# plc全套设计 **Repository Path**: RimGo/plc-secondary-module ## Basic Information - **Project Name**: plc全套设计 - **Description**: plc全套设计，适合超大规模plc部署而不失响应速度，适合接入系统层而不失响应速度，编程方面：适合C语言 - **Primary Language**: Unknown - **License**: GPL-2.0 - **Default Branch**: master - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 0 - **Forks**: 5 - **Created**: 2025-03-17 - **Last Updated**: 2025-03-17 ## Categories & Tags **Categories**: Uncategorized **Tags**: None ## README 20230711 经过一段时间代码编写，发现直接做PLC会导致我资金断链，毕竟这是一个小众市场。所以，我计划先赚钱，明天再继续PLC # 综述 “**澄澄**“：致力打造一款工业可编程控制器（PLC）。适合超大型自动化流水线统一控制。在本次设计中，我们注重了设备的低成本和高可用性，同时秉承了PLC的优点和特点。我们将继续探索PLC在不同领域的应用，并为客户提供更好的解决方案。 ### 设计特点 - 接口高速：自定义光纤协议，强调多PLC协调工作，跨PLC可达一万以上io输入、输出，平均可在3ms内响应。 - 接口开放：串口协议、spi协议对外开放，某些控制在可容忍操作系统，如linux系统的任务调度延时情况下，可以利用电脑强大算力辅助控制。（操作系统一般情况下在50ms内可做出响应）。 - 生态完整：拥有常规输入、输出模块、对外接口模块、互联网模块，浮点乘除法模块（含PID算法）。接口开放，不限制外设品牌。 - 响应速度高：空载程序响应速度在500us以内。分为高速运行区和低速运行区。 - 学习成本低：以精简的C语言为基础，并实现汉语编程。教程完善。 - 低成本：每一个电源电阻全部注明作用，电路原理全部做好注释。合理增删电路，压缩成本，价格透明。工控环境良好的情况，价格可以做到极低。 - **开源：此款PLC承诺永久开源**，包括：编程软件，硬件电路，固件程序。 - 后台支持完整：在线编程，在线模块化例程，快速开发，对外接口模块接入PC，可实现远程编程。 - 适合跨行、跨领域工作：PLC协议开放，数据可轻易获取和输入。获取的数据可以利用电脑强大算力辅助控制，从而使用java语言，python语言，shell语言，编写。屏幕可使用HTML、JS、编写。PC的辅助，使控制模式更加便捷多样化。 - 可联网，对接官方云服务器，便捷远程开发。官方提供设计人员、搭建服务和驻厂运维人员，为您的PLC设备保驾护航。 # 安装说明简述 编程端：web页面：登录设备管理页， ​ 离线端，电脑安装java，并使用java -jar运行，在网页打开。 电路板：根据garben文件定制电路板，并按要求焊接。 ​ 在淘宝或者联系开发者单独购买完整电路板。 固件：使用st-link下载器，按要求连接接入器和PLC的电路板，下载固件。 编程： 接入器的串口连接PC或者专用的设备的串口，本机编程下载。 ​ 设置当前网络的账号密码，远程接入网络。stp连接，远程下载 具体安装使用，需要观看视频：http:// # 为什么能实现 原因要点：天下武功，唯快不破。 ## 简述plc PLC，即可编程逻辑控制器，顾名思义是一种可编程的设备，它包含CPU、内存和输入/输出接口，并通过编程来控制设备的运行。 PLC与电脑相比，拥有瞬时响应，并增加输入/输出接口。使得它可以实现更广泛的控制任务。 PLC与单片机相比，PLC具有更强的抗干扰能力，可以在高温高压等特殊环境下运行，更适合于工业控制领域的使用。 ## “**澄澄**“plc特点 ### 多PLC协调工作而不失反应速度 PLC分三级，每级PLC下可接16台设备。