CN106647443A - 一种智能控制器的级联方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能控制器的级联方法，用于集控制功能与I/O功能于一体的智能控制器的级联，从而实现I/O通道扩展。智能控制器分别通过其两端的第一COM端口和第二COM端口与相邻智能控制器两端的COM端口相连接，根据第一COM端口的数据接收状态判断其所处的位置，具体包括：若在t1时间内从第一COM端口端检测到第一种特定数据帧的输入，则该智能控制器自动识别并定义为子节点状态；反之，则该智能控制器自动识别并定义为父节点状态；并根据第二COM端口的数据传输状态判断其是否为末端子节点。本发明所述的智能控制器级联方法操作简便，模块间信号传输速度快，效率高，且级联控制系统占用空间小，有效地实现了模块的I/O通道扩展。

Description

一种智能控制器的级联方法
技术领域
本发明涉及智能控制器领域，尤其涉及一种集控制功能与I/O功能于一体的智能控制器的级联，从而实现I/O通道扩展的方法。
背景技术
自动化控制模块与I/O模块分别是自动化控制系统的一部分，他们与电源模块、通讯模块等一起共同构成自动化控制系统，将现场控制单元、现场监视单元、操作站、通信端口单元等连接起来，综合了计算机技术、通信技术和过程技术，以适应现代高水平生产控制与企业管理的需要。模块级联是自动化控制系统中比较常用的一种方法，由于模块级联拓扑的组成复杂，因此对于控制模块与I/O模块之间的配合要求较高。
现有技术中已有的模块级联控制系统，一般直接将各个控制板和主控板固定在控制柜中，控制板之间多数通过定制电缆连接。这样的控制系统存在控制柜内配电布线混乱，容易造成电磁兼容性缺陷，以及难以检查维修等问题。
因此，需要一种使用方便，传输速度快，效率高，占用空间小的模块级联方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能控制器的级联方法，实现智能控制器I/O通道的扩展，使用户无需选型，即可快速使用，从而达到解决传统可编辑I/O模块通道扩展选型繁琐，使用方便性较差等缺陷的目的。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种智能控制器的级联方法，所述智能控制器分别通过其两端的第一COM端口和第二COM端口与相邻智能控制器两端的COM端口相连接，步骤如下：
S1、智能控制器根据所述第一COM端口的数据接收状态判断其所处的位置，具体包括：
若在t1时间内从第一COM端口端检测到第一种特定数据帧的输入，则该智能控制器自动识别并定义为子节点状态，只做I/O处理，不做控制算法运算；若在t1时间内未检测到所述第一种特定数据帧的输入，则该智能控制器自动识别并定义为父节点状态，处理I/O，并执行控制算法运算；
S2、智能控制器根据所述第二COM端口的数据传输状态判断其是否为末端子节点，具体包括：
若在t2时间内从第二COM端口检测到第二种特定数据帧的输出，则该智能控制器自动识别并定义为非末端子节点，反之，若在t2时间内未从第二COM端口检测到第二种特定数据帧的输出，则该智能控制器自动识别并定义为末端子节点；
所述COM端口为智能控制器用于传递通讯数据的串行通讯端口。
优选的，所述第一种特定数据帧为AI/DI类型或者AO/DO值。
优选的，所述第二种特定数据帧为通道状态或者AI/DI值。
优选的，所述t1时间为2~5s，t2时间为2~5s。
进一步的，多个智能控制器通过COM端口级联时，定义与父节点相连的子节点为第一子节点，与第一子节点相连的子节点为第二子节点，以此类推，实现N个智能控制器I/O通道的级联扩展。
优选的，2≤N≤4，包括一个父节点，N-1个子节点。
进一步的，多个智能控制器通过COM端口级联后，数据流方向为：父节点向子节点传递所述第一种特定数据帧，由父节点第二COM端口发送，子节点第一COM端口接收；子节点向父节点传递所述第二种特定数据帧，由子节点第一COM端口发送，父节点第二COM端口接收。
进一步的，多个智能控制器通过COM端口级联后，各节点采用相同的I/O数据接收/发送处理方式。
