基于國產化MCU和FPGA芯片的小型PLC控制器設計
網絡安全與數據治理
王永峰，康晉菊，霍書俠，郭佳，南揚，張彪
中電智能科技有限公司
摘要： 近年來，國內小型PLC技術雖然得到一定發展，但整體功能較為簡單，普遍沒有高速脈沖輸出和高速計數通道，不能進行電伺服電機和步進電機的控制，本體通信功能單一，不能滿足現場設備總線的要求。基于此現狀，研發一款基于國產化MCU和FPGA芯片的多功能小型PLC控制器。本體支持多通道數字量輸入輸出通道、模擬量輸入輸出通道、以太網通信接口、CAN通信接口、RS485通信接口、SD卡通信接口、模塊擴展接口等。數字量通道支持測頻、高速計數、脈寬調制、脈沖串輸出/位置控制等功能，可以實現電伺服電機和步進電機的控制，具有IO控制功能多、通信接口豐富、空間小的特點，可以靈活應用在工控領域。
中圖分類號：TN798;TM461文獻標識碼：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.05.005
引用格式：王永峰，康晉菊，霍書俠，等.基于國產化MCU和FPGA芯片的小型PLC控制器設計［J］.網絡安全與數據治理，2024，43（5）：35-41.
引用格式：王永峰，康晉菊，霍書俠，等.基于國產化MCU和FPGA芯片的小型PLC控制器設計［J］.網絡安全與數據治理，2024，43（5）：35-41.
Design of a small PLC controller based on domestic MCU and FPGA chips
Wang Yongfeng,Kang Jinju, Huo Shuxia, Guo Jia,Nan Yang,Zhang Biao
Intelligence Technology of CEC Co.,Ltd.
Abstract： In recent years,domestic small-scale PLC technology has achieved certain development, but the function is relatively simple, without high-speed pulse output and high-speed counting channels, and cannot control electric servo motors and stepper motors. The communication function of the main body is single, which cannot meet the requirements of the field equipment bus, develop a multifunctional small PLC controller based on this current situation. The controller is based on localization MCU chips and FPGA chips, The ontology supports multi-channel digital input and output channels, analog input and output channels, Ethernet communication interface, CAN communication interface, RS485 communication interface, SD card communication interface, module expansion interface, etc. The digital channel supports functions such as frequency measurement, high-speed counting, pulse width modulation, pulse train output/position control, etc, controller can achieve control of electric servo motors and stepper motors, and achieve motion control functions. The module has the characteristics of multiple IO control functions, rich communication interfaces, and small space, which can be flexibly applied in the field of industrial control.
Key words : localization; PLC controller; motion control
引言
隨著我國自動化水平的提高，PLC的應用受到越來越多行業開發者的重視，然而國內的PLC市場大部分被國外廠家所占有［1］。2022年國內PLC市場規模為137.8億，其中小型PLC市場75.5億，占比54.8%，市場主要被西門子、歐姆龍、三菱、施耐德等國外廠家所占領。近年來受到美國實體清單以及國際局勢的變化的因素［2］，研制國產化PLC具有重要意義，國內許多企業開始攻克PLC關鍵技術，從而開啟了PLC國產化的征程［3］。
根據IO點數，PLC可以分為小型、中型、大型三類，其中大型PLC主要面向項目市場，如電力、礦山、冶金等領域，需要強大的IO點數和復雜的控制能力［4］；小型PLC主要面向OEM市場，在紡織、包裝、機床領域或者小型局部控制器系統占有很大的市場比重，小型PLC隨著市場需求，得到越來越多重視，市場上有多款小型PLC模塊發布［5］。
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作者信息：
王永峰，康晉菊，霍書俠，郭佳，南揚，張彪
（中電智能科技有限公司,北京100083）
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