CN107294762B - 用于可编程逻辑控制器的电信系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于可编程逻辑控制器(PLC)的电信系统包括：主模块，其包括发射器和接收器；一个或多个从模块，其被配置为接收从发射器发送的信号且响应于所发送的信号而将信号发送到接收器；信号转换模块，其被配置为将在主模块和从模块之间发送的信号转换成数字信号；控制模块，其被配置为控制信号转换模块且基于数字信号来确定在主模块和从模块之间发送的信号中是否存在错误；显示模块，其被配置为显示由控制模块确定的结果。

Description

用于可编程逻辑控制器的电信系统
技术领域
本公开内容涉及一种在可编程逻辑控制器(PLC)等中使用的电信系统。
背景技术
可编程逻辑控制器(PLC)是用于自动控制工业场地中的各种类型的设备和设施的电子控制器。PLC考虑到通过组合CPU、通信功能、专用功能、输入/输出功能的各种系统。此外，因为控制逻辑可以被配置有PLC程序，所以存在例如控制系统的快速且容易设计和改变的优势。
在PLC的内部通信模块中应用的现有通信方法中，如果存在由包括终端电阻器中的故障和短路的大量原因导致的错误或者如果噪声被引入到传输线路以导致干扰，则难以准确找出原因中的哪一个导致错误。
因此，为了找出通信中的错误的原因，必须检查通信模块的每个主模块和从模块以及传输线路，因此导致不便。
发明内容
本公开内容的一方面是要提供一种在可编程逻辑控制器(PLC)中布置的电信系统，其实时监测在传输的信号中是否存在错误，由此自动确定电信系统的每个个别元件是否正在正常操作。
本公开内容的目的不限于上述目标，并且其他目标和优点可以由本领域技术人员从下面的描述中认识到。另外，将容易认识到，本公开内容的目标和优点可以由在随附权利要求和其组合中记载的装置来实践。
根据本公开内容的一个方面，一种用于PLC的电信系统包括：主模块，其包括发射器和接收器；一个或多个从模块，其被配置为接收从发射器发送的信号且响应于所发送的信号而将信号发送到接收器；信号转换模块，其被配置为将在主模块和从模块之间发送的信号转换成数字信号；以及控制模块，其被配置为控制信号转换模块且基于信号转换模块转换的数字信号来确定在主模块和从模块之间发送的信号中是否存在错误。
如果数字信号的最大值超过高电平电压值且数字信号的最小值低于低电平电压值，则控制模块可以确定错误由噪声故障造成。
如果数字信号的最大值低于高电平电压值且数字信号的最小值超过低电平电压值，则控制模块可以确定错误由通信线路中的故障造成。
如果在数字信号中存在失真波形，则控制模块可以确定错误由终端电阻器中的故障造成。
该电信系统还可以包括显示模块，其被配置为显示由控制模块确定的结果。
显示模块可以显示将所发送的信号中的错误的类型显示为如由控制模块确定的噪声故障、通信线路中的故障和终端线路中的故障中的至少一个。
根据本公开内容的示例性实施例，用于PLC的电信系统可以实时找出通信错误的大量原因，由此考虑到对故障的快速反应。因此，可以改善该系统稳定性。
即，当通信线路上的终端电阻器中的故障、噪声故障或通信模块中的每一个中的故障发生时，可以自动检测它发生在哪里和实时原因。
而且，在用于PLC的典型通信方案中使用的主/从系统、操作程序、参数配置可以被利用，由此节约用于实现该系统的成本。
附图说明
图1是根据本公开内容的示例性实施例的用于PLC的电信系统的框图；
图2是图1中示出的从模块中的一个的框图；
图3是用于示出根据本公开内容的示例性实施例的PLC系统中的通信方法的流程图；
图4是示出了正常通信波形的示例的图形；
图5是示出当在通信线路上引入噪声时的信号波形的示例的图形；
图6是示出当故障发生在通信线路上时的信号波形的示例的图形；
图7是示出当终端电阻器的电阻太小时的信号波形的示例的图形；
图8是示出当终端电阻器的电阻太大时的信号波形的示例的图形；以及
