CN106933182A - 一种基于无线方式扩展plc的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无线方式扩展PLC的方法，包括步骤：S1）将带有无线通信功能的扩展模块与上位机建立组态；S2）将所述扩展模块与PLC无线连接；S3）所述PLC向扩展模块发出控制指令，如果未找到对应的扩展模块，则PLC自身面板上的寻径按钮被按下，PLC发出寻径信号；S4）被寻径的扩展模块收到寻径信号后作出响应，并与PLC建立通信。本发明中，PLC与扩展模块采用近场通信NFC或超宽带UWB的无线连接方式，有效打破传统的有线方式连接PLC与扩展模块的结构限制，赋予用户极大的灵活性与设备可维护性。提高了数据传输速率，扩大了网络覆盖范围，增加了可连接的扩展模块数。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制领域，具体的说，是一种基于无线方式扩展PLC的方法。
背景技术
现在的工业现场应用中，PLC（programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）都是基于有线的方式进行IO或其他扩展（如附图1所示），通过总线背板或接插件，扩展模块跟CPU（中央处理单元）模块进行连接。通过有线连接，CPU模块可以获取IO扩展模块的输入值，同时可以向IO扩展模块发送输出指令。CPU模块也可以通过有线连接扩展自身的通信能力，实现跟其他现场设备的互联与通信。有线扩展决定了所有扩展模块（包括IO扩展模块与通信扩展模块）必须按照一定顺序连接。背板总线或接插件的长度限制了在一定空间内可以连接的扩展模块的数量。有线扩展以后，其维护与检修也相当复杂。同时因为背板总线与接插件需要通过金属针脚连接，导致数据传输速率受限。同时，背板总线与接插件的应用导致PLC与扩展模块的本地连接外露，使PLC与扩展模块相应的EMC（电磁兼容）特性恶化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无线方式扩展PLC的方法，用于解决现有技术中采用有线方式扩展PLC中扩展模块的数量、连接顺序和数据传输速率受到限制的问题。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：
一种基于无线方式扩展PLC的方法，包括以下步骤：
S1）将带有无线通信功能的扩展模块与上位机建立组态；
S2）将所述扩展模块与PLC采用无线连接方式连接；
S3）所述PLC向扩展模块发出控制指令，用于控制扩展模块的输入输出操作，如果未找到对应的扩展模块，则PLC自身面板上的寻径按钮被按下，PLC发出寻径信号；
S4）被寻径的扩展模块收到寻径信号后作出响应，并与PLC 建立通信。
扩展模块与上位机建立组态之后，用户通过上位机设置扩展模块的参数，使扩展模块可以与PLC正常交互。扩展模块采用无线方式与PLC连接，背板总线与接插件不再需要通过金属针脚连接，因此扩展模块的数据传输速率不受限制，PLC向扩展模块发送控制指令，控制扩展模块的输入输出操作。当未寻找到对应的扩展模块时，用户按下PLC自身面板上的寻径按钮，PLC发出寻径信号，被寻径的扩展模块收到寻径信号时作出响应，与PLC建立通信，解决扩展模块在组态中地址分配不准确导致无法接受PLC的控制指令的问题。
进一步的优选，所述步骤S1）具体包括：
S1.1）扩展模块连接上位机,所述上位机安装有组态软件；
S1.2）所述上位机发出寻径信号；
S1.3）被寻径的扩展模块响应上位机的寻径信号，用于提示用户定位被寻径的扩展模块；
S1.4）用户按下所述扩展模块上的响应按钮，扩展模块将用户按下响应按钮的次数和身份标识符发送给上位机的组态软件，所述身份标识符是扩展模块自身面板上的拨码开关与设备名称组合生成，用于唯一识别扩展模块；
S1.5）上位机生成所述扩展模块的电子格式的标识符；
S1.6）用户通过上位机的组态软件检查扩展模块的配置并设置参数，完成组态。