每台PLC在编程时候，需确定那些数据为共享的数据，当此数据有变化的时候，并向上级发送，经过判断那些为共享的数据，向更上级发送，同级PLC可以在发送过程中获取数据，并做出响应。每一级发送速度高达1Mb/s字节每秒。 交换机与PLC一级使用光纤相连。 | 上级 | 下级 | 筛选数据 | 建议连接方式 | 速度 | | ----------- | ---------- | -------- | ------------------- | -------------- | | 主交换机 | 一级交换机 | 否 | 光纤 | 10MB/s | | 一级交换机 | 二级交换机 | 否 | 光纤 | 10MB/s | | 二级交换机 | PLC接入器 | 否 | 光纤 | 1MB/s | | PLC接入器 | PLC | 是 | 485总线、网线、直联 | 1MB/s | | PLC转接器 | 电脑 | 否 | 485线 | 波特率：115200 | | PLC冗余接口 | PLC | 否 | 网线 | 1MB/s | | | | | | | ### 高速运行区和低速运行区 瞬时一般是指ms以内，甚至是us。例如：pwm，物件到指定位置后启停 。 延时一般是人能反应的极限，>50ms，例如：有：按键，触摸屏，显示器闪烁， 其瞬时和延时没有严格的限制点，在plc生产领域，大部分是瞬时设计，但要求瞬时响应的逻辑一般比较简单单，经过几轮if判断就可以。当然也有需要复杂的计算。众所周知，单片机对如果没有专有的乘法器，浮点运算很慢，会严重影响瞬时响应时间， 本设计的目标就是将延时和非延时区分开来，复杂运算和简单运算区分开来，要求瞬时的，用plc计算，要求计算影响瞬时响应的，用强大的mcu，或者cpu或者计算机算，再回传 回传可以，但是必须保证传输的速度，5G解决了网络问题，但是要求每次保证10ms内的回传任然不可能，所以针对传输，又必须开发专有的交换机。保证数据转发在ms以内 这样的设计，简单的控制中，不必要购买昂贵的plc，在复杂的控制中，又优于一台高性能plc，在多plc控制当中，可以贯穿整个流水线，并可以汇总到一台总控台上，通过其它编程语言控制任何一台plc 高速运行区只能直接操作io口，不能使用自带函数等功能，只能用int变量。 - 大量使用spi自定义协议，提高传输速度，配置传输等级和传输内容，让多个plc的数据交换达到了ms以内。 - 使用双路+环状设计，在替换设备的时候，尽最小可能替换设备不停机。 - 提供梯形图，c语言、输入码，而且同步转换 # 设备描述 / 实现原理（简述） 设备分为硬件和软件两大部分 其中硬件分为：交换机、显示模块、IO模块、转接模块等大的部分 软件为编程软件。 ## 硬件设备描述 ### 设备解释 | 模块 | 特点1 | 特点2 | 特点3 | | --------- | -------------------------------------------- | -------------------------------- | ------------ | | 显示模块 | 香蕉派、荔枝派 | hdmi显示、触摸屏控制 | | | 交换机 | 连结外网 | 将子设备组成网络 | | | PLC主控 | PLC继电器
PLC块晶体管
电机控制模块 | | | | PLC接入器 | 又串口又网口 | 低成本将子设备组成网络 | 串口 | | PLC按键器 | 2网口一冗余，一替换 | 冗余口网线口*1，含3个485。全输出 | 串行控制输出 | | 卡边 | 电转光 | | | **交换机** - 为主控接入网络提供数据交换渠道，模拟spi 20个。 - 导轨版有8个口和主模块通信，2对上联冗余接口。可接8台设备或4台冗余设备。 - 机架常规款有16个口和主模块通信，2对上联并定位冗余接口，2个口作为备用口。可接16台设备或8台冗余设备。 - 机架冗余款的16个口和2个备用口均上下同时发送数据。形成36口的冗余交换机，再加4个上联口，成为40口交换机。 - 超远传输机架款是用差分传输信号的方式，检测光线的强弱进行数据的传输。加上冗余功能，该设备只能接8组io口，拓展之后为2个U机架可以接16组io。 - 每个交换机有一个串口，后期导轨版串口改为以太网口，机架款添加网口，设定地址为0000后，并且该交换机设定为交换机数据接收模式后，交换机由串口或者网口发出。否则通过上联口发出。 - 询问和回复均为完整包，回复忙或者无可回复内容时候，自动将io状态回复，交换机广播携带当前编号前8的前8个io **显示模块** - 使用工控机作为显示设备，也可以用树莓派等设备代替。 - 用于显示，触摸屏。 - 显示屏可以视为一个用电脑模拟的PLC，所使用的协议和实际PLC相同，所以需要串口或者网线将电脑收发的数据转为“**澄澄**“PLC可识别的协议。所有数据需要向PLC申请才能获取。 - 收集记录日志，做java python判断（一些需要时间处理，发送到主设备需要占用带宽的数据，例如模拟数据，1万次循环的用时，日志记录，断网后临时处理方式）。 **主模块**（以常规款为例子） - 每次发送8个字节，固定长度发送 - 8个输出12个输入1对485输入一对电源 - 含有oled显示器，可以配置显示logo，配置菜单，监视运行情况等 - spi转485传输，不会因线长而造成数据出错，多plc协同工作 - 双plc冗余工作，出现问题无延时换另外一台，维修不停机。 **PLC接入器** - 内含mcu，作为主设备让PLC互联。 - 含以太网口 - 含typec 的ch340的串口 - 询问多个PLC设备数据，转发其它PLC数据，将多个设备协调运行起来 **PLC按键器** - 2个网口，方便不停机更换设备，接入跳线；冗余口一个 - 按键4个 - 串行输出口一对 - 供电口一对。 **卡边** - 将spi数据转为光数据，方便远程对接。 - 有2个光口，方便接入环形输入 - 用于卡边，固定plc **串行设备** 串行输出为澄澄PLC的一款特色功能，其原理是通过PLC的一个输出口，发送串行数据，在此总线上的所有设备。均可受控。该功能任意一台设备上都拥有。该功能极大的扩充了PLC的输出口数量，也不缺乏稳定性，对非高要求低成本控制有极大优势。 **串行输入设备** 传感器设备的接入。 ### 传输方式 传输方式为本设计的最大亮点，极大的提高了传输速率 使用光纤进行了传输， 光也有信号强弱，也会有干扰，使用485进行光强弱的比较，实现稳定传输 网线有8根线，由4对双绞线构成，由于上传的数据量大，上传用2对线，下载用1对线，信号用1对双绞线。连接 ### 其他功能 测试发送延时，需要一个函数，发出去，再返回来，定义数据延时 ### 传输的数据类型 计算方式 每一步的结果都放入一个缓存空间 每个缓存空间，首个位置判断，直接赋值，第二个判断，要判断是缓存空间否为1，如果缓存位置是1，直接跳过。 除去第一个外，第二个值开始要判断之前的结果 只能对数字进行判断，如果对字符或者字符串判断的话，会造成数据量大影响处理速度，所以如果判断字符串的话，要放到显示模块中判断 ### 缓存 用于给用户所使用的内存 大小为10kb # 网络连接 设备的下载功能可利用网络进行远程下载。 我们的设备提供了网络远程下载功能，每次传输1kb，只有当“传输完成位”为1时才认为本轮传输完毕，以此循环直到下载完成。 此外，我们的设备也可以通过手机端进行控制。对于充值会员的设备，可以获得800kb的缓存空间，所有性能按照物联网设备无会员100倍计算，是普通会员的10倍。 在PLC项目中，我们提供了免费的物联网平台，这是一种极为廉价的方式，我们也尽可能地维护平台的稳定性。然而，在大型和重要的PLC业务中，利用公有的PLC平台可能存在数据安全性和稳定性的风险。因此，我们建议厂商聘用专业的编程人员，利用我们提供的开源PLC服务端代码搭建私有服务器。同时，我们也提供设计人员、搭建服务和驻厂运维人员，为您的PLC设备保驾护航。 服务端开源代码不在本项目中，请访问：http:// ## 设计背景 我曾经从事PLC工作、单片机和Java程序开发，最后转向云平台设计。