CN107643997A - 一种扩展模块自动寻址的方法 - Google Patents

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何通能
尤加庚
陈德富
任庆鑫
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Abstract

一种扩展模块自动寻址的方法，包括：(1)每类扩展模块都有一个唯一ID号来表示其类型，每类扩展模块所占的地址长度由其类型决定；(2)各级扩展模块收到上级模块传输的地址后，将地址与模块自身地址长度比较，若地址大于模块地址长度，则将地址减去该扩展模块的地址长度后，传输至下一级扩展模块；(3)若地址总线上的值小于自身地址长度时，该PLC扩展模块确认PLC主机通信的对象是自己；(4)各级扩展模块收到来自下一级扩展模块传输的地址值后，将其加上自身地址长度传输至上级地址总线；(5)在复位后，PLC主机立即发送指令获取各类模块连接情况。

Description

一种扩展模块自动寻址的方法
技术领域
本发明适用于工业控制器领域，具体地说是通过新型扩展总线和级联结构，实现PLC扩展模块自动寻址，满足现代工业控制器的可扩展性需求。
背景技术
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)在早期是一种开关量逻辑控制器件，具有使用方便、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、维修简便等特性，是一种广泛应用在工业环境特别是顺序控制的数字运算操作的电子装置。它将计算机技术、自动控制技术和通讯技术融为一体，成为实现单机、车间、工厂等自动化的核心设备。随着行业的高速发展，应用复杂度显著提高，对PLC性能的要求也不断提高。扩展总线作为PLC主机和扩展模块之间的数据通路，其技术水平很大程度上决定了PLC的性能。
传统的PLC大多采用串行通信技术实现扩展总线，如UART、SPI和I2C等。受限于串行总线的通信机制，这些扩展总线的通信速度都较低，难以满足工业的性能需求。在寻址方面，传统的通信协议进行从机地址分配时，以Modbus 通信协议为例，在系统工作前需要向扩展模块的地址寄存器中写入特定的值作为其硬件地址。但是当扩展模块重新组合时，就需要重新分配地址以避免出现不同的模块拥有同一个地址的情况，给系统的扩展灵活性带来极大的影响。
因此，为了提高总线的传输速率，增强数据传输的实时性，以及更好的扩展性，设计出一种新的扩展总线技术就显得极为必要。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种PLC扩展模块自动寻址的方法，来满足当今工业上对于PLC扩展模块灵活扩展的需求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于扩展总线的PLC设备，包括PLC 主机和扩展模块。
对于传统的PLC扩展总线传输架构，所有的模块都挂接在总线上，因此信号需要很高的驱动能力，难以扩展较多的模块。同时，级联多个PLC扩展模块后，避免总线竞争也会大大增加设计难度。
因此，本发明采用了如图1所示的扩展模块级联型传输结构，各级PLC扩展模块只需驱动其下一级模块的传输信号，使得模块的扩展不再受限于总线的驱动能力，同时也为扩展模块的自动寻址策略提供了物理层的支持。
基于上述硬件架构，本发明提供了一种实现PLC扩展模块自动寻址的方法。采用的技术方案是：
(1)每类扩展模块都有一个唯一ID号来表示其类型，每类扩展模块所占的地址长度由其类型决定，如8输入/输出模块的地址长度为1，16输入/输出模块的地址长度为2，特殊功能模块的地址长度为4。
(2)各级扩展模块收到上级模块传输的地址后，将地址与模块自身地址长度比较，若地址大于模块地址长度，则将地址减去该扩展模块的地址长度后，传输至下一级扩展模块。
(3)若地址总线上的值小于自身地址长度时，该PLC扩展模块确认PLC 主机通信的对象是自己。
