CN106873513A - 一种plc系统及其主从连接结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PLC系统及其主从连接结构，PLC系统包括主机和多个从机，主机的数据交互接口和多个从机的数据交互接口均连接至通信总线，主机的地址信号接口和多个从机的地址信号接口通过数据线依次串接；主机上电时输出地址信号，并通过数据线将地址信号依次传递至每个从机，为每个从机分配地址；主机与每个从机之间均通过通信总线传递差分信号，以实现数据交互。本发明通过提供一种改进的PLC系统的主从连接结构，通过通信总线在主机和从机之间传输差分信号，实现主机和从机之间的数据交互，通过数据线将主机输出的地址信号传输至从机，为从机分配地址，可以有效提高PLC系统的主机和从机之间的通讯速率、增强抗干扰能力且成本低廉、易于实现。

Description

一种PLC系统及其主从连接结构
技术领域
本发明实施例属于PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)技术领域，尤其涉及一种PLC系统及其主从连接结构。
背景技术
在PLC系统中，PLC系统通常包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)模块和I/O(Input/Output，输入输出)模块、电源模块等其他模块，其他模块的数量可以根据实际需要进行扩展。PLC系统的CPU模块作为主机，其他各模块作为从机，主机与各从机之间采用总线通讯的方式进行数据交互。
然而，现有的仅通过SPI总线来实现PLC系统的主机和从机之间的数据交互的通讯方式存在通讯速率低、抗干扰能力弱等缺陷，无法适应逐渐提高的行业发展要求。
发明内容
本发明实施例提供一种PLC系统及其主从连接结构，通过提供一种改进的PLC系统的主从连接结构，可以有效提高PLC系统的主机和从机之间的通讯速率、增强抗干扰能力且成本低廉、易于实现。
本发明实施例一方面提供一种PLC系统的主从连接结构，所述PLC系统包括主机和多个从机，所述主机的数据交互接口和所述多个从机的数据交互接口均连接至通信总线，所述主机的地址信号接口和所述多个从机的地址信号接口通过数据线依次串接；
所述主机上电时输出地址信号，并通过所述数据线将所述地址信号依次传递至每个从机，为每个从机分配地址；所述主机与每个从机之间均通过所述通信总线传递差分信号，以实现数据交互。
优选的，所述主机的数据交互接口和所述多个从机的数据交互接口均为SPI接口，所述通信总线为SPI总线，所述主机和所述多个从机之间通过所述SPI总线传输三对差分信号，所述主机的数据交互接口和所述多个从机的数据交互接口各通过一个差分信号转换模块连接至所述通信总线。
优选的，所述主机的SPI接口的SDI端和每个从机的SPI接口的SDI端之间通过所述SPI总线中的SDI线传输所述三对差分信号中的第一对差分信号，所述主机的SPI接口的SDO端和每个从机的SPI接口的SDO端之间通过所述SPI总线中的SDO线传输所述三对差分信号中的第二对差分信号，所述主机的SPI接口的SCLK端和每个从机的SPI接口的SCLK端之间通过所述SPI总线中的SCLK线传输所述三对差分信号中的第三对差分信号。
优选的，所述主机的数据交互接口和所述多个从机的数据交互接口均为异步串行通信接口，所述通信总线为异步串行通信总线。
优选的，所述异步串行通信接口为RS485接口或RS422接口，所述异步串行通信总线为与所述异步串行通信接口对应的RS485总线或RS422总线。
优选的，所述异步串行通信接口为RS485接口，所述异步串行通信总线为RS485总线；
所述主机的RS485接口的数据接受正端和每个从机的RS485接口的数据接受正端之间通过所述RS485总线中的A线传输所述差分信号中的正相信号，所述主机的RS485接口的数据接受负端和每个从机的RS485接口的数据接受负端之间通过所述RS485总线中的B线传输所述差分信号中的反相信号。
优选的，所述主机的地址信号接口和所述多个从机的地址信号接口均为I/O接口。
本发明实施例另一方面还提供一种PLC系统，其包括上述的PLC系统的主从连接结构。
本发明实施例通过提供一种改进的PLC系统的主从连接结构，通过通信总线在主机和从机之间传输差分信号，以实现主机和从机之间的数据交互，通过数据线将主机输出的地址信号传输至从机，为从机分配地址，可以有效提高PLC系统的主机和从机之间的通讯速率、增强抗干扰能力且成本低廉、易于实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一个实施例提供的PLC系统的主从连接结构的结构框图；