通过了解各个行业的优缺点，我决定发扬米格25效应，综合考虑PLC的稳定性、运行速度和价格，设计出了这款PLC。 这款PLC的设计范围非常广泛，需要多个人或团队的共同努力才能完成。因此，我们选择以开源的方式，完善设计，提高设备的稳定性，为用户提供更好的服务。 在PLC的设计中，速度和效率是非常重要的考虑因素。随着5G时代的到来，“快”成为这个时代的代名词。在设计PLC时，我们必须了解哪些数据变量需要瞬时响应，哪些需要延时响应。响应时间贯穿整个编程过程。因此，在设计PLC时，我们注重了响应速度的优化。我们使用了高效的算法和数据结构，以确保PLC能够在最短的时间内响应各种指令和信号。 为了让编程更加符合人类思维方式，我对编程进行了改造。我摒弃了梯形图，自创了一套建议语言，让每个人都能轻松上手编程，快速开发。这种语言不仅易于理解和使用，而且能够提高编程效率和准确性。通过这种语言，编程人员可以更轻松地编写复杂的控制程序，从而提高PLC的性能和稳定性。 在设计之初，我考虑到了编程的简易性和复杂性相结合。我们选择开源的代码、简易的接口、使用Java、Python和Shell语言，能够方便地接收程序发出的参数，并方便地再传入程序。这让复杂的东西用高端的工具来完成，以此实现速度和多功能并存。再配合现有软件，如3D和平面设计，可更形象、美观地展示给用户。此外，设备可以联网，无论是读取数据、远程控制还是调试编程，都更加方便快捷。 PLC的存在是为了稳定，但在实际应用中，价格也是需要考虑的因素。例如，网线是由4对双绞线制成，阻抗为100欧姆，不符合485总线120欧姆的阻抗要求。但同样是双绞线，不能一概而论不能使用网线代替双绞线。网线没有485网线的传导性好，屏蔽能力强，容易断。但在实际生产中，不缺乏工况极为良好的环境，而且在极短距离和低速传输中，阻抗不匹配不会影响传输效率，所以需要适当取舍。 开源就意味着失去经济来源？非也，在PLC的设计中，如果我们极为注重了设备的可靠性和稳定性。可无一列外的全部使用高品质的电子元件和材料，这样确实可以确保PLC能够在各种恶劣的环境下正常运行。但成本也随之飙升。所以，根据工况环境确定我们是否有必要采用多重保护措施，如过压保护、过流保护和防尘防静电保护等，才显得尤为重要。单纯的依靠开源真的做不到一通百通，就算我注释标准的再细，点点细节，只知其表而不知其理，很难在多变复杂的工况环境中，拟定一个更好的方案。 总之，这款PLC在设计上注重速度和效率，同时降低成本，为各行业提供更好的控制和管理。我们相信，通过不断完善和开源，这款PLC将能够为更多的用户带来更好的服务和体验。我们坚信，这款PLC将成为未来各行业的不可或缺的控制设备。我们将继续努力，不断改进和完善这款PLC，以满足用户不断变化的需求。 ### 总目标 设计整套plc产品，包括控制，机械臂等。物联网设备全套设计。工作室改为实验室。 ### 经济来源 网站赚钱。 产品销售。 欢迎赞助。 提供服务。 # 更新情况 最后一次更新：2023年3月29日 状态：plc正在加速开发中，无法下载测试 开发者QQ：370069225 注：个人使用免费。商业化需联系作者，并在产品外观按要求加入“工控“Logo、二维码后可免费。 git命令不好记，不记了，在此记录 ``` git init touch README.md git add README.md git commit -m "first commit" git remote add origin https://gitee.com/hollow_world/plc-secondary-module.git git push -u origin "master" ``` ``` cd existing_git_repo git remote add origin https://gitee.com/hollow_world/plc-secondary-module.git git push -u origin "master" ``` - （20230306）其实在后期的考虑当中，认为使用工控机比较适合，大多数工控机都带有串口，。