扩展模块连接上位机时，与组态软件通信，上位机发出组态请求并发送寻径信号，扩展模块收到寻径信号时，通过按下自身面板上的响应按钮响应上位机的寻径信号，并将身份标识符发送给上位机，用于上位机对扩展模块进行定位和确认。
进一步的优选，所述步骤S3）具体包括：PLC自身面板上设置的寻径按钮被按下时，PLC周期性的依次对每个扩展模块发出寻径信号，同时依次闪烁自身面板上的扩展模块标识LED，用于指示当前被寻径的扩展模块。
PLC自身面板上的扩展模块标识LED为多个，每一个LED的闪烁用于指示当前被寻径的不同的扩展模块，通过增加LED的数量，可以同时指示更多的被寻径的扩展模块，因此扩展模块的数量不受限制。
进一步的优选，所述步骤S2）中的无线连接方式为近场通信NFC或超宽带通信UWB。
通过近场通信NFC或超宽带通信UWB的无线技术实现PLC与扩展模块互联的方法，打破有线方式的安装限制，提高数据传输速率，实现了高速率，大带宽的连接，使PLC与扩展模块的连接更加灵活、易于维护，同时具有更好的EMC特性。
进一步的优选，所述PLC（1）还无线连接有一个或多个PLC（1），所述扩展模块（2）还无线连接或有线连接有一个或多个扩展模块（2）。
PLC可以通过无线连接实现与其他PLC数据互连和扩展，增加PLC可连接的扩展模块的数量。具有无线通信功能的扩展模块无线连接或有线连接与其他扩展模块互连或扩展，增加PLC可连接的扩展模块的数量，扩大了网络覆盖范围。通过这样的方式，PLC可以与其他不支持无线连接或与自身有线通信协议不一致的扩展模块或人机界面实现互连。
进一步的优选，所述寻径信号采用广播的方式发送。
在扩展模块的地址没有配置正确时，通过广播的方式发送寻径信号，方便找到对应的扩展模块。
进一步的优选，所述控制指令采用单播的方式发送。
采用单播的方式发送控制指令，减少对其他扩展模块的干扰。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）PLC与扩展模块采用近场通信NFC或超宽带UWB的无线连接方式，有效打破传统的有线方式连接PLC与扩展模块的结构限制，赋予用户极大的灵活性与设备可维护性。提高了数据传输速率，扩大了网络覆盖范围，增加了可连接的扩展模块数，避免了PLC与扩展模块的有线连接导致的EMC特性恶化。
（2）扩展模块通过与电子格式的标识符对应的身份标识符，现场维护人员可以通过观察拨码开关的值，唯一的确定扩展模块而不需要连接上位机进行定位。
（3）本发明中利用扩展模块标识LED的闪烁和用户按下响应按钮的次数来确定被寻径的扩展模块的方式，方便上位机与PLC可以在复杂的环境中快速有效的搜寻到目标扩展模块，解决了无线方式扩展PLC的定位复杂、易出错的问题。
附图说明
图1为现有技术中PLC与扩展模块的连接示意图；
图2为本发明中PLC与扩展模块的连接示意图；
图3为PLC自身面板的示意图；
图4为扩展模块自身面板的示意图；
图5为扩展模块启动与寻径的流程图；
图6为PLC的内部结构框图；
图7为扩展模块的内部结构框图；
其中1-PLC；2-扩展模块；11-寻径按钮；12-扩展模块标识LED；21-响应按钮；22-扩展模块LED；23-拨码开关。
具体实施方式
首先在对本发明的具体实施例作详细介绍之前，对本文涉及的名词给予解释：
PLC:可编程逻辑控制器；
NFC：近场通信（Near Field Communication），其基础是RFID及互连技术，是一种短距高频的无线电技术；
UWB：超宽带通信（Ultra Wide Band）技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽；
组态：组态是一个自动化行业的专业名词。含义是系统配置，专指自动化系统各个组件信息的设置。通常是由安装在上位机上的组态软件实施。组态软件会负责检测各个自动化子系统的配置情况，根据其情况设置相关参数，使其能正确的交互。之后自动化系统就能根据设置（组态）好的参数自动运行；
扩展模块：包括IO扩展模块、通信扩展模块和人机界面模块。
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
结合附图1-4、图6和图7所示，一种基于无线方式扩展PLC的方法，包括以下步骤：
