CN111835877B - 含有多个功能模块的控制系统及其功能模块编址方法 - Google Patents

Abstract

一种包括多个并排邻接功能模块的控制系统，包括一主控模块，且所有功能模块均电连接至一组总线，各功能模块包括一组光收发器以与邻近功能模块的光收发器进行光信号传递。一种供执行于该系统的自动编址方法，包括：进入编址作业后，主控模块经其光发射器对第一侧邻近的功能模块发出包含唯一的地址数据的编址命令；该一侧邻近的功能模块接收编址命令，提取地址数据记录为其在系统中的地址；该功能模块经由其光发射器对该一侧方向的下游邻近功能模块发出包含下一个唯一的地址数据的下一个编址命令，并经由通道向主控模块发出编址完成信号；该下一个地址数据的值为根据一定规则计算第二地址数据值的结果；重复以上步骤直到所有功能模块完成编址。

Description

含有多个功能模块的控制系统及其功能模块编址方法

技术领域

本发明是关于一种含有多个功能模块的控制系统的新颖结构，特别是关于这种系统的编址结构与方法。本发明提出一种基于光信号对功能模块编址配站的设计，便利用户从系统拆除功能模块和/或新增功能模块，迅速完成再编址。

背景技术

接线盒(terminal box，或称端子台)是一种工业上常用的功能模块组合应用型态。接线盒提供一个盒体，盒体内的容置空间可容纳一片或多片电路板，形成一个或多个功能模块。每个功能模块连接到特定的工作机器，以对该工作机器进行控制。在一个工厂中，可能使用数十台到数百台工作机器，每台工作机器可能连接到一个或多个功能模块。这些功能模块结合成为一个系统，可称为一个控制系统。其中，接线盒的功用主要是提供多个功能模块之间的横向通信。亦即，提供不同功能模块之间的电源、数据与控制信号的连接。

接线盒提供功能模块之间的连接的方式，主要是在盒体上提供电源、数据线路与信号线路的电接点。已知技术还可提供光收发模块，用来使接线盒内的功能模块与其他功能模块进行光通信。为简化接线盒组合应用上的复杂度，已知技术上提供一种固定轨道，以将底部具有夹持机构的接线盒夹持在轨道上，彼此紧密并排，使各接线盒侧面的电接点与紧邻的接线盒的电接点形成接触。中国台湾发明专利公开案201240248号提供一种“端子台数据传输总线结构”，还在该固定轨道上形成总线(bus)”结构，使附在该固定轨道上的多个接线盒可以经由该总线结构共享电源，数据及控制信号。

现有的接线盒在盒体上提供电源、数据线路与信号线路的电接点的方式，是在每个盒体提供两组电接点，分别配置在盒体的两侧，互相对应。使得当所有的功能模块是以串接方式排列，例如以上述并排方式附在固定轨道上时，特定接线盒的一侧电接点会与紧邻该侧的另一接线盒上对应侧的电接点形成电连接，另一侧的电接点则与紧邻该侧的第三接线盒上对应侧的电接点形成电连接。为确保电连接的形成与稳定，现有接线盒还须提供卡扣装置，以使相邻两接线盒可以紧靠，不会发生相互运动。这种接线盒的典型设计可见于美国专利第 5,716,241号，发明名称：数据总线的I/O设备(I/O Device for Data Bus)。在这种接线盒中提供接点的接脚，通常是称为T形连接端子，例如美国专利案第7,704,079号(发明名称：T 形屏蔽总线连接器(T-Shaped Shielded Bus Connector))所示的接脚。在这种连接方式下，所有的接线盒实质上形成串接。串接形成的线路是一种「总线(bus)」，行经该线路的电源、信号等，可由所有的接线盒共享。

一个控制系统包括多个的接线盒。在控制上，每个接线盒可以视为一个功能模块，虽然每个接线盒可能包括“功能上”的多个功能模块。该系统在操作之前必须先对每一个功能模块，亦即每一个接线盒进行编址或再编址。换言之，在进行组合应用之前，须先设定或重新设定每一个接线盒的地址或代码(以下总称为“地址”)，由控制器或控制模块(通常是接线盒中的一个所含的控制模块)就每一个接线盒内指定一个地址。

不过，目前在工业上使用的接线盒，通常并不提供自动编址的功能。对接线盒的编址，通常是使用一个编址工具，产生一组独特的地址，作为该多个接线盒的“既定地址”(default address)，写入到各接线盒中，作为该接线盒的代码，在操作时就认定为该接线盒的地址。另一种编址方法是手动，例如在接线盒上提供编址用的指拨开关(dip switch)，在接线盒放置到固定轨道后，根据一定的规则，给予一个编号或代码，在操作时就认定为该接线盒的地址。

在美国专利公开案2004/195078号(Integrated conveyor bed)中，也提出一种对串接的控制模块给予自动编址的方法。根据该方法，主控模块先对以“菊花链”(daisychain)链接的对多个控制模块中的第一个，发出启动信号。该第一控制模块回应该启动信号后，该主控模块向该第一控制模块接收编给的唯一的通信地址。其后，由该第一控制发出启动信号给下游侧的第二控制模块。主控模块在针对回应信号发给另一个唯一的通信地址。以上的编址作业重复进行，直到系统所有的控制模块都完成编址为止。

美国专利公开案2016/318714(一种对输送系统的线性互连控制部件进行编址/测序的方法(Method for addressing/sequencing linearly interlinked controlcomponents of a conveying system))提供一种改良的自动编码方法。该方法包括使主控模块向一方向对下游的各个控制模块编址，再向另一方向的下游控制模块编址。接着，对其中一个方向的下游控制模块以反方向编址。将结果作为所有控制模块的地址。该专利通过该方法得到个控制模块的物理位置信息。

美国专利第US10,177,961号公开一种用于识别模块化系统中的空间临近关系的方法和装置。该发明提供对含有多个功能模块的控制系统进行编址的方法，包括：请求所有功能模块打开其光学发射器(S)及光学接收器(R)；通过通信网路接收各个功能模块的光学接收器的状态通知；将起始地址分配给没有接收到光学信号的功能模块；只让最后一个接收地址分配的功能模块打开其光学发射器；将下一个地址分配给收到光信号的功能模块；重复以上步骤，直到所有功能模块已经分配到地址。该发明的缺点是只能应用在功能模块已经正确相邻排列的系统。