当时放弃串口的原因是觉得串口传输速度太慢，spi会快一点，显然，非系统传输确实是spi快很多，貌似不太适合系统，为了快速开发，选择使用性能更好的工控机。工控机跑java程序，带触摸屏，价格合适，兼容性高，稳定性也不错。网页显示的界面也灵活多变。 - （20230307）其实想到现在，带系统的嵌入式设备真的是可有可无，本来是想以嵌入式设备创新的，但是，还是鸡肋。现在，彻底放弃了。只当个显示屏用吧。 作为工业设备，最重要的是设备的稳定性，只有稳定性才能称之为工业产品。冗余接入必不可少。 交换机有冗余性。 其实每一台PLC中控有24个io，其中8出12入2个485，因为对于冗余系统来说几乎每一个输出，都要有一个输入检测是否继电器真的工作，也就是说，每一个输出要对应一个输入，此时，继电器烧毁，熔焊，都能检测出来，一旦发现问题，可以软切换到另外一台冗余的PLC上工作，使输出效果即使有故障也可以无缝衔接。 正常情况下，如果通过编译器写的代码不会导致程序死机，死机后会由看门狗重启，此时需要程序员格外关注程序是否由bug，重启是一种很严重的问题，或许此款PLC不太适合在这种环境中工作，例如高辐射的环境中。请加防护。 PLC交换机全部光口，型号分2种，一种是16口，可配置为8*2冗余，也可以不配置。一种是32口，强制16*2冗余，在交换机中，冗余的2个口发送的数据的频率和结果完全一样，同样的数据传输到子设备的主备交换机上，由于主备交换机存在着频率不同的可能性，所以，需要两根频率信号线，一根信号线作为开始发送标志位，一根信号线作为spi信号线，发送标志位下拉，表示主开始发送，当信号线没有在预定时间下拉， 对于输出设备，每台机器都有一条自带供电的io输出，只能输出不能输入。有点是瞬时性还可以，稳定性不错，65535个输出点，可以接民用控制开关，缺点是波特率慢，不做缓存，需要程序控制收发速度。没有反馈，不知道结果。需要用其他方式反馈。限制输出功率为24V1A，后续增大功率要中继 一台PLC有输出，有输入才算完整。单独为一个功能做一个模块不好，所以全输出型设备上有4个接口一个为自带输出地址的设备，为2组485总线，要注意的是：485总线上设备越少越好。 串行设备接入设备，多数外接传感器设备的回传，回传内容肯定是询问制。由于保证了数据的数量和距离，就无法保证时效性。由于485总线问题多，有时候要接外厂商设备接入，工业稳定性就相对差了一些。 应用场景： 旧塑料大棚中灯和喷水改造自动控制。大棚长度100米左右，灯以安装常规布线。未改造前手动控制，每日会有人巡检，出现问题可以人为补救，没有瞬时要求执行的设备。需要外网接入远程控制。 改造要求：二氧化碳传感器、温度传感器、空气湿度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器接入。土壤湿度传感器为1米一个，其他传感器为10米一个。 方案对比：使用一般的wifi开关，配几个无线路由器，对于数百个开关，和布线，也是不少的消费，而在实际的生产当中，会因为墙的阻隔。稳定性也欠佳。 我还遇到过485总线被雷击，高低压线并行走，导致485芯片的损坏的情况，一个芯片损坏总线出现故障，这种非常规操作导致损坏真的是无可奈何。但是坏了的mcu好好的，查又不好查，做好损坏避免那是必然，作为PLC设计者，唯一能做的就是避免损坏和坏了及时定位和替换。总之485这个东西很玄乎，我不拿示波器我也很难确定问题点。 避免485损坏的方式有：各跨接5V的TVS二极管，光耦隔离，多中继中转，输出电容隔离。 传感器设备，例如温湿度、人体、超声波开关等检测模块，当然，也有厂家特殊的模块需要接入这类模块，通过模拟量的转变，统一通过485吧参数传入PLC，由于每种模块的参数不一样，会造成协议不统一，所以暂定为4个字节。 这次设计，和上一次相比，设计的目的是为了便宜和可用性，但是上次的想法还是不可否认，在后期可以继续使用。 - 大量使用spi自定义协议，提高传输速度，配置传输等级和传输内容，让多个plc的数据交换达到了ms以内。 - 使用双路+环状设计，在替换设备的时候，尽最小可能替换设备不停机。 - 提供梯形图，c语言、输入码，而且同步转换