CN110806719B - 一种plc系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种PLC系统及其控制方法。该PLC系统包括N个依次级联的控制模块，其中第一个控制模块为CPU模块，其余控制模块均为扩展模块；第i个控制模块用于：接收第i‑1个控制模块发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址，根据该模块地址生成新的扩展地址；其中1<i≤N。不同于原来由主控CPU模块向所有扩展模块分发扩展地址，本申请中CPU模块与多个扩展模块级联，每个扩展模块具有主动分配扩展地址的能力，这种级联的拓扑模式很好地消除了扩展模块与外界通信时的信号抖动和干扰，保证了信息稳定快速地传输，可支持多种扩展模块接入PLC系统中可靠运行。

Description

一种PLC系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及工业自动化控制领域，特别涉及一种PLC系统及其控制方法。

背景技术

PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)作为工业自动化控制的核心部件，常用于各种自动化生产线，以满足不同的技术需求，如通用开关量输入采集与控制、通用开关量输出控制、模拟量输入采集与控制、模拟量输出控制、温度采集与控制等，这些技术需求通常以扩展模块的形式实现。

但现有技术中，扩展模块的编址均由主控板完成后分配到每个扩展模块，主控板与每个扩展模块之间的信息传递存在较大的时延和信号干扰，通信效果并非十分理想。同时，这种分配方式需要较多的接线，不利于模块扩展。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种接口简洁、通信效果好、逐级编址的PLC系统及其控制方法。其具体方案如下：

一种PLC系统，包括N个依次级联的控制模块，其中第一个所述控制模块为CPU模块，其余所述控制模块均为扩展模块；第i个控制模块用于：

接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址，根据该模块地址生成新的扩展地址；

其中1<i≤N。

优选的，第j个控制模块还用于：

根据该控制模块的模块类型、第j+1个控制模块发送的模块信息生成新的模块信息并发送到第j-1个控制模块，1<j<N；

其中第N个控制模块发送的模块信息为其模块类型。

优选的，所述第j个控制模块具体用于：

根据该控制模块的模块类型和模块地址、第j+1个控制模块发送的模块信息生成新的模块信息并发送到第j-1个控制模块，1<j<N；

其中第N个控制模块发送的模块信息为其模块类型和模块地址。

优选的，第j个控制模块具体用于：

根据该控制模块的模块类型和模块地址、第j+1个控制模块发送的模块信息生成新的模块信息并通过SPI总线发送到第j-1个控制模块。

优选的，所述接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址的过程具体包括：

接收第i-1个控制模块通过addr地址线发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址。

优选的，所述根据该模块地址生成新的扩展地址的过程具体包括：

对该模块地址加1生成新的扩展地址。

优选的，所述CPU模块发送的扩展地址为0。

优选的，所述CPU模块包括：

与第一个所述扩展模块连接的FPGA；

与所述FPGA连接的ARM。

优选的，所述扩展模块具体为：

通用开关量输入采集与控制模块、或通用开关量输出控制模块，或模拟量输入采集与控制模块、或模拟量输出控制模块、或温度采集与控制模块。

相应的，本申请还公开了一种PLC系统的控制方法，所述PLC系统包括N个依次级联的控制模块，其中第一个所述控制模块为CPU模块，其余所述控制模块均为扩展模块，对第i个控制模块执行以下操作：

接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该扩展模块的扩展地址，根据该模块地址生成新的扩展地址；

其中1<i≤N。

本申请公开了一种PLC系统，包括N个依次级联的控制模块，其中第一个所述控制模块为CPU模块，其余所述控制模块均为扩展模块；第i个控制模块用于：接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址，根据该模块地址生成新的扩展地址；其中1<i≤N。不同于原来由主控CPU模块向所有扩展模块分发扩展地址，本申请中CPU模块与多个扩展模块级联，每个扩展模块接收上一级控制模块的扩展地址作为所在模块地址，并根据该模块地址生成新的扩展地址下发给下一级扩展模块，每个扩展模块具有主动分配扩展地址的能力，这种级联的拓扑模式很好地消除了扩展模块与外界通信时的信号抖动和干扰，保证了信息稳定快速地传输，可支持多种扩展模块接入PLC系统中可靠运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种PLC系统的结构分布图；