中国台湾专利申请号107108158提出一种含有多个功能模块的控制系统及其功能模块编码方法。该发明提供基于光信号对功能模块编址配站的设计，便利用户从系统拆除功能模块和/或新增功能模块，迅速完成再编址。该系统提供导轨，以确保所有的功能模块可以相邻并排，且其光发射器与接收器正确对准。其编址步骤包括：控制模块向相邻功能模块发出编址信号，并向通信网路发出地址信号。接收到编址信号的功能模块接收该地址，成为自己的地址，并向相邻功能模块发出编址信号。控制模块发出下一个地址信号。重复以上步骤，完成编址。

中国台湾专利申请号107108158虽然可以确保所有功能模块相邻并排，且其光发射器与接收器正确对准，但该发明主要是应用在以导轨将多个功能模块并排固定，以确保相邻功能模块的光发射器与接收器对准的系统。但在这种系统中，有时还是会发生相邻两功能模块的光发射器与接收器无法对准的情形。例如，当相邻两功能模块中有一个发生故障，无法发射光线或无法接收光线，就会使编址操作中断，导致无法完成编址作业。

当编址作业中断时，系统除了需要检测及判断出中断原因之外，优选还可根据判断结果，重新或继续进行编址。但现有技术并没有提供这种解决方案。

发明内容

本发明的目的是在提供一种可自动编址的含有多个功能模块的控制系统。

本发明的目的也在于提供一种容易实现功能模块再编址的含有多个功能模块的控制系统。

本发明的目的也在于提供一种在编址作业中断时，能判断中断原因并重新或继续进行编址的含有多个功能模块的控制系统。

发明的另一目的在提供一种新颖的功能模块自动编址方法，可以应用在含有多个功能模块的控制系统。

根据本发明的含有多个功能模块的控制系统，乃是包括至少一组多个并排邻接的功能模块，各功能模块均包括至少一个电路，一个用于收容该电路至少一部分的盒体，一个通信装置，电连接该电路并通信连接一个供所有功能模块通信连接的通道，以及一组光收发器，其光接收器与光发射器分别提供在该盒体的两侧，用以与邻近功能模块盒体上对应侧的光发射器或光接收器进行光信号传递。

该多个功能模块包括一个主控模块，设置成可以该通信装置经由该通道向所有功能模块发出初始化命令，促使所有功能模块进入编址作业，且在进入编址作业后，经由其光发射器对其一侧邻近的第一功能模块发出第一编址命令。

该第一编址命令包含唯一的第一地址数据，促使该第一功能模块接收该第一地址数据，记录为该第一功能模块的地址，并使该第一功能模块经由其光发射器对该一侧方向的下游邻近第二功能模块发出第二编址命令。

该第二编址命令包含唯一的第二地址数据，并促使该第二功能模块接收该第二地址数据，记录为该第二功能模块的地址，并使该第二功能模块经由其光发射器对该一侧方向的下游邻近功能模块发出下一个编址命令。该第二地址数据的值为根据一定规则计算该第一地址数据值后的结果，且该下一个地址数据的值为根据该一定规则计算该第二地址数据值后的结果。该一定规则优选为累加。

各功能模块并设置成在记录该编址命令的地址数据后，以该通信装置经由该通道向该主控模块发出编址完成信号。该主控模块并设置成可在经过预定时间未收到该编址完成信号后，以其通信装置经由该通道向所有功能模块发出询问信号，并选择其中一个回复为未完成编址的功能模块，发出该编址命令。于无功能模块回复为未完成编址时，结束编址作业。

在本发明的优选实施例中，该编址命令优选包括一组校验码，用于确认该编址命令在传递过程中未因外部干扰而影响信息正确性。此外，在本发明的优选实施例中，该主控模块所发出的初始化命令优选将特定功能模块，例如尚未经编址的功能模块或全部模块的地址，设定成代表尚未编址的值。此外，在本发明的优选实施例中，各功能模块回复到该主控模块的信号中优选包括一组标识符，以作为各功能模块在编码作业期间的暂时代码。

在本发明的优选实施例中，该通信装置为无线通信装置，且该通道为无线通信通道。但在本发明的特定实施例中，该通信装置为有线通信装置，并包含电连接器，提供多个接脚以直接或间接电连接邻近的功能模块的接脚。在这种实施例中，该通道优选为一组总线，包括多个导电线。在一种特别有利的实施例中，该含有多个功能模块的控制系统另包含至少一条固定轨道，并提供功能模块支撑部，以支撑至少一组多个功能模块并排固定在该固定轨道上，以及导电线支撑部，以供该总线的多个导电线配置在该固定轨道中。在这种实施例中，各功能模块的盒体优选包括一个钳具，以将该功能模块夹设在该固定轨道上。该多个接脚可包括一个初始化信号接脚。该多个接脚可包括两个电源接脚。

在本发明的应用实例中，该主控模块并设置成可根据编址结果，调整全部或部分功能模块的地址数据的值。该功能模块并设置成：可在其一侧的光接收器接收到编址命令后，提取该编址命令所含的地址数据，记录为该功能模块的地址，并由其另一侧的光发射器对邻近功能模块发出下一个编址命令，且以其通信装置向该主控模块发出代表编址完成的编址完成信号。该下一个编址命令含有下一个地址数据，该下一个地址数据的值为根据该一定规则计算该编址命令所含的地址数据值后的结果。该一定规则优选为累加。

