模块的工作状态。
11.在本发明的一实施例中，所述电气模块包括相互可通信连接的处理单元、i/o单元以及互动单元，所述处理单元用于处理所述i.mx6ull开发单元和所述控制单元下发的控制指令及上传外设反馈的反馈信号；所述i/o单元用于通过i/o接口获取外设的相关数据；所述互动单元用于进行hmi通信。
12.在本发明的一实施例中，所述i/o单元包括远程i/o适配器和扩展i/o；所述远程i/o适配器用于连接远程i/o扩展器，传递上位机数据；所述扩展i/o用于连接外部传感器及相关设备。
13.本发明还提供了一种基于i.mx6ull的可编程控制方法，包括步骤：s1、通过i.mx6ull对程序进行编写和开发；s2、发送编写和开发后的程序并控制外部电气设备工作；s3、接收外部电气设备的反馈信息，并根据反馈信息判断外部电气设备工作是否正常；若是，则正常工作；若否，则返回步骤s1，并通过i.mx6ull对程序进行二次编写和开发。
14.在本发明的一实施例中，所述步骤s2包括步骤：同与通信相关协议相关的外部设备进行连接；同与接口相关的外部设备进行连接；所述步骤s3包括步骤：通过i/o接口获取外设的相关数据；与外部设备进行hmi通信；处理所述i.mx6ull开发单元和所述控制单元下发的控制指令及上传外设反馈的反馈信号。
15.在本发明的一实施例中，所述步骤“同与通信相关协议相关的外部设备进行连接”包括步骤：与有rs485相关协议的设备进行通信连接；与有can相关协议的设备进行通信连接；与有usb相关协议的设备进行通信连接；所述步骤“通过i/o接口获取外设的相关数据”包括步骤：与上位机或者通过以太网进行连接的设备进行连接；与远程i/o适配器连接；与
扩展i/o模块连接；其中，所述步骤“与远程i/o适配器连接”包括步骤：连接远程i/o扩展器，传递上位机数据；连接外部传感器及相关设备。
16.本发明的基于i.mx6ull的可编程控制系统及方法，具有以下优点：
17.通过控制模块、连接模块与电气模块的结合，增加了控制与电气结构的连接，进而减少硬件电路，随着硬件电路的减少，能够进一步地提高系统整体的稳定性，同时减小设备体积和成本，能够实现统一的标准plc控制结构。
附图说明
18.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
19.图1显示为本发明中基于i.mx6ull的可编程控制系统的结构方框示意图。
20.图2显示为本发明中基于i.mx6ull的可编程控制方法的流程方框示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.如图1所示，图1显示为本发明中基于i.mx6ull的可编程控制系统的结构方框示意图。本发明提供了一种基于i.mx6ull的可编程控制系统，包括相互可通信连接的控制模块、连接模块与电气模块；所述连接模块用于和外部设备进行连接和通信；所述电气模块用于对外部电气设备控制和接受反馈信息；所述控制模块包括：控制单元，用于根据程序控制系统工作；i.mx6ull开发单元，用于通过i.mx6ull对程序进行编写和开发。以i.mx6ull为核心的可编程结构具有硬件电路简单，接口丰富，拓展结构多样，成本低，体积小，可开发程度高的优点。i.mx6ull开发单元通常可以采用i.mx6ull核心板，在设计上，核心板采用八层板设计，底板采用了四层板的设计，核心板使用8层板保证了完整的接地层以及中间信号的屏蔽层，使得整个核心板在emc以及型号完整性上有了非常出色的表现，而且核心板采用金属外壳屏蔽的封装形式，使得自身的ems以及emi性能都得以进一步提升。
23.在一实施例中，所述连接模块包括：通信单元，用于同与通信相关协议相关的外部设备进行连接；接口单元，用于同与接口相关的外部设备进行连接。进一步地，所述通信单元包括：rs485通信子单元，用于与有rs485相关协议的设备进行通信连接；can通信子单元，用于与有can相关协议的设备进行通信连接；usb通信子单元，用于与有usb相关协议的设备进行通信连接。优选地，所述接口单元包括：以太网接口，用于与上位机或者通过以太网进行连接的设备进行连接；ethercat接口，用于与远程i/o适配器连接；背板总线接口，用于与扩展i/o模块连接。