图9是示出当没有布置终端电阻器时的信号波形的示例的图形。
具体实施方式
以上目标、特征和优点将从结合附图的详细描述中变得显而易见。以使得本领域技术人员能够容易地实践本公开内容的技术构思的足够的细节来描述实施例。公知的功能或配置的详细公开内容可以被省略以便不必要地使本公开内容的目标模糊不清。
在下文中，将参考附图详细地描述本公开内容的实施例。在附图中，类似的附图标记指代类似的元件。
图1是根据本公开内容的示例性实施例的PLC的电信系统的框图。图2是图1中示出的从模块中的一个的框图。
如图1所示，根据本公开内容的示例性实施例的用于PLC的电信系统包括主模块410、一个或多个从模块420以及信号转换模块440。
主模块410包括MPU 412、发射器414、接收器416以及脉冲变压器418。
MPU 412执行处理与PLC中的内部通信相关联的序列的功能、控制发射器414和接收器416的功能、以及处理由发射器414/接收器416发送/接收的信号的功能。
发射器414在MPU 412的控制下向从模块420发送信号。
接收器416从从模块420接收信号。
具体地，当发射器414在MPU 412的控制下输出数据时，脉冲变压器418隔离从发射器414输入的数据且经由传输线路输出TRX+信号和TRX-信号。终端电阻器430连接到传输线路的对端。
在经由传输线路从主模块410的脉冲变压器418接收信号时，从模块420响应于从主模块410发送的TRX+信号和TRX-信号而输出确认信号。来自从模块420的确信信号经由传输线路被发送到脉冲变压器418。脉冲变压器418将确认信号发送到接收器416。
如图2所示，从模块420中的每一个包括从MPU 422、从发射器424、从接收器426和从脉冲变压器428。
从MPU 422执行处理内部序列的功能和控制从发射器424和从接收器426的功能。
从接收器426从主模块410接收信号。
从发射器424在从MPU 422的控制下响应于来自主模块410的信号而将确认信号发送到主模块410。
主脉冲变压器428隔离经由传输线路从主模块410发送的信号且将其发送到从接收器426。
从接收器426将该信号从主模块410发送到从MPU 422。
从MPU 422响应于来自主模块410而将确认信号发送到从接收器424，其经受了内部序列。
从发射器424递送确认信号到从脉冲变压器428。
从脉冲变压器428经由传输线路将确认信号发送到主模块410
将参照回到图1做出描述。
如上所述，根据本公开内容的示例性实施例的用于PLC的电信系统包括单个主模块410和连接到其的n个从模块420。
换言之，主模块410可以与在第一站到第n站中分别布置的从模块通信。例如，电信系统可以包括64个站(其包括主模块和从模块)且可以具有750m的最大通信范围。
终端电阻器430被布置以匹配在传输线路的发送侧和接收侧之间的互阻抗。如附图中所示，终端电阻器430可以分别被布置在主模块侧(RT1)和最后从模块侧(RT2)。
信号转换模块440包括A/D转换器442，其将传输线路上的信号转换成数字信号。该信号转换模块440将数字信号发送到控制模块(未示出)。
控制模块可以基于从信号转换模块440递送的数字信号来检测在电信系统中是否存在错误。
控制模块可以被实现为主模块410的MPU 412。通过这样来做，可以更有效地利用该系统的空间且可以节约成本。
可替换地，控制模块可以被实现为分离设备，虽然在附图中未示出。
根据本公开内容的示例性实施例的电信系统可以应用于为用于PLC的内部通信协议的RNET通信方案。然而，这仅仅是说明性的。将理解，该电信系统也可以应用于除了RNET通信方案之外的其它通信方案。
在下文中，将描述根据本公开内容的示例性实施例的用于PLC的电信系统的操作过程。
当主模块410发送数据时，发射器414输出预定数据。
脉冲变压器418隔离从发射器414输入的数据且经由传输线路与分别连接到其对端的TRX+信号和TRX-信号。