在本发明的优选实施例中，邻近该主控模块的功能模块的光接受器配置于邻近该主控模块的侧面。该光发射器优选为红光LED发射器。

在本发明的优选实施例中，该组总线还可包括一条初始化信号线，供该初始化信号接脚连接，用来控制该自动编址作业。在这种实施例中，该主控模块设置成在开始进行自动编址时，经由其电连接器中的至少一个接点将该初始化信号线的信号位准拉至第一位准，并于编址作业结束时将该初始化信号线的信号位准拉至第二位准。而各功能模块并设置成可在经由电连接器中的至少一个接点接收到该第一位准初始化信号时，进入编址作业，并于经由电连接器中的至少一个接点接收到该第二位准初始化信号时，退出编址作业，亦即不对从其光接收器所收到的信号作出反应或作出编址反应。在特定实施例中，该功能模块并设置成可在经由电连接器中的至少一个接点接收到该第二位准初始化信号时，检查自己是否取得新的地址数据。如果没有，则对该主控模块回报错误信息。

本发明也提供以该含有多个功能模块的控制系统进行功能模块编址的方法，以及调整编址结果的方法。

上述及其他本发明的目的与优点，可由以下详细说明并参照附图而更清楚。

附图说明

图1显示本发明含有多个功能模块的控制系统的一种实施例的系统示意图。

图2显示适用在本发明含有多个功能模块的控制系统的一种实施例的功能模块展开示意图。

图3显示一种适用在本发明的光收发器结构示意图。

图4表示本发明功能模块编址方法的一种实施例的流程图。

图5显示一种是用在本发明的光学信号编码方法示意图。

图6A至图6D显示本发明可以自动排除障碍的多个功能模块编址方法的一种实施例的流程图。

具体实施方式

下将利用实例说明本发明的含有多个功能模块的控制系统及其功能模块编址方法数种实施方式。但本发明对于实施例的说明，尚不得用以限制本发明的范围。

本发明提供一种含有多个功能模块的控制系统，该系统可自动对其中的功能模块编址及再编址，亦即给予新的代码，作为在该系统中的地址。本发明也提供一种新颖的功能模块自动编址方法。

图1显示本发明含有多个功能模块的控制系统的一种实施例的系统示意图。如图所示，本发明所应用的系统，是一个包括多个功能模块11,12,13,14,…1N的系统。在这种系统中包含一个主控模块11，但主控模块11与其他功能模块12-1N主要是以总线15连接，都位于相同阶层。这种连接方式通常称为汇流排拓扑(bus topology)或线性汇流排(linearbus)。本发明的应用范围当然并不限于上述汇流排拓扑，例如环形拓扑或菊花链拓扑，也可适用本发明的架构。

图1所示的功能模块11-1N两者之间显示有空隙。但这是为显示清楚起见。在本发明的优选实施例中，相邻两个功能模块之间是以相对的侧面密接，使一个功能模块第一侧的光收发器25的光接收器25A(或光发射器25B)对准邻近功能模块中，与第一侧相对的第二侧上的光收发器25的光发射器25B(或光接收器25A)，并使该功能模块第一侧的电接点27接触邻近功能模块第二侧的电接点27。如有必要，还可提供如现有技术的夹持机构(未图示)夹持两相邻功能模块，以确保两者形成稳固的密接。

图1也显示所有的功能模块11-1N都配置在一条固定轨道16上。在该轨道16上配置总线15，而包含多条导线。图中虽然没有明确显示，但参考图2可以得知，各功能模块是通过多个接脚24，逐一与各总线15上的导线形成电连接。该总线15的架构可以使用例如上述美国专利第5,716,241号所示的总线轨道以及相对应的端子接脚。在图1所示的实例中，各功能模块11-1N除通过该总线15连接而可以共享电源、数据与控制信号之外，如果该电接点27所属的连接器26使用上述美国专利案第7,704,079号所示的T形连接器，则所有功能模块11-1N上的连接器26也串接成一个总线系统。各功能模块11-1N还可通过该连接器26的连结，而共享电源、数据与控制信号。

此外，该系统中的功能模块11-1N也可通过无线通信通道链接。在这种实施例中，各功能模块11-1N可以配备无线通信装置(未图示)，以通过无线通道通信。

在本发明的系统中，每一个功能模块11-1N都具有相同的基本架构。图2即显示适用在本发明含有多个功能模块的控制系统一种实施例的功能模块架构示意图。如图所示，每个功能模块11-1N都包含一片或多片主板21、一个第一侧壳体20A以及一个第二侧壳体20B。两侧的壳体20A与20B可以组合成一个盒体20，在盒体20内提供容置空间，以收容该一片或多片主板21。当然，该盒体20是否由两片壳体组成，并非任何技术上的限制。各功能模块 11-1N所包含的主板21数量，也非任何技术上的限制。但在主板21上须提供必要的电路22，即图2虚线方框表示的电路，以提供功能模块所必须的输入、输出、运算、判断、控制、存储等功能。

在常见的应用实例中，该电路22通常会包括至少一个中央处理单元(未图示)，存储单元(未图示)及输出入控制单元(未图示)等，以从该电路22所连接的连接端子23、23接收外界装置(未图示)传送过来的信号，从连接器26和/或接脚24、24接收其他功能模块(包括该多个功能模块11-1N中的一个主控模块)所传送的信号(或以无线通信装置接收其他功能模块所传送的信号)，经过运算、判断后，从该连接端子23、23传送信号给外界装置(未图示)和/或从该连接器26和/或接脚24、24(或以无线通信装置)传送信号给其他功能模块(包括主控模块)。该功能模块11-1N的电路板21中所包含的电路22数量并不以一个为限。每个功能模块11-1N所包含的电路板21数量和/或电路22的数量与种类，可为相同，也可为不同。各个功能模块11-1N所提供的操作、控制等功能，可为相同，也可为不同。各个功能模块11-1N可同时作业或分别作业。每个功能模块11-1N可能提供作业上或控制上的多个功能模块，但物理上形成单一的功能模块，亦即收容在单一的盒体20内。

上述多个功能模块11-1N前后通过该连接器26直接连接所形成的总线串接和/或通过接脚24、24连接总线上的导线间接连接所形成的总线串接而成的系统，即为本发明含有多个功能模块的控制系统的一种典型的实施例。此外，以无线通信方式连接多个功能模块11-1N所形成的系统，也可适用在本发明。