(4)各级扩展模块收到来自下一级扩展模块传输的地址值后，将其加上自身地址长度传输至上级地址总线。
(5)在复位后，PLC主机立即发送指令获取各类模块连接情况。
确认模块连接情况具体做法：为了确定各类扩展模块连接信息，在复位时PLC主机会发出读取各扩展模块ID号的命令，扩展模块根据自动寻址结果，把自己的ID号上传。读取ID结束后，PLC主机确认连接了哪些模块以及连接的顺序，即可通过相应地址访问指定扩展模块。
本次发明的有益效果主要体现在：采用了地址按照地址长度进行逐级递增或递减的策略，实现了PLC扩展模块地址的自动寻址，打破了模块地址需要事先录入的传统方案；同时采用了级联驱动结构，有效解决了传统的扩展模块数量受限于总线驱动能力的问题，大大增强了模块的可扩展性。
附图说明
图1为扩展模块级联型传输架构图。
图2为PLC主机与扩展模块交换数据的流程图。
图3为PLC主机向扩展模块请求数据的具体操作示意图。
图4为PLC扩展模块向主机发送数据的具体操作示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
(1)如图3所示，第一级扩展模块地址为0x01,地址长度为1，第二级扩展模块地址为0x02-0x03，地址长度为2，第三级扩展模块地址为0x04-0x07,地址长度为4。
(2)第一级扩展模块收到主机传来的地址4，大于自身地址长度1，将地址减去自身地址长度1后，传输至下一级扩展模块。第二级扩展模块收到上级模块传来的地址3，大于自身地址长度2，将地址减去自身地址长度2后，传输至下一级扩展模块。
(3)第二级扩展模块收到上级模块传来的地址3，小于模块地址长度4，判定主机的通信对象是自己，根据数据总线和控制总线进行相关操作。
(4)如图4所示，第三级扩展模块数据处理完毕后，将数据和地址上传；第二级扩展模块收到来自第三级扩展模块的地址值1，将其加上自身地址长度2 后，将地址和数据上传至第一级扩展模块；第一级扩展模块收到来自第二级扩展模块的地址值3，将其加上自身地址长度1后，将地址和数据上传至主机。主机根据地址总线判断这是刚刚请求的数据，通讯结束。
(5)复位时，PLC主机会发送指令获取各类模块连接情况。如图4的连接情况，首先第一级扩展模块返回8输入/输出模块ID，然后第二级模块返回16 输入/输出模块ID，最后第三级模块返回特殊功能模块ID。PLC主机确认连接情况后，向对应地址进行相关操作。如图4所示，主机读取特殊功能模块数据，根据连接情况，确认地址为0x04，所以发送指令至0x04地址。
由此，就成功地实现了PLC扩展模块自动寻址的方法，大大增强了系统的可扩展性、灵活性。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上。和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.一种扩展模块自动寻址的方法，其特征是：
(1)每类扩展模块都有一个唯一ID号来表示其类型，每类扩展模块所占的地址长度由其类型决定，如8输入/输出模块的地址长度为1，16输入/输出模块的地址长度为2，特殊功能模块的地址长度为4；
(2)各级扩展模块收到上级模块传输的地址后，将地址与模块自身地址长度比较，若地址大于模块地址长度，则将地址减去该扩展模块的地址长度后，传输至下一级扩展模块；
(3)若地址总线上的值小于自身地址长度时，该PLC扩展模块确认PLC主机通信的对象是自己；
(4)各级扩展模块收到来自下一级扩展模块传输的地址值后，将其加上自身地址长度传输至上级地址总线；
(5)在复位后，PLC主机立即发送指令获取各类模块连接情况。
2.如权利要求1所叙述的一种PLC扩展模块自动寻址的方法，其特征在于：步骤(5)所述的复位后主机立即获取各模块连接情况，具体做法是在复位后PLC主机立即发出读取各扩展模块ID号的命令，扩展模块根据自动寻址结果，把自己的ID号上传。读取ID结束后，PLC主机确认连接了哪些模块以及连接的顺序，通过相应地址访问指定扩展模块。
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