图2为本发明实施例中一种具体的PLC系统的结构分布图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，扩展模块的编址均由主控板完成后分配到每个扩展模块，主控板与每个扩展模块之间的信息传递存在较大的时延和信号干扰，通信效果并非十分理想。同时，这种分配方式需要较多的接线，不利于模块扩展。

不同于原来由主控CPU模块向所有扩展模块分发扩展地址，本申请中CPU模块与多个扩展模块级联，每个扩展模块接收上一级控制模块的扩展地址作为所在模块地址，并根据该模块地址生成新的扩展地址下发给下一级扩展模块，每个扩展模块具有主动分配扩展地址的能力，这种级联的拓扑模式很好地消除了扩展模块与外界通信时的信号抖动和干扰，保证了信息稳定快速地传输，可支持多种扩展模块接入PLC系统中可靠运行。

如图1所示，本发明实施例公开了一种PLC系统。该PLC系统包括N个依次级联的控制模块，其中第一个控制模块为CPU(Central Processing Unit，中央处理器)模块1，其余控制模块均为扩展模块2；第i个控制模块用于：

接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址，根据该模块地址生成新的扩展地址；

其中1<i≤N。

可以理解的是，本实施例中的控制模块依次级联，每个扩展模块2接收上一级控制模块发送的扩展地址并作为自身模块地址，然后根据该模块地址生成新的扩展地址下发给下一级扩展模块2，也就是说，CPU模块1首先生成一个扩展地址发送给第1个扩展模块2(第2个控制模块)，第1个扩展模块2接收该扩展地址并作为本扩展模块2的模块地址，然后生成新的扩展地址发给第2个扩展模块2(第3个控制模块)，第2个扩展模块2接收该扩展地址作为本扩展模块2的模块地址，再生成新的扩展地址发给第3个扩展模块2(第4个控制模块)，以此类推，每个控制模块均有利用自身的模块地址自动编址的能力，从而使本实施例的PLC系统中的控制模块以级联形式完成自动编址和通信。

可以理解的是，扩展模块2具体为：

通用开关量输入采集与控制模块、或通用开关量输出控制模块，或模拟量输入采集与控制模块、或模拟量输出控制模块、或温度采集与控制模块。

也就是说，本实施例中的扩展模块2的类型包括但不限于以上几种，上述仅为举例，其他应用于PLC系统的扩展模块2均属于本实施例的保护范围。

本申请公开了一种PLC系统，包括N个依次级联的控制模块，其中第一个控制模块为CPU模块，其余控制模块均为扩展模块；第i个控制模块用于：接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址，根据该模块地址生成新的扩展地址；其中1<i≤N。

不同于原来由主控CPU模块向所有扩展模块分发扩展地址，本申请中CPU模块与多个扩展模块级联，每个扩展模块接收上一级控制模块的扩展地址作为所在模块地址，并根据该模块地址生成新的扩展地址下发给下一级扩展模块，每个扩展模块具有主动分配扩展地址的能力，这种级联的拓扑模式很好地消除了扩展模块与外界通信时的信号抖动和干扰，保证了信息稳定快速地传输，可支持多种扩展模块接入PLC系统中可靠运行。

本发明实施例公开了一种具体的PLC系统，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步地说明和优化。具体的：