S1）将带有无线通信功能的扩展模块（2）与上位机建立组态；
S2）将所述扩展模块（2）与PLC（1）采用无线连接方式连接；
S3）所述PLC（1）向扩展模块（2）发出控制指令，用于控制扩展模块（2）的输入输出操作，如果未找到对应的扩展模块（2），则PLC（1）自身面板上的寻径按钮（11）被按下,PLC（1）发出寻径信号；
S4）被寻径的扩展模块（2）收到寻径信号后作出响应，并与PLC （1）建立通信。
扩展模块（2）与上位机建立组态之后，通过上位机设置扩展模块（2）的参数，使扩展模块（2）可以与PLC（1）正常的交互。扩展模块（2）采用无线方式与PLC（1）连接，扩展模块（2）与PLC（1）通过无线的方式进行通信，背板总线与接插件不再需要通过金属针脚连接，因此扩展模块（2）的数据传输速率不受限制，PLC（1）向扩展模块（2）发送控制指令，当未寻找到对应的扩展模块（2）时，PLC（1）发出寻径信号，被寻径的扩展模块（2）收到寻径信号时作出响应，并与PLC（1）建立通信。因此，既实现了PLC（1）与扩展模块（2）之间的高速数据传输，又解决了扩展模块（2）在组态中地址分配不准确导致无法接受PLC（1）的控制指令的问题。
实施例2：
在实施例1的基础上，结合附图1-7所示，所述步骤S1）具体包括：
S1.1）扩展模块（2）连接上位机,所述上位机安装有组态软件；
S1.2）所述上位机发出寻径信号；
S1.3）被寻径的扩展模块（2）响应上位机的寻径信号，用于提示用户定位被寻径的扩展模块（2）；
S1.4）用户按下所述扩展模块（2）上的响应按钮（21），扩展模块（2）将用户按下响应按钮（21）的次数和身份标识符发送给上位机的组态软件，所述身份标识符是扩展模块（2）自身面板上的拨码开关（23）与设备名称组合生成，用于唯一识别扩展模块（2）；
S1.5）上位机生成所述扩展模块（2）的电子格式的标识符；
S1.6）用户通过上位机的组态软件检查扩展模块（2）的配置并设置参数，完成组态。
扩展模块（2）连接上位机时，通过闪烁扩展模块LED（22）中的红色LED表示未组态；上位机通过组态软件发出组态请求，并发送寻径信号，寻径信号里面带有扩展模块（2）的标识符，扩展模块（2）识别包含有自身标识符的寻径信号时闪烁扩展模块LED（22）中的白色LED，用于提示用户被寻径的扩展模块（2），避免扩展模块（2）在组态过程中无法准确定位而出错，因此可以准确的定位被寻径的扩展模块（2）。用户需要按下扩展模块（2）自身面板上的响应按钮（21）以响应上位机组态请求。在组态过程中，扩展模块（2）将用户连续按下响应按钮（21）的次数发送给组态软件，组态软件将其显示给组态的工作人员，这样不论在远程或者附近，都可以准确定位扩展模块（2）。扩展模块（2）与上位机组态完成，此时，白色LED常亮，不再闪烁，并将自身面板上的响应按钮（21）被连续按下的次数和身份标识符，发送给上位机，用于上位机对扩展模块（2）进行定位和确认。值得说明的是，在组态过程中，扩展模块（2）都会被分配一个设备名称，结合扩展模块（2）自身面板上的拨码开关（23）的值，组合生成一个唯一的全网标识符即身份标识符。如果身份标识符不唯一，组态将不能成功，系统不会运行。
实施例3：
在实施例1的基础上，结合附图1-7所示，所述步骤S3）具体包括：PLC（1）自身面板上设置的寻径按钮（11）被按下时，PLC（1）周期性的依次对每个扩展模块（2）发出寻径信号，同时依次闪烁自身面板上的扩展模块标识LED（12），用于指示当前被寻径的扩展模块（2）。
PLC（1）自身面板上的扩展模块标识LED（12）有多个，每一个LED的闪烁用于指示一个当前被寻径的扩展模块（2），通过增加LED的数量，可以同时指示更多的被寻径的扩展模块（2），因此扩展模块（2）的数量不受限制。
实施例4：
在实施例1的基础上，结合附图1-7所示，所述步骤S2）中的无线连接方式为近场通信NFC或超宽带通信UWB。通过近场通信NFC或超宽带通信UWB的无线技术实现PLC（1）与扩展模块（2）互连的方法，以打破有线方式的安装限制，提高数据传输速率，实现了高速率，大带宽的连接，使PLC（1）与扩展模块（2）的连接更加灵活、易于维护，同时具有更好的EMC特性。