24.本实施例中，在rs485的处理上可以说是按照工业级的电路设计标准来设计的，采用了高压隔离电源，隔离电压达到了1500v，有效地避免了设备在通信连接的过程中对地电压压差过大造成通信故障的问题。同时，usb都采用了esd保护方案，以及过流保护措施，电源输出部分还使用了47uf的钽电容，减小了usb设备对电源的影响。
25.在另一实施例中，所述控制模块还包括：电源单元，用于给所述控制模块、所述连接模块和所述电气模块供电；电源单元还可以用于对输入电源进行降压，为i.mx6ull开发
单元以及相关元器件供电，以及用于为控制单元、i/o单元等提供电源，电源单元为24v输入。状态指示灯，用于显示所述控制模块的工作状态。本实施例中，使用一体成型电感，有效地防止了电感漏磁以及电磁辐射。
26.通常，所述电气模块包括：处理单元，用于处理所述i.mx6ull开发单元和所述控制单元下发的控制指令及上传外设反馈的反馈信号；i/o单元，用于通过i/o接口获取外设的相关数据；互动单元，用于进行hmi通信。进一步地，所述i/o单元包括：远程i/o适配器：用于连接远程i/o扩展器，传递上位机数据；扩展i/o：用于连接外部传感器及相关设备，具体设置时，可根据需求进行相应的增减扩展i/o的数量，以满足连接外设的需求。
27.如图2所示，图2显示为本发明中基于i.mx6ull的可编程控制方法的流程方框示意图。本发明还提供了一种基于i.mx6ull的可编程控制方法，包括步骤：s1、通过i.mx6ull对程序进行编写和开发；s2、发送编写和开发后的程序并控制外部电气设备工作；s3、接收外部电气设备的反馈信息，并根据反馈信息判断外部电气设备工作是否正常；若是，则正常工作；若否，则返回步骤s1，并通过i.mx6ull对程序进行二次编写和开发。i.mx6ull开发单元通常可以采用i.mx6ull核心板，在设计上，核心板采用八层板设计，底板采用了四层板的设计，核心板使用8层板保证了完整的接地层以及中间信号的屏蔽层，使得整个核心板在emc以及型号完整性上有了非常出色的表现，而且核心板采用金属外壳屏蔽的封装形式，使得自身的ems以及emi性能都得以进一步提升。
28.在一实施例中，所述步骤s2包括步骤：同与通信相关协议相关的外部设备进行连接；同与接口相关的外部设备进行连接；所述步骤s3包括步骤：通过i/o接口获取外设的相关数据；与外部设备进行hmi通信；处理所述i.mx6ull开发单元和所述控制单元下发的控制指令及上传外设反馈的反馈信号。
29.进一步地，所述步骤“同与通信相关协议相关的外部设备进行连接”包括步骤：与有rs485相关协议的设备进行通信连接；与有can相关协议的设备进行通信连接；与有usb相关协议的设备进行通信连接；所述步骤“通过i/o接口获取外设的相关数据”包括步骤：与上位机或者通过以太网进行连接的设备进行连接；与远程i/o适配器连接；与扩展i/o模块连接；其中，所述步骤“与远程i/o适配器连接”包括步骤：连接远程i/o扩展器，传递上位机数据；连接外部传感器及相关设备。本实施例中，在rs485的处理上可以说是按照工业级的电路设计标准来设计的，采用了高压隔离电源，隔离电压达到了1500v，有效地避免了设备在通信连接的过程中对地电压压差过大造成通信故障的问题。同时，usb都采用了esd保护方案，以及过流保护措施，电源输出部分还使用了47uf的钽电容，减小了usb设备对电源的影响。
30.本发明提供的基于i.mx6ull的可编程控制系统及方法，通过控制模块、连接模块与电气模块的结合，增加了控制与电气结构的连接，进而减少硬件电路，随着硬件电路的减少，能够进一步地提高系统整体的稳定性，同时减小设备体积和成本，能够实现统一的标准plc控制结构。
31.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。