对于第i个控制模块，其接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址的过程具体包括：

接收第i-1个控制模块通过addr地址线发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址。

可以理解的是，利用addr地址线连接进行编址，是一种硬件连接的编址方式，能够保证编址的稳定可靠。

进一步地，根据该模块地址生成新的扩展地址的过程具体包括：

对该模块地址加1生成新的扩展地址。

其中，本实施例中CPU模块1发送的扩展地址为0。

具体的，在本实施例中，CPU模块1首先生成一个扩展地址为0，发送给第1个扩展模块2(第2个控制模块)，第1个扩展模块2接收该扩展地址0并作为本扩展模块2的模块地址，然后加1生成新的扩展地址1发给第2个扩展模块2(第3个控制模块)，第2个扩展模块2接收该扩展地址1作为本扩展模块2的模块地址1，再加1生成新的扩展地址2发给第3个扩展模块2(第4个控制模块)……以此类推，完成所有级联的扩展模块2编址。

由于本实施例对扩展模块2的编址从0开始，因此能够最大限度地提高CPU外扩的模块数量，相比现有技术(如专利CN201610298910.1)，在相同地址线数的情况下，本实施例具有更大的扩展模块容量。

本发明实施例公开了一种具体的PLC系统，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步地说明和优化。具体的，如图2所示，除了每一级控制模块对下一级控制模块下发扩展地址外，每一级扩展模块2还可以接收下一级信息并结合自身信息上传到上一级控制模块，例如以下两种方案：

第一种方案中，第j个控制模块还用于：根据该控制模块的模块类型、第j+1个控制模块发送的模块信息生成新的模块信息并发送到第j-1个控制模块，1<j<N；其中第N个控制模块发送的模块信息为其模块类型。

第二种方案中，第j个控制模块具体用于：根据该控制模块的模块类型和模块地址、第j+1个控制模块发送的模块信息生成新的模块信息并发送到第j-1个控制模块，1<j<N；其中第N个控制模块发送的模块信息为其模块类型和模块地址。此时CPU模块1可得知某个模块地址的扩展模块2的模块类型，从而能够准确与扩展模块2进行通信。

其中模块信息包括每个扩展模块2的模块类型和/或模块地址，每一级扩展模块2接收下一级的模块信息并与本扩展模块2的模块信息打包发送给上一级控制模块，直至第1个控制模块也即CPU模块1接收到所有的扩展模块2的信息，而具体的模块信息除了扩展模块2的基础信息(包括模块类型和模块地址)外，还可以包括其他扩展模块2需要上传到CPU模块1的信息，此处不再赘述。

在本实施例的方案中，控制模块的模块信息被逐级上传，最终送到CPU模块1，使得CPU模块1实现了模块类型的自动识别。

进一步地，第j个控制模块具体用于：

根据该控制模块的模块类型和模块地址、第j+1个控制模块发送的模块信息生成新的模块信息并通过SPI总线发送到第j-1个控制模块。

可以理解的是，模块信息通过SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线传输，连接各控制模块的SPI总线通常包括片选SPI_CS、时钟SPI_CLK、输入数据线SPI_DI、输出数据线SPI_DO共四根信号线，便于安装应用，明显降低了连线复杂程度，其成本明显比现有技术更低。

具体的，控制模块通过SPI总线进行数据交互时，除了CPU模块1只有发起通信的SPI master接口外，所有扩展模块2均包括SPI master和SPI slave两个SPI接口，其中SPImaster接口用于主动发起通信以及接收下一级扩展模块2的反馈信号，SPI slave接口用于响应上一级的master通信，从而构成了级联SPI通信。由于每个控制模块都对信号进行了接收、存储、再发送的步骤，隔断了上一级的信号干扰，从而消除了信号传输通路上的抖动和干扰，使得SPI接口在接入多个扩展模块2时依然能够稳定可靠运行。

可以理解的是，CPU模块1包括：

与第一个扩展模块2连接的FPGA 11；

与FPGA 11连接的ARM 12。

在应用时，扩展模块2的模块信息实际上发给了CPU模块1的FPGA 11，FPGA 11通过判别模块信息可准确了解某个模块地址安插的扩展模块2的扩展类型，因此当ARM 12将各扩展模块2的参数通过并口发送给FPGA 11，FPGA 11会根据接收到的模块信息就可以将参数下发给正确的扩展模块2，同时将正对应的扩展模块2的反馈信号上传给ARM 12，实现了FPGA 11对扩展模块2的自动识别。