进一步的，多个智能控制器通过COM端口级联后，各节点的I/O通道相互隔离、独立采样，模拟量控制回路周期为50ms，数字量控制回路周期为50ms，即控制期间I/O通道数据同步时间为50ms。
进一步的，多个智能控制器进行级联时，通过软件平台对父节点进行I/O通道信号类型配置和控制算法编程下装，子节点根据父节点的工程配置自动调整I/O通道信号类型。
本发明所述的智能控制器的级联方法具有如下优点：本发明所述的级联方法操作简便，只需将智能控制器通过COM端口相互连接，便能快速实现模块级联；本发明所述的级联方法模块间信号传输速度快，效率高，级联后各节点的I/O通道相互隔离、独立采样，模拟量控制回路周期为50ms，数字量控制回路周期为50ms，即控制期间I/O通道数据同步时间为50ms；本发明所述的级联系统占用空间小，有效地实现了模块的通道扩展。
附图说明
图1为本发明的智能控制器的级联方法实施例中智能控制器的原理框图。
图2为本发明的智能控制器的级联方法的流程示意图。
图3为本发明的智能控制器的级联方法较佳实施例的模块级联示意图。
图4为图3实施例中级联模块I/O数据流示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
显然，所描述的实例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
智能控制器是指在仪器、设备、装置、系统中为实现电子控制，而设计的计算机控制单元，它一般是以单片微型计算机（MCU）芯片或数字信号处理器（DSP）芯片为核心，依据不同功能要求辅以外围模拟及数字电子线路，并置入相应的计算机软件程序，经电子加工工艺制造而形成的核心控制部件。
图1为常见的智能控制器的结构原理框图。如图所示，所述的智能控制器其组成包括MCU单元、电源单元、UI单元、UO单元、DI单元、DO单元、通讯单元，UI单元包括模数转换单元、开关量输入处理单元、电平量输入处理单元，UO单元包括数模转换单元、外接继电器驱动单元，通讯单元包括以太网通讯处理单元、无线通讯处理单元、485通讯处理单元，所述UI单元、UO单元、DI单元、DO单元和通讯单元皆与MCU单元相连，电源单元对MCU单元、UI单元、UO单元、DI单元、DO单元和通讯单元进行供电。
其中，控制器的MCU单元由32位的ARM单片机及外围器件构成，运行控制算法、智能控制、智能存储和通讯数据处理。
以太网通讯处理单元上设置一路RJ45端口，把控制器的数据接入以太网，实现对现场的远程监控；无线通讯处理单元上设置有天线，通过GSM网络进行通讯，可与手机连接，随时随地即可得到控制器的信息；485通讯处理单元包括一个本地连接HMI的端口和一个远距离隔离通讯端口，支持Modbus-RTU的主从模式，所述的本地连接HMI的端口外接显示屏，实现对现场参数的直接显示，所述的远距离隔离通讯端口可组成485网络，进行数据的交互，通过软件平台实现对模块的管理。通讯处理单元上还设有两路COM端口，所述COM端口为智能控制器的串行通讯端口，传递通讯数据。
如图2所示，本发明的智能控制器的级联方法为，智能控制器分别通过其两端的第一COM端口和第二COM端口与相邻智能控制器两端的COM端口相连接，之后：
S1、智能控制器根据所述第一COM端口的数据接收状态判断其所处的位置；
S2、智能控制器根据所述第二COM端口的数据传输状态判断其是否为末端子节点。
下面结合附图3对上述级联方法的较佳实施例进行详细的说明。
智能控制器通过其两端的端口COM1和COM2与其相邻的智能控制器相连接，并根据其COM1端口端的数据接收状态，自动识别其所处的位置，如果一定时间内从COM1端口端未检测到特定数据帧：AI/DI类型或者AO/DO值的输入，则自动识别并定义其为父节点状态，处理I/O，并执行控制算法运算，反之，如果从COM1端口端检测到所述特定数据帧的输入，则智能控制器自动定义为子节点状态，只做I/O处理，不做控制算法运算；
同时，智能控制器根据COM2端口端的数据传输状态，自动判断其是否为末端子节点，如果一定时间内从COM2端口端检测到另一种特定数据帧：通道状态信号或者AI/DI值的输出，则自动识别并定义其为非末端子节点，反之，则智能控制器根据其控制单元的指令，自动定义其为末端子节点。