该含有多个功能模块的控制系统一种常见的应用实例乃是工厂内的工作机器控制系统。在这种系统中，特定的功能模块的连接端子23、23可能以控制缆线(未图示)连接到一台或多台工作机器，或多个功能模块的连接端子23、23共同连接到一台工作机器，而通过该连接端子23、23与该一台或多台工作机器通信。该连接端子23、23也可能有一组是连接到一台主控机(未图示)，用以接受该主控机的控制命令，并将执行结果回馈给该主控机。在常见的应用方式中，该多个功能模块11-1N中的一个，例如功能模块11为主控模块，本身具有产生控制指令的能力。但在另外的常见应用方式中，该多个功能模块11-1N中的一个，例如功能模块11为主控模块，以其连接端子23、23经由控制缆线(未图示)连接到一台主控机(未图示)。该系统中各功能模块之间的通信也可以采用无线通信通道，自不待言。

上述含有多个功能模块的控制系统的其他组成结构及应用实例，对于此行业的专家而言，应属现有。在此不需一一列举。

为满足该含有多个功能模块的控制系统的作业或控制需求，如图2所示的功能模块可能提供多个连接端子(未图示)，固定在该主板22上，用来可拆装的连接信号缆线(未图示)，以连接到各种工作机器或计算机装置(均未图示)等外界装置。该多个连接端子的另一端则连接到该电路22，以将该电路22与外界装置电性连接。当然，以无线通信方式实现这类信息的交换，也是一种可能的选择。

该功能模块也可能提供一个或多个连接器26，固定在该主板22的特定位置，提供多个电接点27，用来与邻近的功能模块上，设在对应位置上的连接器26的对应电接点27接触。该连接器26的另一端连接到该电路22，以将该电路22与邻近的功能模块的电路22电性连接。该连接器26优选为上述T形连接器，其两肩部用来电连接邻近的功能模块，脚部则用来连接该电路22。多个的T形连接器串接后形成一条总线；多条的总线形成一个总线系统。为便利该连接器26与邻近功能模块的连接器26连接，在壳体20A、20B的对应位置开设孔洞20C、20D，使该连接器26的接点暴露在孔洞20C、20D中，并伸出盒体20之外。

该功能模块也可能提供一个或多个接脚24、24，固定在该主板22的一端部，提供多个接脚24、24，用来电连接配置在该固定轨道16上的总线15导线。与邻近的功能模块上，设在对应位置上的连接器26的对应电接点27接触。该接脚24、24的另一端连接到该电路22，以将该电路22与该组总线15电性连接。该接脚24、24的连接端优选为形成分叉，用来弹性夹持该总线15上的导线。多个的总线导线形成另一个总线系统。为便利该接脚24、24与总线15导线连接，在壳体20A、20B的对应端部位置开设开口，使该接脚24、24暴露，并伸出盒体20之外。该盒体20的该端部优选形成与该固定轨道16匹配的形状，以便使该固定轨道16嵌入到该匹配形状内。如有必要，可另提供一个弹性夹持件28，以例如弹簧等弹性组件，在该固定轨道16嵌入到该匹配形状内之后，夹持该固定轨道16，并容易由使用者推压该夹持件28，而解除该夹持状态。

图1、2所示的功能模块虽然同时提供以该连接器26形成的总线系统，以及以该固定轨道16上的导线形成的总线15，但此行业人士均知，在特定的应用中，事实上可以仅提供两者之一。且即使两者同时提供，也未必同时使用。但如果该系统中的功能模块是经由无线通信通道进行通信，则可能无需提供上述总线。

具有上述结构与功能或其一部分的功能模块以及以多个该类型功能模块组成的系统，已为业界所熟知，并广泛应用在产业上。此行业人士均能依照已知技术达成。其技术细节无需在此讨论。

本发明的功能模块11-1N在该主板21上，进一步配置一组光收发器25。该光收发器25 包含一个光接收器25A以及一个位于相对位置上的光发射器25B。图3即为一种适用在本发明的光收发器25的结构示意图。如图所示，该光收发器25包含一个光接收器25A以及一个光发射器25B。该光收发器25中的光发射器25B优选为红光LED发射器。两者的接收/发射方向朝向实质上对齐到同一直线。各个功能模块所配备的光收发器25均位于该直线的连线位置，并在壳体20A与20B上的对应位置开设孔洞20E与20F。当多个功能模块11-1N串接后，所有的光收发器25的接收/发射方向朝向实质上对齐到同一直线。使得一个功能模块11的光发射器25B对准邻接该侧的下一个功能模块12上的光接收器25A，而该下一个功能模块12上的光发射器25B对准邻接该侧的再下一个功能模块13上的光接收器25A。如此，使得每个功能模块都可以利用其光发射器25B发送信号给邻近模块的光接收器25A。

值得注意的是，在本发明的优选实施例中，各功能模块的光发射器25B并不能跨越其邻近的功能模块而传送光信号给再下一个功能模块。因此，该光收发器25所形成的信号传送系统并非总线系统。再者，虽然在图1的实施例中是使用一组光收发器25，因此所形成的光通信系统是单向的传送形态。但是在其他的实施例中，也可以采用两组光收发器25，反向配置在单一的功能模块，而形成一个双向的信号传送系统。在本发明的大部分实施例中，采用单向的信号传送系统，即足以实施本发明的自动编址功能。

如前所述，该多个功能模块11-1N中包括一个主控模块11。在本发明的自动编址方法中，所有的编址步骤主要是由该主控模块11主导完成。但该功能模块11为主控模块，并不意味该功能模块11永远是所有多个功能模块11-1N的控制中心。此外，主控模块11未必需要位于该多个功能模块11-1N的特定位置，例如终端位置。但在采用上述单向传送光信号的实施例中，该主控模块11优选位于该多个功能模块11-1N所形成的系统的终端位置。具体而言，即为该系统中串接的多个功能模块11-1N中，第一个光发射器所在的端点位置。

