基于PLC的高速IO端口远程映射系统的制作方法

基于plc的高速io端口远程映射系统
技术领域
1.本发明涉及plc技术领域，具体为基于plc的高速io端口远程映射系统。


背景技术：

2.plc即可编程逻辑控制器，是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。在plc实际应用时，通常存在多个分离的控制设备需要步调一致地工作，而且对实时性要求比较高，设备与设备之间相距比较远的情形。对此，现有技术的做法包括以下两种：一是把主控设备plc的输入输出线直接连接到所要控制的设备；二是对设备进行独立控制，采用总线通讯。前者会导致线路复杂，造成成本聚升，且维护难度大；后者会造成设备之间的实时性变差，且多重控制也会增加成本，开发难度加大，随着设备数量的增加，最终导致系统无法正常运行。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供基于plc的高速io端口远程映射系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于plc的高速io端口远程映射系统，包括plc端、数据发送端、通讯线缆、数据接收端和设备端，所述plc端与数据发送端建立数据连接，数据发送端通过通讯线缆与数据接收端建立数据连接，数据接收端与多个设备端建立数据连接。
5.优选的，所述数据发送端包括高速并行端口数据采集器、第一数字滤波器、第一波形校正器、第一数字移位器、第一数字时钟发生器、第一数据装载逻辑控制器、第一串行数据生成器、第二串行数据生成器、串行数据合成器、高速串行数据增强器和高速串行数据输出器。
6.优选的，所述高速并行端口数据采集器分别与plc端和第一数字滤波器建立数据连接，第一数字滤波器与第一波形校正器建立数据连接，第一波形校正器与第一数字移位器建立数据连接，第一数字移位器分别与第一数字时钟发生器、第一数据装载逻辑控制器、第一串行数据生成器和第二串行数据生成器建立数据连接，且串行数据合成器分别与第一数据装载逻辑控制器、第一串行数据生成器、第二串行数据生成器和高速串行数据增强器建立数据连接，高速串行数据增强器与高速串行数据输出器建立数据连接。
7.优选的，所述第一数据装载逻辑控制器与第二串行数据生成器建立数据连接，第一串行数据生成器与第二串行数据生成器建立数据连接。
8.优选的，所述数据接收端包括高速串行端口数据采集器、第二数字滤波器、第二波形校正器、第二数字移位器、第二数字时钟发生器、第二数据装载逻辑控制器、第一并行数据生成器、第二并行数据生成器、并行数据合成器、高速并行数据状态锁存器、高速并行数据增强器和高速并行数据输出器。
9.优选的，所述高速串行端口数据采集器分别与高速串行数据输出器和第二数字滤
波器建立数据连接，第二数字滤波器与第二波形校正器建立数据连接，第二波形校正器与第二数字移位器建立数据连接，第二数字移位器分别与第二数字时钟发生器、第二数据装载逻辑控制器、第一并行数据生成器和第二并行数据生成器建立数据连接，且并行数据合成器分别与第二数据装载逻辑控制器、第一并行数据生成器、第二并行数据生成器和高速并行数据状态锁存器建立数据连接，高速并行数据状态锁存器与高速并行数据增强器建立数据连接，高速并行数据增强器与高速并行数据输出器建立数据连接，且高速并行数据输出器与多个设备端建立数据连接。
10.优选的，所述第二数据装载逻辑控制器与第二并行数据生成器建立数据连接，第一并行数据生成器与第二并行数据生成器建立数据连接。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具有线路连接简单、传输距离远、成本低、稳定性高和实时性强的优点，通过将并行数据转换成串行数据进行传输，通信抖动为0，较之现有的通讯总线控制方法，通讯抖动更好，实用性更强，系统开发更简单，稳定性更好。
附图说明
12.图1为本发明的系统框图；
13.图2为本发明的系统流程图。
14.图中：1、plc端；2、数据发送端；21、高速并行端口数据采集器；22、第一数字滤波器；23、第一波形校正器；24、第一数字移位器；25、第一数字时钟发生器；26、第一数据装载逻辑控制器；27、第一串行数据生成器；28、第二串行数据生成器；29、串行数据合成器；210、高速串行数据增强器；211、高速串行数据输出器；3、通讯线缆；4、数据接收端；41、高速串行端口数据采集器；42、第二数字滤波器；43、第二波形校正器；44、第二数字移位器；45、第二数字时钟发生器；46、第二数据装载逻辑控制器；47、第一并行数据生成器；48、第二并行数据生成器；49、并行数据合成器；410、高速并行数据状态锁存器；411、高速并行数据增强器；412、高速并行数据输出器；5、设备端。
具体实施方式