图2是本发明的一个实施例提供的PLC系统的主从连接结构的结构框图；
图3是本发明的一个实施例提供的PLC系统的主从连接结构的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
如图1所示，本发明的一个实施例提供一种PLC系统的主从连接结构，该PLC系统包括主机10和多个从机(本实施例中将多个从机分别表示为21、22……2N)。
在具体应用中，从机的数量也可以是一个或者两个。
如图1所示，本实施例所提供的PLC系统的主机和从机之间的连接关系为：
主机10的数据交互接口和多个从机21～2N的数据交互接口均连接至通信总线30，主机10的地址信号接口和多个从机21～2N的地址信号接口通过数据线40依次串接。
在本实施例中，通信总线30用于传输一对差分信号，差分信号包括一对相位相反的正相信号(图1中表示为D+)和反相信号(图1中表示为D-)，因此，对应的，通信总线30也包括分别用于传输正相信号和反相信号的两根信号线。
在具体应用中，通信总线具体可以为同步串行通信总线或异步串行通信总线，例如SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线、RS485总线或RS422总线，对应的，数据交互接口具体可以为SPI接口、RS485接口或RS422接口；地址信号接口具体可以为I/O接口。
在具体应用中，PLC系统还包括与通信总线连接的差分数据处理芯片，用于控制差分信号的传输。
本实施例所提供的PLC系统的主从连接结构的工作原理为：
主机上电时输出地址信号，并通过数据线将地址信号依次传递至每个从机，为每个从机分配地址；主机与每个从机之间均通过通信总线传递差分信号，以实现数据交互。
本实施例通过提供一种改进的PLC系统的主从连接结构，通过通信总线在主机和从机之间传输差分信号，以实现主机和从机之间的数据交互，通过数据线将主机输出的地址信号传输至从机，为从机分配地址，可以有效提高PLC系统的主机和从机之间的通讯速率、增强抗干扰能力且成本低廉、易于实现。
如图2所示，在本发明的一个实施例中，主机10的数据交互接口和多个从机21～2N(即21、22……2N共N个从机)的数据交互接口均为SPI接口，通信总线30为SPI总线，主机10的地址信号接口和多个从机21～2N的地址信号接口均为I/O接口，主机10和多个从机21～2N之间通过SPI总线传输三对差分信号(图2中三对差分信号分别表示为D1+、D1-，D2+、D2-和D3+、D3-)，主机10的数据交互接口和多个从机21～2N的数据交互接口各通过一个差分信号转换模块连接至通信总线30(图2中与每个数据交互接口对应的差分信号转换模块分别表示为40、41、42……4N)。
在具体应用中，由于SPI接口不能直接生成差分信号，因此需要在SPI接口的数据输出端连接一个差分信号转换模块来将数据转换为差分信号，每个SPI接口所对应的差分信号转换模块均可以属于其对应的主机或从机的一部分(即差分信号转换模块与其对应的主机或从机一体化设置)，也可以独立于其对应的主机或从机之外设置(即差分信号转换模块作为其对应的主机或从机的外设设备存在)。
在具体应用中，差分信号转换模块具体可以是差分信号转换器或者差分芯片，也可以通过其他具有差分信号转换功能的集成电路或者芯片来实现，具体可以根据实际需要进行选择，本实施例中不对差分信号转换模块的的具体类型作特别限定。
主机的SPI接口的SDI(主设备数据输入)端通过SPI总线中的SDI线分别与每个从机的SPI接口的SDI端连接，SPI总线中的SDI线用于传输所述三对差分信号中的第一对差分信号；主机的SPI接口的SDO(主设备数据输出)端通过SPI总线中的SDO线和每个从机的SPI接口的SDO端连接，SPI总线中的SDO线用于传输所述三对差分信号中的第二对差分信号；主机的SPI接口的SCLK(时钟信号)端和每个从机的SPI接口的SCLK端连接，SPI总线中的SCLK线传输所述三对差分信号中的第三对差分信号。其中，第一对差分信号和第二对差分信号均为通信数据信号，第三对差分信号为时钟信号。