以下说明本发明含有多个功能模块的控制系统的自动编址方法。图4表示本发明含有多个功能模块的控制系统的功能模块编址方法流程图。如图所示的实例中，该含有多个功能模块的控制系统包含3个功能模块，即主控模块11、从站模块12与从站模块13。但本发明所适用的系统，当然可以包括任何数量的功能模块。此外，在图4的实施例中，仅使用该配备于固定轨道16上的总线15系统，而未使用到该连接器26所串接形成的总线系统。该总线 15系统中可包含四条电源线(例如24V+-及5V+-)，一条初始化信号线，以及两条信号传输线。但此行业人士均知，本发明的自动编址方法也可以仅使用连接器26所串接形成的总线系统，或使用无线通信方式达成。

在步骤401，该主控模块11进入编址或再编址作业。在此步骤401该主控模块11将该总线15系统中的初始化信号线上的信号由第二位准，例如低位准，拉升至第一位准，例如高位准，表示进入编址作业。在应用上，各功能模块11-1N可以设置成可在接收到该高位准初始化信号时，进入编址作业，并于接收到该低位准初始化信号时，退出编址作业，亦即不对从其光接收器所收到的信号作出反应或作出编址反应。当然，此行业专家均知，该系统也可以设置成以将初始化信号线上的信号由高位准拉至低位准，来表示进入编址作业。换言之，第一位准与第二位准何者为高位准，何者为低位准，均无不可。此外，在配备无线通信装置的实施例中，该主控模块11可以发出初始化信号，以进入编址或再编址作业，并使各功能模块11-1N进入该编址或再编址作业。在本发明的优选实施例中，各功能模块在接收到该第一位准初始化信号时，可先将自己的地址设成预设值，例如#31，代表该功能模块尚未经编码。

其后，在步骤402，该主控模块11经由其光发射器25B对其下游的邻近功能模块12发出编址命令(第一编址命令)。该编址命令包含唯一值的地址数据(第一地址数据)。该编址命令优选还包括一组校验码，用于确认该编址命令在传递过程中未因外部干扰而影响信息正确性。该校验码可为根据该编址命令内容，例如地址值等计算所得的结果，并随该编址命令一同发出。发出编址命令的功能模块，例如主控模块11，与接收该编址命令的功能模块，例如功能模块12采用相同计算方法产生该校验码。如果信息内容无误，则发出编址命令的功能模块与接收该编址命令的功能模块计算所得的校验码就会相同。

于步骤403该从站功能模块12的光接收器25A在检测到该主控模块11的光发射器25B 所发出的光信号后，辨认为编址命令。该功能模块12并判断该初始化信号位准为第一位准，即从该第一编址命令中提取该第一地址数据，将其地址数据值记录为该功能模块12的新地址。在此步骤中，其他功能模块13-1N并没有接收到该第一编址命令。

于步骤404，该功能模块12向该主控模块11发出代表编址完成的编址完成信号。在本发明的优选实施例中，该编址完成信号是通过该总线15，例如该初始化导线或其他导线发出，并指定由该主控模块11接收。当然，经由该连接器26形成的总线系统发出，或经由无线通信通道发出，也无不可。该编址完成信号优选包括一组唯一的标识符，用以代表该功能模块 12。在应用上，该标识符可为该功能模块12在出厂时设定的代码，这种代码经过特别设计，使得在世界上不会有两个装置使用相同代码。该代码可能包括代表制造商的代码、产品型号、出厂日期和/或序号。该主控模块11接收到该功能模块12的编址完成信号后，于步骤405将该第一地址数据，该功能模块12的标识符，以及该功能模块12的站号/序号(例如站号01)，加以记录。

紧接在步骤404之后，该功能模块12在步骤406将该第一地址数据经过一定的计算，产生也是唯一值的第二地址数据，附在一个编址命令(第二编址命令)中，于步骤407经由其光发射器25B对下游侧的邻近功能模块13发出该第二编址命令。在本发明的优选实例中，该第二地址数据的值为根据一定规则计算该第一地址数据值后的结果。一种适用的计算方法为累加。例如，该主控模块11所发出的第一地址值如果是01，则该第二地址数据的值可为该第一地址数据的值加1的结果，即为02。其他可以用来自动产生一个地址值的方法，都可以应用在本发明。于步骤408该从站功能模块13的光接收器25A检测到该上游侧功能模块 12的光发射器25B所发出的光信号，辨认为编址命令。该功能模块13并判断该初始化信号位准为高位准，即从该编址命令中提取该第二地址数据，记录为该功能模块13的新地址。与前述相同，在此步骤中其他功能模块12、14-1N并没有接收到该编址命令。

于步骤409，该功能模块13向该主控模块11发出代表编址完成的编址完成信号，并于步骤411产生下一个编址命令，并于412经由其光发射器25B对下游侧发出编址命令。与前述相同，该编址命令含有下一个地址数据，且该下一个地址数据的值为根据前述规则，例如累加，计算该第三地址数据值后的结果。在本实施例中可为03，余此类推。紧接步骤409，该主控模块11于步骤410接收到该功能模块13的回应信号后，记录该功能模块13的标识符、新地址(02，原地址为#31)与站号。以上编址步骤重复进行，直到编址完成。在图4的实例中，功能模块13的下游侧并没有其他的功能模块，该功能模块13所发出的光信号并没有其他功能模块可以接收。因此，该第三个编址命令不会有功能模块接收，以至于并不会有功能模块发出代表编址完成的编址完成信号。于步骤413，该主控模块11在收到功能模块12的编址完成信号后的预定时间内未收到任何回应信号，即判断编址已经完成。因此将该初始化信号线的位准拉低(第二位准)。如此即结束编址作业。

以光信号传送含有地址数据的编址命令的技术，3根据脉冲的时间长度，决定信号内容为静止状态(resting state)、开始脉冲(start pulse)或为代表0或1的脉冲。其他可以应用在光学信号传送的技术，也可应用在本发明。

