[发明专利]一种基于CoDeSys的嵌入式软PLC系统

权利要求书

1.一种基于CoDeSys的嵌入式软PLC系统，其特征在于：包括树莓派主板、模块连接组件、模块外壳、CoDeSys RTE实时核以及系统入口程序；

所述树莓派主板用于运行CoDeSys RTE实时核和系统入口程序，同时主板上的以太网口、USB口以及使用GPIO口扩展IO用于对外通信的物理连接，主板支持Wi-Fi、蓝牙用于无线传输；

所述模块连接组件集成采集芯片和电平转换芯片，连接所述树莓派主板上的针式GPIO插脚，并通过所述模块连接组件PCB板上的端子排引出信号接口；

所述模块外壳用于为所述树莓派主板及模块连接组件提供安装空间，并提供电气和物理防护；

所述系统入口程序用于启动所述基于CoDeSys的嵌入式软PLC系统，同时开放TCP通信、连接数据库以及二次开发。

2.根据权利要求1所述的一种基于CoDeSys的嵌入式软PLC系统，其特征在于所述系统包括硬件部分和软件部分。

其中硬件部分包括树莓派主板、模块连接组件、模块外壳，用于支持系统内核运行和通信连接；软件部分包括CoDeSys RTE实时核和系统入口程序，用于实现所述系统功能逻辑。

3.根据权利要求2所述的一种基于CoDeSys的嵌入式软PLC系统，其特征在于所述软PLC系统独立于所述嵌入式控制器之外，所述软件部分也可以运行在其他嵌入式控制器或IPC设备。

4.根据权利要求1所述的一种基于CoDeSys的嵌入式软PLC系统，其特征在于，所述树莓派主板运行CODESYS Control for Raspberry PI实时核，将所述树莓派主板改造成高性能可编程控制器，通过配置总线参数，使所述系统可支持多种工业总线协议，包括Modbus、Modbus TCP、EtherCAT、EtherNet/IP、PROFINET、CANopen，以及OPC和TCP/IP协议。

5.根据权利要求1所述的一种基于CoDeSys的嵌入式软PLC系统，其特征在于，所述模块连接组件连接所述树莓派主板针式GPIO插脚，并提供电平信号转换，所述模块连接组件集成MCP3008芯片、MCP23S17芯片使所述系统支持模拟量采集和多点IO采集。

6.根据权利要求1所述的一种基于CoDeSys的嵌入式软PLC系统，其特征在于，所述模块外壳采用聚碳酸酯材料，阻燃，绝缘且防静电性能优异，所述树莓派主板及模块连接组件安装于所述模块外壳中，所述模块外壳由两部分构成，采用螺纹连接，所述外壳底部预留有安装DIN导轨卡扣的螺纹孔。

7.根据权利要求1所述的一种基于CoDeSys的嵌入式软PLC系统，其特征在于，所述系统入口程序用于启动CoDeSys实时核，作为所述系统启动入口，所述系统入口程序还包括通信参数配置功能模块，数据库功能模块以及历史数据查询功能模块。

8.根据权利要求1所述的一种基于CoDeSys的嵌入式软PLC系统，其特征在于，所述系统的工作方法如下：

(1)所述系统支持多种工业总线协议，总线参数配置首先在CoDeSys软件平台中添加总线配置器，并在总线设备下添加通信设备的描述文件并完成IO映射，设备通信数据可以在系统入口程序中获得。

(2)所述系统通过所述树莓派主板SPI通信方式使用MCP23S17芯片进行IO口扩展实现多点采集，通过SPI通信方式使用MCP3008芯片实现A/D转换功能，所述树莓派主板SPI通信方式通过所述模块连接组件以总线方式接出。

(3)所述系统包括USB和HDMI接口，可以通过接入键盘鼠标等外部设备进行操作，接入外部显示屏进行交互，也可通过所述系统入口程序使用VNC服务进行远程连接操作。

(4)所述系统通过所述系统入口程序存储数据到数据库或查询数据库数据，数据库选择SQLite或MySQL中一种，所述系统入口程序软件开放TCP通信，并与所述数据库作为延伸功能二次开发入口。

(5)所述系统获取的通信数据可以有三种方式获得：一是通过所述系统入口程序的数据库功能获得，二是可以通过所述系统入口程序配置TCP通信进行连接以获取设备数据，三是通过所述总线配置器的OPC服务器功能开放支持OPC UA规范的服务器，直接通过OPC客户端连接运行在实时核上的OPC服务器以获取通信数据。