相应的，本发明实施例还公开了一种PLC系统的控制方法，所述PLC系统包括N个依次级联的控制模块，其中第一个所述控制模块为CPU模块，其余所述控制模块均为扩展模块，对第i个控制模块执行以下操作：

接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该扩展模块的扩展地址，根据该模块地址生成新的扩展地址；

其中1<i≤N。

可以理解的是，本实施例中有关PLC系统的具体细节可以参照上文实施例中有关PLC系统的相关内容，此处不再赘述。

不同于原来由主控CPU模块向所有扩展模块分发扩展地址，本申请中CPU模块与多个扩展模块级联，每个扩展模块接收上一级控制模块的扩展地址作为所在模块地址，并根据该模块地址生成新的扩展地址下发给下一级扩展模块，每个扩展模块具有主动分配扩展地址的能力，这种级联的拓扑模式很好地消除了扩展模块与外界通信时的信号抖动和干扰，保证了信息稳定快速地传输，可支持多种扩展模块接入PLC系统中可靠运行。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种PLC系统及其控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种PLC系统，其特征在于，包括N个依次级联的控制模块，其中第一个所述控制模块为CPU模块，其余所述控制模块均为扩展模块；第i个控制模块用于：

接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址，根据该模块地址生成新的扩展地址；

其中1<i≤N；

其中，所述接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址的过程具体包括：

接收第i-1个控制模块通过addr地址线发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址；

其中，所述根据该模块地址生成新的扩展地址的过程具体包括：

对该模块地址加1生成新的扩展地址。

2.根据权利要求1所述PLC系统，其特征在于，第j个控制模块还用于：

根据该控制模块的模块类型、第j+1个控制模块发送的模块信息生成新的模块信息并发送到第j-1个控制模块，1<j<N；

其中第N个控制模块发送的模块信息为其模块类型。

3.根据权利要求1所述PLC系统，其特征在于，第j个控制模块具体用于：

根据该控制模块的模块类型和模块地址、第j+1个控制模块发送的模块信息生成新的模块信息并发送到第j-1个控制模块，1<j<N；

其中第N个控制模块发送的模块信息为其模块类型和模块地址。

4.根据权利要求3所述PLC系统，其特征在于，所述第j个控制模块具体用于：

根据该控制模块的模块类型和模块地址、第j+1个控制模块发送的模块信息生成新的模块信息并通过SPI总线发送到第j-1个控制模块。

5.根据权利要求1所述PLC系统，其特征在于，

所述CPU模块发送的扩展地址为0。

6.根据权利要求1至5任一项所述PLC系统，其特征在于，所述CPU模块包括：

与第一个所述扩展模块连接的FPGA；

与所述FPGA连接的ARM。

7.根据权利要求6所述PLC系统，其特征在于，所述扩展模块具体为：

通用开关量输入采集与控制模块、或通用开关量输出控制模块，或模拟量输入采集与控制模块、或模拟量输出控制模块、或温度采集与控制模块。

8.一种PLC系统的控制方法，其特征在于，所述PLC系统包括N个依次级联的控制模块，其中第一个所述控制模块为CPU模块，其余所述控制模块均为扩展模块，对第i个控制模块执行以下操作：

接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该扩展模块的扩展地址，根据该模块地址生成新的扩展地址；

其中1<i≤N；

其中所述接收第i-1个控制模块发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址的过程具体包括：

接收第i-1个控制模块通过addr地址线发送的扩展地址作为该控制模块的模块地址；

其中，所述根据该模块地址生成新的扩展地址的过程具体包括：

对该模块地址加1生成新的扩展地址。

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