在本发明的一种实施例中，该功能模块12-1N并设置成可在接收到该第二位准初始化信号时，检查自己是否取得新的地址数据。如果没有，则对该主控模块11回报错误信息。该主控模块11即可再度将该初始化信号线的信号位准拉至第一位准，进行再编址的作业。再编址作业的步骤，基本上与前述相同。不再赘述。至于该检查的时机，优选为该初始化信号线的位准由第一位准拉至第二位准时。一种适用的方法是将各功能模块12-1N的中央处理单元配置成在初始化信号线的位准由第一位准拉至第二位准时产生中断(interrupt)。如此即可让中央处理单元实时检查所属的功能模块是否已经取得新地址。其他还有多种可能的作法。

根据以上说明可知，本发明的自动编址方法是供使用在具有上述架构的系统中，且该方法包括以下步骤：

a.该主控模块发出初始化命令，使所有功能模块进入编址作业；

b.该主控模块经由其光发射器对其一侧邻近的功能模块发出编址命令，该编址命令包含唯一的地址数据；

c.该初始化命令及该编址命令促使该邻近的功能模块接收该编址命令，提取该地址数据，记录为该邻近的功能模块的地址；

d.该邻近的功能模块经由其光发射器对该一侧方向的下游邻近功能模块发出下一个编址命令，该编址命令包含下一个唯一的地址数据，并向该主控模块发出编址完成信号；该下一个地址数据的值为根据该一定规则计算该第二地址数据值后的结果；

重复以上步骤c.到d.，直到所有功能模块完成编址：及

该主控模块再度发出初始化命令，使所有功能模块退出编址作业。

该主控模块进入编址作业的步骤可包括将初始化信号线的信号，由第二位准拉至第一位准的步骤，且该主控模块退出编址作业的步骤可包括将该初始化信号线的信号，由该第一位准拉至该第二位准的步骤。在这种实施例中，接收该编址命令的步骤包括以下步骤：该邻近的功能模块接收到该编址命令后，判断该初始化信号线的信号位准；于判断结果为该第一位准初始化信号时，接收该编址命令；及于判断结果为该第二位准初始化信号时，不接收该编址命令。

该编址命令优选包括一组校验码，用于确认该编址命令的正确性。该主控模块所发出的初始化命令优选将特定功能模块，例如尚未经编址的功能模块或全部模块的地址，设定成代表尚未编址的值。此外，各功能模块回复到该主控模块的信号中优选包括一组标识符，以作为各功能模块在编码作业期间的暂时代码。

此外，该功能模块在检测到该初始化信号线的信号由该第一位准拉为第二位准时，可检查自己是否取得新的地址数据，并于检查结果为非时，对该主控模块回报错误信息。

虽然前述方法提供非常简易、便利的多个功能模块自动编址方法，但是如前所述，如果并非所有的功能模块都适当的排列在该轨道上，个别的光发射器对准下游侧邻近功能模块的光接收器，则编址作业可能中断，而无法自动回复。

为解决这种问题，本发明提供一种可以自动排除障碍的多个功能模块自动编址方法。图 6A到6D即显示本发明可以自动排除障碍的多个功能模块编址方法一种实施例的流程图。如图所示，在图6A的步骤601时，本发明含有多个功能模块的控制系统已经完成对站号/地址为01、02、03的功能模块12、13、14的编址。该编址程序因为站号为03的功能模块向下游送出编址指令后，并无任何功能模块向主控模块(站号00)回复编址完成信号而结束作业。但图中显示该含有多个功能模块的控制系统事实上包含8个功能模块11-14，15-18。站号03 的功能模块14之后的下游功能模块15因为并未邻接该站号03的功能模块14，无法接收到站号03功能模块14所发出的编址命令。上述编址结果导致站号03功能模块14之后的4个功能模块15-18的站号/地址仍为31，即未经编址。

造成这种结果的原因有多种可能。其中一种可能的原因是紧接在站号03之后另有一个功能模块(未图示)，但发生故障。导致该故障的功能模块以及其下游所有功能模块都未经编址。

为解决这个问题，在本发明的优选实施例中，该主控模块11(例如图6A中的站号00) 另外设置成：在编址作业结束后，向所有功能模块11-1N发出询问信号，促使各功能模块回复自己的地址数据。各功能模块11-1N所回复的数据中优选包括上述标识符，以使该主控模块11得知还有多少功能模块未完成编址。另一种可能的做法则是该主控模块11仅对当时地址为代表未编址的地址，例如上述#31地址的功能模块回复该标识符。

其后，该主控模块11得知还有4个功能模块未经编码，即以一定的规则，从该4个功能模块中挑选一个功能模块，发出编址命令。在此步骤中，该编址命令并非经由光学发射器发出，而是经由该总线15、该该连接器26形成的总线系统或无线通信通道发出。自不待言。此外，在前一步骤中该主控模块11的询问以及各功能模块的回复，也是经由上述通道，而非经由光学收发器。该一定规则可为任何规则。在本发明的优选实施例中，该一定规则为随机挑选。但其他以既定规则计算后，判断给予该编址命令的方法，都可以应用在本发明。

在此步骤中，如图6B所示，该编址命令是由尾端算起的3个功能模块16接收。该功能模块16接收该编址命令后，即依照本发明的编组方法，将该编址命令所含的地址数据作为自己在该系统中的地址。该地址数据值的产生，也是遵循本发明自动编址方法的规则，根据上一次编址作业最后产生的地址数据值，经过前述一定规则运算后的结果。例如，在上一次编址作业中，最后编址的功能模块14已编予03的地址，且该一定规则为累加，则该主控模块 11在本步骤所发出的编址命令所含的地址数据值即为04。

同时，该功能模块16也向该主控模块11发出编址完成信号，并根据上述一定规则，例如累加，产生下一个地址数据，附于编码命令中，以其光发射器，传送给下游侧的下一个功能模块17。

功能模块17、18均依照上述步骤完成编址，分别编为04-06的地址/站号。主控模块11 在功能模块18完成编址后预定时间中未收到编址完成信号，即判断编址作业已经完成。退出编址作业。但依据本发明可以自动排除障碍的多个功能模块编址方法，该主控模块11再次对所有功能模块11-1N或对尚未编址的功能模块15发出询问信号。此时，只有功能模块15发出站号/地址为31的信息。该主控模块11乃将下一个地址07附于新的编址命令中，送给功能模块15，见图6C。编址结果也如图6C所示。