进一步的优选，所述PLC（1）还无线连接有一个或多个PLC（1），所述扩展模块（2）还无线连接或有线连接有一个或多个扩展模块（2）。
PLC（1）可以通过无线连接实现与其他PLC（1）数据互连和扩展，增加PLC（1）可连接的扩展模块（2）的数量。具有无线通信功能的扩展模块（2）无线连接或有线连接与其他扩展模块（2）互连或扩展，增加PLC（1）可连接的扩展模块（2）的数量，扩大了网络覆盖范围。通过这样的方式，PLC（1）可以与其他不支持无线连接或与自身有线通信协议不一致的扩展模块（2）或人机界面实现互连。
实施例5：
在以上实施例的基础上，结合附图1-7所示，所述寻径信号采用广播的方式发送。在扩展模块（2）的地址没有配置正确时，通过广播的方式发送寻径信号，寻径信号带有被寻径扩展模块（2）的电子格式的标识符，方便找到被寻径的扩展模块（2）。
进一步的优选，所述控制指令采用单播的方式发送。采用单播的方式发送控制指令，减少对其他扩展模块（2）的干扰。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于无线方式扩展PLC的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1）将带有无线通信功能的扩展模块（2）与上位机建立组态；
S2）将所述扩展模块（2）与PLC（1）采用无线连接方式连接；
S3）所述PLC（1）向扩展模块（2）发出控制指令，用于控制扩展模块（2）的输入输出操作，如果未找到对应的扩展模块（2），则PLC（1）自身面板上的寻径按钮（11）被按下，PLC（1）发出寻径信号；
S4）被寻径的扩展模块（2）收到寻径信号后作出响应，并与PLC （1）建立通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线方式扩展PLC的方法，其特征在于，所述步骤S1）具体包括：
S1.1）扩展模块（2）连接上位机,所述上位机安装有组态软件；
S1.2）所述上位机发出寻径信号；
S1.3）被寻径的扩展模块（2）响应上位机的寻径信号，用于提示用户定位被寻径的扩展模块（2）；
S1.4）用户按下所述扩展模块（2）上的响应按钮（21），扩展模块（2）将用户按下响应按钮（21）的次数和身份标识符发送给上位机的组态软件，所述身份标识符是扩展模块（2）自身面板上的拨码开关（23）与设备名称组合生成，用于唯一识别扩展模块（2）；
S1.5）上位机生成所述扩展模块（2）的电子格式的标识符；
S1.6）用户通过上位机的组态软件检查扩展模块（2）的配置并设置参数，完成组态。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线方式扩展PLC的方法，其特征在于，所述步骤S3）具体包括：PLC（1）自身面板上设置的寻径按钮（11）被按下时，PLC（1）周期性的依次对每个扩展模块（2）发出寻径信号，同时依次闪烁自身面板上的扩展模块标识LED（12），用于指示当前被寻径的扩展模块（2）。
4.根据权利要求1所述的一种无线方式扩展PLC的方法，其特征在于，所述步骤S2）中的无线连接方式为近场通信NFC或超宽带通信UWB。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线方式扩展PLC的方法，其特征在于，所述PLC（1）还无线连接有一个或多个PLC（1），所述扩展模块（2）还无线连接或有线连接有一个或多个扩展模块（2）。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种基于无线方式扩展PLC的方法，其特征在于，所述寻径信号采用广播的方式发送。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种基于无线方式扩展PLC的方法，其特征在于，所述控制指令采用单播的方式发送。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190723 |