15.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.请参阅图1-2，本发明提供的一种实施例：基于plc的高速io端口远程映射系统，包括plc端1、数据发送端2、通讯线缆3、数据接收端4和设备端5，plc端1与数据发送端2建立数据连接，数据发送端2通过通讯线缆3与数据接收端4建立数据连接，数据接收端4与多个设备端5建立数据连接；数据发送端2包括高速并行端口数据采集器21、第一数字滤波器22、第一波形校正器23、第一数字移位器24、第一数字时钟发生器25、第一数据装载逻辑控制器26、第一串行数据生成器27、第二串行数据生成器28、串行数据合成器29、高速串行数据增强器210和高速串行数据输出器211；高速并行端口数据采集器21分别与plc端1和第一数字滤波器22建立数据连接，第一数字滤波器22与第一波形校正器23建立数据连接，第一波形
校正器23与第一数字移位器24建立数据连接，第一数字移位器24分别与第一数字时钟发生器25、第一数据装载逻辑控制器26、第一串行数据生成器27和第二串行数据生成器28建立数据连接，且串行数据合成器29分别与第一数据装载逻辑控制器26、第一串行数据生成器27、第二串行数据生成器28和高速串行数据增强器210建立数据连接，高速串行数据增强器210与高速串行数据输出器211建立数据连接；第一数据装载逻辑控制器26与第二串行数据生成器28建立数据连接，第一串行数据生成器27与第二串行数据生成器28建立数据连接；数据接收端4包括高速串行端口数据采集器41、第二数字滤波器42、第二波形校正器43、第二数字移位器44、第二数字时钟发生器45、第二数据装载逻辑控制器46、第一并行数据生成器47、第二并行数据生成器48、并行数据合成器49、高速并行数据状态锁存器410、高速并行数据增强器411和高速并行数据输出器412；高速串行端口数据采集器41分别与高速串行数据输出器211和第二数字滤波器42建立数据连接，第二数字滤波器42与第二波形校正器43建立数据连接，第二波形校正器43与第二数字移位器44建立数据连接，第二数字移位器44分别与第二数字时钟发生器45、第二数据装载逻辑控制器46、第一并行数据生成器47和第二并行数据生成器48建立数据连接，且并行数据合成器49分别与第二数据装载逻辑控制器46、第一并行数据生成器47、第二并行数据生成器48和高速并行数据状态锁存器410建立数据连接，高速并行数据状态锁存器410与高速并行数据增强器411建立数据连接，高速并行数据增强器411与高速并行数据输出器412建立数据连接，且高速并行数据输出器412与多个设备端5建立数据连接；第二数据装载逻辑控制器46与第二并行数据生成器48建立数据连接，第一并行数据生成器47与第二并行数据生成器48建立数据连接。
17.工作原理：在本发明中，plc端1发出的数据传输给数据发送端2，数据发送端2将并行数据转串行数据，经通讯线缆3传输给数据接收端4，数据接收端4将接收到的串行数据转为并行数据，并传输给多个设备端5，其中，通讯线缆3为15米以上的4芯线缆，数据发送端2的工作原理具体为：首先运行sample，peak-detect，hi-resolution，rms波形抽取算法，实现高速并行端口数据采集器21对plc端1高速i/o端口的数据采集；然后执行第一数字滤波器22的matlab矩阵滤波算法，实现对噪声的有效抑制；在波形检测时，采用实时的fft算法，实现时域和频域联调，利用off，envelope，average算法，提升波形质量；再利用第一波形校正器23进行误差校正，即通过直接数字波形合成ddws(directdistalwaveformsynthesizer)误差校正算法对并行数据进行校正；为了让数据传输时有效同步，有效控制速率，采用朴素clock算法、gclock、two-handedclock、clock-pro等时钟算法，通过第一数字时钟发生器25产生精准时钟；由第一数据装载逻辑控制器26控制数据装载逻辑，在第一数字移位器24获得了精准时钟脉冲后，进行移位运算，生成串行数据，第一串行数据生成器27和第二串行数据生成器28同时产生8bit数据；利用串行数据合成算法，通过串行数据合成器29把两个串行数据生成器产生的8bit串行数据合成16bit串行数据；最后利用高速串行数据增强器210的数据增强算法ssmix实现串行数据增强，然后由高速串行数据输出器211依序输出，经通讯线缆3传输给高速串行端口数据采集器41；数据接收端4的工作原理具体为：首先运行sample，peak-detect，hi-resolution，rms波形抽取算法，实现高速串行端口数据采集器41对高速串行数据输出器211的数据采集；然后执行第二数字滤波器42的matlab矩阵滤波算法，实现对噪声的有效抑制；在波形检测时，采用实时的fft算法，实现时域和频域联调，利用off，envelope，average算法，提升波形质量；再利
用第二波形校正器43进行误差校正，即通过直接数字波形合成ddws(directdistal waveformsynthesizer)误差校正算法对并行数据进行校正；为了让数据传输时有效同步，有效控制速率，采用朴素clock算法、gclock、two-handedclock、clock-pro等时钟算法，通过第二数字时钟发生器45产生精准时钟；由第二数据装载逻辑控制器46控制数据装载逻辑，在第二数字移位器44获得了精准时钟脉冲后，进行移位运算，生成并行数据，第一并行数据生成器47和第二并行数据生成器48同时产生8bit数据；利用并行数据合成算法，通过并行数据合成器49把两个并行数据生成器产生的8bit并行数据合成16bit并行数据，并由高速并行数据状态锁存器410对数据状态进行锁存，直到取走为止；利用高速并行数据增强器411的数据增强算法ssmix实现并行数据增强和数字放大，然后由高速并行数据输出器412依序输出至设备端5。