当功能模块15已经完成编址后，将含有下一个地址数据的编址命令传送给功能模块16。但功能模块16已经完成编址，其地址已经不是31。功能模块16将不再更新地址，但仍对该主控组11送出编址完成信号，也不再对下游侧功能模块17送出新的编址地址命令。如此即完成所有功能模块的编址。经过编址后，所有的功能模块都给予一个唯一的地址。

主控模块11发出询问信号，确认没有功能模块回复31的地址，判断编址作业完成，即发出初始化信号，例如将初始化线路的信号位准由第一位准拉至第二位准，退出编址作业。其后，主控模块11还可以根据需要，将因为重新编址而空缺的地址从已编地址的数值减除，得到连续的地址值。如图6D所示。

综上说明，本发明可以自动排除障碍的多个功能模块编址方法包括以下步骤：

e.在完成一次编址作业后，对所有功能模块发出询问信号，并接收未经编址的功能模块的回复信号；

f.依据一定规则挑定一个未经编址的功能模块，提供含有下一个地址数据的编址命令；该编址命令经由该通信装置送出；该一定规则可为随机挑选；该下一个地址数据的值为根据该一定规则计算该系统上一次编给的地址数据值后的结果；

g.该选定的功能模块将该编址命令所含的地址数据记录为本身在该系统中的地址，并向该主控模块发出编址完成信号；该信号中优选包括一组标识符，以作为各功能模块在编码作业期间的暂时代码；

h.重复步骤e到g，直到所有功能模块已经编给地址。

如上所述，本发明提供一种具有新颖架构的含有多个功能模块的控制系统，以及该多个功能模块的自动编址方法。由于利用本发明的光信号架构，本发明的系统中的功能模块可以不需使用夹持件，就可有效传递光信号。所制成的功能模块拆装容易。且新增或移除功能模块后，可以随时编址或再编址。方便达成正确的控制。此外，本发明还提供可以自动排除障碍的多个功能模块编址方法。该方法在编址作业因不同原因中断时，可以自动回复编址作业，直到所有功能模块已经完成编址。

附图标记说明

11 主控模块

12 从站模块

13 从站模块

14 功能模块

15 总线

16 轨道

21 主板

20 盒体

20A 第一侧壳体

20B 第二侧壳体

20C、20D 孔洞

20E、20F 孔洞

22 电路

23、23 连接端子

24、24 接脚

25 光收发器

25A 光接收器

25B 光发射器

26 连接器

27 电接点

28 弹性夹持件

Claims (27)

1.一种含有多个功能模块的控制系统，包括至少一组功能模块，各组包括多个并排邻接的功能模块，各功能模块均包括至少一个电路，一个用于收容所述电路至少一部分的盒体，一个通信装置，电连接所述电路并通信连接一个供所有功能模块通信连接的通道，以及一组光收发器，所述光收发器的光接收器与光发射器分别提供在所述盒体的两侧，用以与邻近功能模块盒体上对应侧的光发射器或光接收器进行光信号传递；

其中，所述多个功能模块中包括一个主控模块，设置成能够以其通信装置经由所述通道向所有功能模块发出初始化命令，促使所有功能模块进入编址作业，且在进入编址作业后， 经由其光发射器对其一侧邻近的第一功能模块发出第一编址命令；

其中，所述第一编址命令包含唯一的第一地址数据，并促使所述第一功能模块接收所述第一地址数据，记录为所述第一功能模块的地址，且促使所述第一功能模块经由其光发射器对所述一侧方向的下游邻近第二功能模块发出第二编址命令；

其中，所述第二编址命令包含唯一的第二地址数据，并促使所述第二功能模块接收所述第二地址数据，记录为所述第二功能模块的地址，并促使所述第二功能模块经由其光发射器对所述一侧方向的下游邻近功能模块发出下一个编址命令；

其中，所述第二地址数据的值为根据一定规则计算所述第一地址数据值后的结果，且所述下一个编址命令所含的地址数据的值为根据所述一定规则计算所述第二地址数据值后的结果；且

各功能模块并设置成：

在接收到编址命令时，接收所述编址命令所含的地址数据，记录为所述功能模块的地址， 并以所述一定规则计算下一个地址数据值，形成下一个编址命令，由其光发射器对所述一侧方向的下游邻近功能模块发出所述下一个编址命令；且

在记录所述编址命令的地址数据后，以所述通信装置经由所述通道向所述主控模块发出编址完成信号；且

所述主控模块进一步设置成于预定时间未收到所述编址完成信号后，结束编址作业。

2.如权利要求 1 所述的控制系统，其中，所述主控模块进一步设置成：在经过预定时间未收到所述编址完成信号后，先以其通信装置经由所述通道向所有功能模块发出询问信号， 促使未完成编址的功能模块回复未完成编址的状态信号，并选择其中一个回复为未完成编址的功能模块，发出编址命令；而于无功能模块回复为未完成编址时，结束编址作业。

3.如权利要求 1 所述的控制系统，其中，各功能模块并设置成：可在其一侧的光接收器接收到编址命令后，提取所述编址命令所含的地址数据，记录为所述功能模块的地址，并由其另一侧的光发射器对邻近功能模块发出下一个编址命令，且以其通信装置向所述主控模块发出代表编址完成的编址完成信号。

4.如权利要求1到3中任一项所述的控制系统，其中，所述一定规则为累加。

5.如权利要求 1 到 3 中任一项所述的控制系统，其中，所述编址命令另包括一组校验码，用于确认所述编址命令在传递过程中未因外部干扰而影响信息正确性。

6.如权利要求 1 到 3 中任一项所述的控制系统，其中，所述主控模块所发出的初始化命令可将尚未经编址的功能模块或全部模块的地址，设定成代表尚未编址的值。

7.如权利要求 2 所述的控制系统，其中，各功能模块回复所述主控模块的询问信号的状态信号中包括一组标识符，以作为各功能模块在编码作业期间的暂时代码。

8.如权利要求 1 到 3 中任一项所述的控制系统，其中，所述通信装置为无线通信装置， 且所述通道为无线通信通道。

9.如权利要求 1 到 3 中任一项所述的控制系统，其中，所述通信装置为有线通信装置， 并包含电连接器，提供多个接脚以直接或间接电连接邻近的功能模块的接脚。

10.如权利要求 9所述的控制系统，其中，所述通道为一组总线，包括多个导电线。

11.如权利要求 10 所述的控制系统，另包含至少一条固定轨道，所述固定轨道提供功能模块支撑部，以支撑至少一组多个功能模块并排固定在所述固定轨道上，以及导电线支撑部， 以供所述总线的多个导电线配置在所述固定轨道中。