智能控制器级联时，父节点智能控制器的COM2端口端与子节点智能控制器的COM1端口端相连，与父节点相连的子节点为第一子节点，与第一子节点相连的子节点为第二子节点，所述第一子节点的COM2端口端与所述第二子节点的COM1端口端相连，以此类推，最多可实现四个模块级联扩展，即一个父节点，三个子节点。
进一步，智能控制器级联过程中，数据流方向为：父节点智能控制器向子节点智能控制器方向传递所述特定数据帧：AI/DI类型或者AO/DO值，COM2发送，COM1接收；子节点智能控制器向父节点智能控制器方向传递所述另一种特定数据帧：通道状态与AI/DI值，COM1发送，COM2接收。
进一步，所述智能控制器级联时，用户只需通过软件平台在父节点进行I/O通道信号类型配置和控制算法编程下装，子节点智能控制器根据父节点智能控制器的工程配置自动调整I/O通道信号类型。
再进一步，级联的智能控制器模块之间I/O数据传递采用透明传输机制，即各节点智能控制器采用相同的I/O数据接收/发送处理方式，而无需根据节点所处状态特殊处理。
更进一步，智能控制器级联后，各级联模块的I/O通道相互隔离、独立采样，模拟量控制回路周期为50ms，数字量控制回路周期为50ms，即控制器之间I/O通道数据同步时间为50ms。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能控制器的级联方法，所述智能控制器分别通过其两端的第一COM端口和第二COM端口与相邻智能控制器两端的COM端口相连接，其特征在于，步骤如下：
S1、智能控制器根据所述第一COM端口的数据接收状态判断其所处的位置，具体包括：
若在t1时间内从第一COM端口端检测到第一种特定数据帧的输入，则该智能控制器自动识别并定义为子节点状态，只做I/O处理，不做控制算法运算；若在t1时间内未检测到所述第一种特定数据帧的输入，则该智能控制器自动识别并定义为父节点状态，处理I/O，并执行控制算法运算；
S2、智能控制器根据所述第二COM端口的数据传输状态判断其是否为末端子节点，具体包括：
若在t2时间内从第二COM端口检测到第二种特定数据帧的输出，则该智能控制器自动识别并定义为非末端子节点，反之，若在t2时间内未从第二COM端口检测到第二种特定数据帧的输出，则该智能控制器自动识别并定义为末端子节点；
所述COM端口为智能控制器用于传递通讯数据的串行通讯端口。
2.如权利要求1所述的智能控制器的级联方法，其特征在于，所述第一种特定数据帧为AI/DI类型或者AO/DO值。
3.如权利要求1所述的智能控制器的级联方法，其特征在于，所述第二种特定数据帧为通道状态或者AI/DI值。
4.如权利要求1所述的智能控制器的级联方法，其特征在于，所述t1时间为2~5s，t2时间为2~5s。
5.如权利要求1-4任一项所述的智能控制器的级联方法，其特征在于，多个智能控制器通过COM端口级联时，定义与父节点相连的子节点为第一子节点，与第一子节点相连的子节点为第二子节点，以此类推，实现N个智能控制器级联扩展。
6.如权利要求5所述的智能控制器的级联方法，其特征在于，2≤N≤4，包括一个父节点，N-1个子节点。
7.如权利要求5所述的智能控制器的级联方法，其特征在于，多个智能控制器通过COM端口级联后，数据流方向为：父节点向子节点传递所述第一种特定数据帧，由父节点第二COM端口发送，子节点第一COM端口接收；子节点向父节点传递所述第二种特定数据帧，由子节点第一COM端口发送，父节点第二COM端口接收。
8.如权利要求5所述的智能控制器的级联方法，其特征在于，多个智能控制器通过COM端口级联后，各节点采用相同的I/O数据接收/发送处理方式。
9.如权利要求5所述的智能控制器的级联方法，其特征在于，多个智能控制器通过COM端口级联后，各节点的I/O通道相互隔离、独立采样，模拟量控制回路周期为50ms，数字量控制回路周期为50ms，即控制期间I/O通道数据同步时间为50ms。
10.如权利要求6-9任一项所述的智能控制器的级联方法，其特征在于，多个智能控制器进行级联时，通过软件平台对父节点进行I/O通道信号类型配置和控制算法编程下装，子节点根据父节点的工程配置自动调整I/O通道信号类型。
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