从模块420经由传输线路从主模块410接收TRX+信号和TRX-信号。然而，从模块420响应于接收到的TRX+信号和TRX-信号而将确信信号发送到主模块410。
这样做时，信号转换模块440使用A/D转换器442来转换发送到主模块410/从主模块410接收的信号。然而，信号转换模块410将转换的数字信号发送到控制模块。控制模块可以被实现为额外装置或者主模块410的MPU 412。
控制模块控制信号转换模块440的A/D转换器442。控制模块可以检测在电信系统中是否存在错误，且如果有的话，则基于从信号转换模块440递送的数字信号来查找错误的地点。
即，控制模块可以基于数字信号来检测噪声故障、通信线路中的故障以及终端电阻器430中的故障中的哪个导致电信系统中的错误。
参照图4到图9，如果数字信号的最大值超过高电平电压值，且数字信号的最小值低于低电平电压值，则控制模块可以确定电信系统中的错误为噪声故障。
可替换地，如果数字信号的最大值低于高电平电压值，且数字信号的最小值高于低电平电压值，则控制模块可以确定电信系统中的错误为通信线路中的故障。
可替换地，如果在数字信号中存在失真波形，则控制模块可以确定在电信系统中的错误的原因为终端电阻器430中的故障。
此外，根据本公开内容的示例性实施例还可以包括用于显示关于该系统中的错误的信息和由控制模块确定的错误的位置的显示模块(未示出)。
在该情况下，由数字转换模块440转换的数字信号的波形可以在显示模块上显示。因此，用户(例如管理者)容易由她/他自身分析在电信系统中是否存在错误或者错误位于哪里。
而且，根据本公开内容的示例性实施例的用于PLC的电信系统还可以包括分析模块(未示出)，其通过分析数字信号的波形且在其上提供分析系统来帮助用户例如管理者分析关于数字信号的波形的信息。例如，分析模块像控制模块可以被实现为主模块410的MPU412。
图3是用于示出根据本公开内容的示例性实施例的PLC系统中的通信方法的流程图。
图4是示出了正常通信波形的示例的图形。图5是示出当在通信线路上引入噪声时的信号波形的示例的图形。图6是示出当故障发生在通信线路上时的信号波形的示例的图形。图7是示出当终端电阻器的电阻太小时的信号波形的示例的图形。图8是示出当终端电阻器的电阻太大时的信号波形的示例的图形。图9是示出当没有布置终端电阻器时的信号波形的示例的图形。
如图3所示，根据本公开内容的示例性实施例的通信方法包括：选择从模块的站号(步骤S510)；将数据发送到选定从模块(步骤S520)；转换所发送的数据(步骤S530)以确定所发送的数据是否是正常的(步骤S540)；从从模块接收数据(步骤S550)；转换所接收到数据(步骤S560)；确定所接收到的信号是否是正常的(步骤S570)；以及确定确认信号是否是正常的(步骤S580)。
此外，通信方法还可以包括：如果确定了至少一个信号是不正常的作为步骤S540、S570以及S580的步骤，则确定发生了错误(步骤S590)；且结束通信。
即，与通过仅仅确定确信信号是否是正常的来确定在用于PLC的电信系统中是否存在错误的现有通信方法不同，根据本公开内容的示例性实施例的通信方法，该方法还包括：转换从主模块发送的信号且从从模块发送的信号被转换成数字信号(步骤S530和S560)且基于数字信号来确定在通信系统中是否存在错误。
即从主模块发送到从模块的的信号(S520)经由A/D转换被转换成数字信号(步骤S530)，且确定了转换的数字信号的电压是否处于正常范围内(步骤S540)。以这种方式，可以确定了从主模块发送的信号是否处于正常范围。
此外，从从模块发送到主模块的信号(步骤S550)经由A/D转换被转换成数字信号(步骤S560)，且确定了转换的数字信号的电压是否处于正常范围(步骤S570)。以这种方式，可以确定了从从模块发送的信号是否处于正常范围。
图5到图9示出取决于从不同原因导致的不同故障(例如噪声故障、通信线路中的故障、终端电阻器中的故障灯)的所转换的信号的波形。