12.如权利要求 11 所述的控制系统，其中，各功能模块的盒体另包括一个钳具，以将所述功能模块夹设在所述固定轨道上。

13.如权利要求 10 所述的控制系统，其中，

所述一组总线还包括一条初始化信号线，用来控制所述编址作业；

所述主控模块设置成：在开始进行自动编址时，将所述初始化信号线的信号位准拉至第一位准，并于编址作业结束时将所述初始化信号线的信号位准拉至第二位准；且

各功能模块并设置成可在接收到所述第一位准初始化信号时，进入编址作业，并于接点接收到所述第二位准初始化信号时，即不对从其光接收器所收到的信号作出反应或作出编址反应。

14.如权利要求 13 所述的控制系统，其中，各功能模块并设置成可在接收到所述第二位准初始化信号时，检查自己是否取得新的地址数据；如果没有，则对所述主控模块回报错误信息。

15.如权利要求 1 到 3 中任一项所述的控制系统，其中，所述主控模块并设置成可根据编址结果，调整全部或部分功能模块的地址数据的值。

16.如权利要求 1 到 3 中任一项所述的控制系统，其中，所述光发射器为红光 LED发射器。

17.一种在含有多个功能模块的控制系统中，对所述多个功能模块编址的方法，是供使用在具有如下架构的控制系统中：

所述控制系统包含至少一组功能模块，各组包括多个并排邻接的功能模块，各功能模块均包括至少一个电路，一个用于收容所述电路至少一部分的盒体，一个通信装置，电连接所述电路并通信连接一个供所有功能模块通信连接的通道，以及一组光收发器，所述光收发器的光接收器与光发射器分别提供在所述盒体的两侧，用以与邻近功能模块盒体上对应侧的光发射器或光接收器进行光信号传递；所述多个功能模块中包含一个主控模块；

所述方法包括以下步骤：

a.进入编址作业后，所述主控模块经由其光发射器对其一侧邻近的功能模块发出编址命令，所述编址命令包含唯一的地址数据；

b.所述一侧邻近的功能模块接收所述编址命令，提取所述地址数据，记录为所述邻近的功能模块在所述系统中的地址；

c.所述一侧邻近的功能模块经由其光发射器对所述一侧方向的下游邻近功能模块发出下一个编址命令，所述编址命令包含下一个唯一的地址数据，并经由所述通道向所述主控模块发出编址完成信号；所述下一个地址数据的值为根据一定规则计算地址数据值后的结果；

重复以上步骤 b.、c.，直到所有功能模块完成编址。

18.如权利要求 17 所述的方法，另包括以下步骤，以排除障碍：

d.在完成一次编址作业后，对所有功能模块发出询问信号，并接收未经编址的功能模块的回复信号；

e.依据一定挑选规则选定一个未经编址的功能模块，将含有下一个地址数据的编址命令提供给所述选定的功能模块；所述编址命令经由所述通信装置送出；所述下一个地址数据的值为根据所述一定规则计算所述系统上一次编给的地址数据值后的结果；

f.所述选定的功能模块将所述编址命令所含的地址数据记录为本身在所述系统中的地址，并向所述主控模块发出编址完成信号；及

重复步骤d.到f.，直到所有功能模块已经编给地址。

19.如权利要求 17 或 18 所述的方法，其中，所述一定规则为累加。

20.如权利要求 17 或 18 所述的方法，其中，所述一定挑选规则为随机挑选。

21.如权利要求 17 或 18 所述的方法，其中，所述编址命令另包括一组校验码，用于确认所述编址命令在传递过程中未因外部干扰而影响信息正确性。

22.如权利要求 17 或 18 所述的方法，其中，所述编址作业是从所述主控模块发出一个进入编址作业的初始化命令开始，所述初始化命令将尚未经编址的功能模块或全部模块的地址，设定成代表尚未编址的值。

23.如权利要求 18 所述的方法，其中，各功能模块回复所述主控模块的询问信号的状态信号中包括一组标识符，以作为各功能模块在编码作业期间的暂时代码。

24.如权利要求 17 或 18 所述的方法，其中，所述通信装置为无线通信装置，且所述通道为无线通信通道。

25.如权利要求 17 或 18 所述的方法，其中，所述通信装置为有线通信装置，并包含电连接器，提供多个接脚以直接或间接电连接邻近的功能模块的接脚；所述通道为一组总线， 包括多个导电线；且所述控制系统另包含至少一条固定轨道，所述固定轨道提供功能模块支撑部，以支撑至少一组多个功能模块并排固定在所述固定轨道上，以及导电线支撑部，以供所述总线的多个导电线配置在所述固定轨道中。

26.如权利要求 25 所述的方法，其中，

所述一组总线包括一条初始化信号线，用来控制所述编址作业；

所述编址作业是从所述主控模块发出一个进入编址作业的初始化命令开始，并因所述主控模块发出一个退出编址作业的初始化命令退出；

所述进入编址作业的初始化命令将所述初始化信号线的信号位准拉至第一位准，且所述退出编址作业的初始化命令将所述初始化信号线的信号位准拉至第二位准；且

各功能模块接收到所述第一位准初始化信号时，进入编址作业，并于接收到所述第二位准初始化信号时，即不对从其光接收器所收到的信号作出编址反应。

27.如权利要求 26 所述的方法，进一步包括：各功能模块在接收到所述第二位准初始化信号时，检查自己是否取得新的地址数据；如果没有，则对所述主控模块回报错误信息的步骤。