本实施例通过采用同步串行通信接口来实现主机和从机之间的数据交互，可以将数据通信速率提高至12MHZ，并且抗干扰能力强，成本低廉，易于实现，可以有效提高数据传输速率，并且抗干扰能力强。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，主机10的数据交互接口和多个从机21～2N的数据交互接口均为RS485接口，通信总线30均为RS485总线，主机10的地址信号接口和多个从机21～2N的地址信号接口均为I/O接口。
主机的RS485接口的数据接受正端通过RS485总线中的A线分别与每个从机的RS485接口连接，RS485总线中的A线用于传输差分信号中的正相信号，主机的RS485接口的数据接受负端通过RS485总线中的B线分别与每个从机的RS485接口连接，RS485总线中的B线用于传输差分信号中的反相信号。
在具体应用中，RS485接口还可以等效替换为RS422接口，同理RS485总线还可以等效替换为RS422总线。
本实施例通过采用异步串行通信接口来实现主机和从机之间的数据交互，可以将数据通信速率提高至10MHZ，并且成本低廉，易于实现。
本发明的上述实施例提供的PLC系统的主从连接结构，通过使主机通过通信总线分别与每个从机连接并传输差分信号，不存在传统的通过串接方式依次传输数据信号的PLC系统中存在的信号延时问题，不同从机之间的数据信号不会产生干扰，因此可以有效提高数据传输效率，抗干扰能力强，还可以有效提高系统的单位有效数据吞吐量。
本发明的一个实施例还提供一种PLC系统，包括上述任一实施例所提供的PLC系统的主从连接结构。
需要说明的是，本发明所有实施例中的连接关系并非实际意义上的直接通过相应的实体数据线所实现的物理连接关系，而是指的在数据传输方式上符合上述逻辑关系的逻辑连接关系。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种PLC系统的主从连接结构，所述PLC系统包括主机和多个从机，其特征在于，所述主机的数据交互接口和所述多个从机的数据交互接口均连接至通信总线，所述主机的地址信号接口和所述多个从机的地址信号接口通过数据线依次串接；
所述主机上电时输出地址信号，并通过所述数据线将所述地址信号依次传递至每个从机，为每个从机分配地址；所述主机与每个从机之间均通过所述通信总线传递差分信号，以实现数据交互。
2.如权利要求1所述的PLC系统的主从连接结构，其特征在于，所述主机的数据交互接口和所述多个从机的数据交互接口均为SPI接口，所述通信总线为SPI总线，所述主机和所述多个从机之间通过所述SPI总线传输三对差分信号，所述主机的数据交互接口和所述多个从机的数据交互接口各通过一个差分信号转换模块连接至所述通信总线。
3.如权利要求2所述的PLC系统的主从连接结构，其特征在于，所述主机的SPI接口的SDI端和每个从机的SPI接口的SDI端之间通过所述SPI总线中的SDI线传输所述三对差分信号中的第一对差分信号，所述主机的SPI接口的SDO端和每个从机的SPI接口的SDO端之间通过所述SPI总线中的SDO线传输所述三对差分信号中的第二对差分信号，所述主机的SPI接口的SCLK端和每个从机的SPI接口的SCLK端之间通过所述SPI总线中的SCLK线传输所述三对差分信号中的第三对差分信号。
4.如权利要求1所述的PLC系统的主从连接结构，其特征在于，所述主机的数据交互接口和所述多个从机的数据交互接口均为异步串行通信接口，所述通信总线为异步串行通信总线。
5.如权利要求4所述的PLC系统的主从连接结构，其特征在于，所述异步串行通信接口为RS485接口或RS422接口，所述异步串行通信总线为与所述异步串行通信接口对应的RS485总线或RS422总线。
6.如权利要求4所述的PLC系统的主从连接结构，其特征在于，所述异步串行通信接口为RS485接口，所述异步串行通信总线为RS485总线；
所述主机的RS485接口的数据接受正端和每个从机的RS485接口的数据接受正端之间通过所述RS485总线中的A线传输所述差分信号中的正相信号，所述主机的RS485接口的数据接受负端和每个从机的RS485接口的数据接受负端之间通过所述RS485总线中的B线传输所述差分信号中的反相信号。
7.如权利要求1所述的PLC系统的主从连接结构，其特征在于，所述主机的地址信号接口和所述多个从机的地址信号接口均为I/O接口。
8.一种PLC系统，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的PLC系统的主从连接结构。
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