基于国产化MCU和FPGA芯片的小型PLC控制器设计
网络安全与数据治理
王永峰，康晋菊，霍书侠，郭佳，南扬，张彪
中电智能科技有限公司
摘要： 近年来，国内小型PLC技术虽然得到一定发展，但整体功能较为简单，普遍没有高速脉冲输出和高速计数通道，不能进行电伺服电机和步进电机的控制，本体通信功能单一，不能满足现场设备总线的要求。基于此现状，研发一款基于国产化MCU和FPGA芯片的多功能小型PLC控制器。本体支持多通道数字量输入输出通道、模拟量输入输出通道、以太网通信接口、CAN通信接口、RS485通信接口、SD卡通信接口、模块扩展接口等。数字量通道支持测频、高速计数、脉宽调制、脉冲串输出/位置控制等功能，可以实现电伺服电机和步进电机的控制，具有IO控制功能多、通信接口丰富、空间小的特点，可以灵活应用在工控领域。
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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