根据本公开内容的示例性实施例，控制模块可以累积与从主模块发送的信号对应的数字信号的电平，计算最大电平和最小电平，且基于它来确定在主模块中是否存在故障。
同理，控制模块可以累积与从每个站号的从模块中的每一个发送的信号对应的数字信号的电平，计算最大电平和最小电平，且基于它来确定在从模块中是否存在故障。
如上述给出，根据本公开内容的示例性实施例的用于PLC的电信系统和通信方法可以实时找出通信错误的原因，由此改善系统稳定性。而且，在用于PLC的典型通信方案中使用的主/从系统、操作程序、参数配置可以被利用，由此节约用于实现该系统的成本。
将描述图5到图9中示出的信号波形。
图4中示出的驻波(情况1)指示正常通信波形。可以看出通信波形示出满足高电平电压VH和低电平电压VL的方波信号。
当噪声被引入到通信线路时，如图5所示(情况2)，生成超过VH和VL的噪声波形。当错误通信线路被选定或在站的通信线路中发生故障时，如图6所示(情况3)，电压降发生在未能达到VH和VL的通信信号中。
当终端电阻器被布置(其电阻比额定值例如110Ω更小(情况4)或更大(情况5)，分别如图7和图8所示)，在波形中生成失真。
当没有终端电阻器被布置时，如图9所示(情况6)，生成反射的波形。
因此，在电信系统中布置的控制模块或用户例如管理者可以通过将正常通信波形与实际测量的波形进行比较来容易找出该系统中的错误的原因和错误的位置。
以上描述的本公开内容的示例性实施例可以在不脱离本公开内容的范围和精神的情况下由本领域的技术人员替代、更改和修改。因此，本公开内容不限于上述示例性实施例和附图。

Claims (6)

1.一种在可编程逻辑控制器(PLC)中布置的电信系统，所述系统包括：
主模块，其包括发射器和接收器；
一个或多个从模块，其被配置为接收从发射器发送的信号且响应于所发送的信号而将信号发送到接收器，所述从模块通过传输线路与所述主模块连接；
信号转换模块，其被配置为将在主模块和从模块之间发送的信号转换成数字信号；以及
控制模块，其被配置为控制信号转换模块且基于数字信号来确定在主模块和从模块之间发送的信号中是否存在错误，
如果数字信号的最大值超过高电平电压值且数字信号的最小值低于低电平电压值，则控制模块确定错误由噪声故障造成，
如果数字信号的最大值低于高电平电压值且数字信号的最小值超过低电平电压值，则控制模块确定错误由通信线路中的故障造成。
2.根据权利要求1所述的电信系统，其中，如果在数字信号中存在失真波形，则控制模块确定错误由设置在所述传输线路的发送侧和接收侧指间的终端电阻器中的故障造成。
3.一种在被布置在可编程逻辑控制器(PLC)中的通信系统中使用的通信方法，所述通信系统包括主模块和通过传输线路与所述主模块连接的一个以上的从模块，所述方法包括：
信号转换模块将从所述从模块接收的接收信号转换为数字信号的步骤；
控制模块基于所述数字信号判断所述接收信号正常与否的步骤，
在判断所述接收信号的正常与否的步骤中，
如果数字信号的最大值超过高电平电压值且数字信号的最小值低于低电平电压值，则控制模块确定错误由噪声故障造成，
如果数字信号的最大值低于高电平电压值且数字信号的最小值超过低电平电压值，则控制模块确定错误由通信线路中的故障造成。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
如果确定了所接收到的信号是正常的，则确定确认信号是否是正常的。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
如果确定了确认信号是正常的，则结束通信；且
如果确定了确认信号是不正常的，则确定存在错误且结束通信。
6.根据权利要求3所述的方法，还包括：
如果确定了所接收到的信号是不正常的，则确定存在错误且结束通信。
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