18.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.基于plc的高速io端口远程映射系统，包括plc端(1)、数据发送端(2)、通讯线缆(3)、数据接收端(4)和设备端(5)，其特征在于：所述plc端(1)与数据发送端(2)建立数据连接，数据发送端(2)通过通讯线缆(3)与数据接收端(4)建立数据连接，数据接收端(4)与多个设备端(5)建立数据连接。2.根据权利要求1所述的基于plc的高速io端口远程映射系统，其特征在于：所述数据发送端(2)包括高速并行端口数据采集器(21)、第一数字滤波器(22)、第一波形校正器(23)、第一数字移位器(24)、第一数字时钟发生器(25)、第一数据装载逻辑控制器(26)、第一串行数据生成器(27)、第二串行数据生成器(28)、串行数据合成器(29)、高速串行数据增强器(210)和高速串行数据输出器(211)。3.根据权利要求2所述的基于plc的高速io端口远程映射系统，其特征在于：所述高速并行端口数据采集器(21)分别与plc端(1)和第一数字滤波器(22)建立数据连接，第一数字滤波器(22)与第一波形校正器(23)建立数据连接，第一波形校正器(23)与第一数字移位器(24)建立数据连接，第一数字移位器(24)分别与第一数字时钟发生器(25)、第一数据装载逻辑控制器(26)、第一串行数据生成器(27)和第二串行数据生成器(28)建立数据连接，且串行数据合成器(29)分别与第一数据装载逻辑控制器(26)、第一串行数据生成器(27)、第二串行数据生成器(28)和高速串行数据增强器(210)建立数据连接，高速串行数据增强器(210)与高速串行数据输出器(211)建立数据连接。4.根据权利要求2所述的基于plc的高速io端口远程映射系统，其特征在于：所述第一数据装载逻辑控制器(26)与第二串行数据生成器(28)建立数据连接，第一串行数据生成器(27)与第二串行数据生成器(28)建立数据连接。5.根据权利要求1所述的基于plc的高速io端口远程映射系统，其特征在于：所述数据接收端(4)包括高速串行端口数据采集器(41)、第二数字滤波器(42)、第二波形校正器(43)、第二数字移位器(44)、第二数字时钟发生器(45)、第二数据装载逻辑控制器(46)、第一并行数据生成器(47)、第二并行数据生成器(48)、并行数据合成器(49)、高速并行数据状态锁存器(410)、高速并行数据增强器(411)和高速并行数据输出器(412)。6.根据权利要求5所述的基于plc的高速io端口远程映射系统，其特征在于：所述高速串行端口数据采集器(41)分别与高速串行数据输出器(211)和第二数字滤波器(42)建立数据连接，第二数字滤波器(42)与第二波形校正器(43)建立数据连接，第二波形校正器(43)与第二数字移位器(44)建立数据连接，第二数字移位器(44)分别与第二数字时钟发生器(45)、第二数据装载逻辑控制器(46)、第一并行数据生成器(47)和第二并行数据生成器(48)建立数据连接，且并行数据合成器(49)分别与第二数据装载逻辑控制器(46)、第一并行数据生成器(47)、第二并行数据生成器(48)和高速并行数据状态锁存器(410)建立数据连接，高速并行数据状态锁存器(410)与高速并行数据增强器(411)建立数据连接，高速并行数据增强器(411)与高速并行数据输出器(412)建立数据连接，且高速并行数据输出器(412)与多个设备端(5)建立数据连接。7.根据权利要求5所述的基于plc的高速io端口远程映射系统，其特征在于：所述第二数据装载逻辑控制器(46)与第二并行数据生成器(48)建立数据连接，第一并行数据生成器(47)与第二并行数据生成器(48)建立数据连接。

技术总结
本发明公开了基于PLC的高速IO端口远程映射系统，包括PLC端、数据发送端、高速并行端口数据采集器、第一数字滤波器、第一波形校正器、第一数字移位器、第一数字时钟发生器、第一数据装载逻辑控制器、第一串行数据生成器、第二串行数据生成器、串行数据合成器、高速串行数据增强器、高速串行数据输出器、通讯线缆、数据接收端、高速串行端口数据采集器、第二数字滤波器、第二波形校正器和设备端；本发明具有线路连接简单、传输距离远、成本低、稳定性高和实时性强的优点，通过将并行数据转换成串行数据进行传输，通信抖动为0，较之现有的通讯总线控制方法，通讯抖动更好，实用性更强，系统开发更简单，稳定性更好。稳定性更好。稳定性更好。


技术研发人员：肖景 曾榉嶒 李晓斌
受保护的技术使用者：东莞市新佰人机器人科技有限责任公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/7/12