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。
中图分类号：TN798;TM461文献标识码：ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2024.05.005
引用格式：王永峰，康晋菊，霍书侠，等.基于国产化MCU和FPGA芯片的小型PLC控制器设计［J］.网络安全与数据治理，2024，43（5）：35-41.
引用格式：王永峰，康晋菊，霍书侠，等.基于国产化MCU和FPGA芯片的小型PLC控制器设计［J］.网络安全与数据治理，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
随着我国自动化水平的提高，PLC的应用受到越来越多行业开发者的重视，然而国内的PLC市场大部分被国外厂家所占有［1］。2022年国内PLC市场规模为137.8亿，其中小型PLC市场75.5亿，占比54.8%，市场主要被西门子、欧姆龙、三菱、施耐德等国外厂家所占领。近年来受到美国实体清单以及国际局势的变化的因素［2］，研制国产化PLC具有重要意义，国内许多企业开始攻克PLC关键技术，从而开启了PLC国产化的征程［3］。
根据IO点数，PLC可以分为小型、中型、大型三类，其中大型PLC主要面向项目市场，如电力、矿山、冶金等领域，需要强大的IO点数和复杂的控制能力［4］；小型PLC主要面向OEM市场，在纺织、包装、机床领域或者小型局部控制器系统占有很大的市场比重，小型PLC随着市场需求，得到越来越多重视，市场上有多款小型PLC模块发布［5］。
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作者信息：
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,北京100083）
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