CN113204187B

CN113204187B - 控制系统及其控制方法

Info

Publication number: CN113204187B
Application number: CN202010611182.1A
Authority: CN
Inventors: 王骏; 关鹏
Original assignee: Omron Shanghai Co ltd
Current assignee: Omron Shanghai Co ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2040-06-30
Also published as: CN113204187A

Abstract

本申请实施例提供一种控制系统及其控制方法，所述控制系统包括：主控制器；通用串行总线通信线路；以及经由所述通用串行总线通信线路与所述主控制器通信的至少两个从控制器，所述至少两个从控制器并联于所述通信线路，所述从控制器包括：控制信号接收单元，其用于接收控制信号，所述控制信号用于控制所述从控制器处于第一状态或第二状态，其中，当所述从控制器处于所述第一状态时，所述从控制器能够响应于所述主控制器的命令，当所述从控制器处于所述第二状态时，所述从控制器不能够响应于所述主控制器的所述命令。根据本申请，避免了使用集线器，能够降低成本，降低设计的复杂度。

Description

控制系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及电子线路技术领域，尤其涉及一种控制系统及其控制方法。

背景技术

可编程逻辑控制器(PLC)在各行各业中具有广泛应用。

可编程逻辑控制器的结构大致分为背板结构和逐级连接结构这两种。前者为固定地址结构，容易实现扩展逻辑，但占用安装空间较大，成本较高；后者具有结构紧凑，接线灵活等特点。

图1是现有技术中可编程逻辑控制器的一个示意图，如图1所示，可编程逻辑控制器100包括一个主控制器10和至少两个从控制器，例如，图1中为3个从控制器：从控制器11，从控制器12，以及从控制器13。主控制器10和各从控制器之间通过通信线路30进行通信，通信线路30可以包括上行线路31和下行线路32，例如，主控制器10通过下行线路32向各从控制器发送数据或命令，各从控制器通过上行线路31向主控制器10发送数据。各从控制器可以通过标识信息来标识，该标识信息例如可以是该从控制器的地址。主控制器10在以广播的方式向各从控制器发送数据时，可以通过标识信息来通知该数据发送给哪个从控制器。

通常，主控制器10和从控制器11、12、13之间使用串行通信接口连接，即，通信线路30是串行通信线路。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

在图1所示的可编程逻辑控制器100中，通信线路30是串行通信线路，存在一些局限性，例如：一方面，串行通信线路的最大通信速率为4M，通信速率慢，如果需要提高通信速率，需要使用串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)，这样会大幅增加信号的数量；另一方面，串行通信线路传输的信号为共模信号，抗噪音能力弱，如果将共模信号变更为差分信号，需要额外增加差分信号的物理层芯片，这样会增加产品的成本。

通用串行总线(USB)通信线路的通信速率为12M，通信速率较高，并且，USB传输的信号为差分信号，信号的抗噪音能力较强。如果使用USB通信线路来替换串行通信线路作为通信线路30，能够使得可编程逻辑控制器100的通信速率提高，并提高信号的抗噪音能力。

然而，本申请的发明人发现：当将主控制器与多个从控制器通过USB通信线路进行连接时，通常的连接方式是需要增加集线器(hub)来级联扩展USB端口；此外，USB通信线路上连接的从控制器在上电后，会响应于主控制器发出的复位信号，进行复位操作，复位结束后，从控制器能够使用默认地址与主控制器通信，当USB通信线路上连接有多台从控制器时，由于这些从控制器的默认地址都相同，所以与主控制器通信时会产生冲突，因而需要使用集线器依次为各从控制器进行地址分配。增加集线器会增加硬件的成本；并且，由于增加了集线器，主控制器的驱动还需要增加对集线器的支持，增加了设计的复杂度。

本申请的实施例提供一种控制系统及其控制方法，在主控制器与从控制器通过USB通信线路进行通信的情况下，使用控制信号控制从控制器是否响应于主控制器的命令，由此，能避免两个从控制器由于默认地址相同而同时响应于主控制器的命令，并且避免使用集线器(hub)，能够降低成本，降低设计的复杂度。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种控制系统，所述控制系统包括：主控制器；通用串行总线(USB)通信线路；以及经由所述通用串行总线通信线路与所述主控制器通信的至少两个从控制器，所述至少两个从控制器并联于所述通信线路，所述从控制器包括：控制信号接收单元，其用于接收控制信号，所述控制信号用于控制所述从控制器处于第一状态或第二状态，其中，当所述从控制器处于所述第一状态时，所述从控制器能够响应于所述主控制器的命令，当所述从控制器处于所述第二状态时，所述从控制器不能够响应于所述主控制器的所述命令。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种控制系统的控制方法，所述控制系统包括：主控制器；通用串行总线(USB)通信线路；以及经由所述通用串行总线通信线路与所述主控制器通信的至少两个从控制器，所述至少两个从控制器并联于所述通信线路，所述控制方法包括：所述从控制器接收控制信号，所述控制信号控制所述从控制器处于第一状态或第二状态，其中，当所述从控制器处于所述第一状态时，所述从控制器能够响应于所述主控制器的命令，当所述从控制器处于所述第二状态时，所述从控制器不能够响应于所述主控制器的所述命令。

本申请的有益效果在于：使用控制信号控制从控制器是否响应于主控制器的命令，由此，能避免两个从控制器由于默认地址相同而同时响应于主控制器的命令，并且避免使用集线器(hub)，能够降低成本，降低设计的复杂度。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是现有技术中可编程逻辑控制器的一个示意图；

图2是本申请实施例1的控制系统的一个示意图；

图3是本申请实施例2的对控制系统进行控制的方法的一个示意图；

图4是本申请实施例2的对控制系统进行控制的方法的一个流程示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得更加容易理解。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本申请实施例1提供一种控制系统。该控制系统例如可以是可编程逻辑控制器(PLC)系统，此外，也可以是其他类型的控制系统。

图2是本实施例1的控制系统的一个示意图。

如图2所示，控制系统200包括主控制器210和至少两个从控制器220，例如，从控制器220的数量可以是3个，分别为从控制器2201，从控制器2202，以及从控制器2203。在本实施例中，以从控制器220是3个为例进行说明，但本实施例并不限于此，从控制器220的数量也可以是2个，或多于3个等。

在本实施例中，从控制器2201、2202、2203可以经由通信线路230与主控制器210进行通信，控制器2201、2202、2203并联于通信线路230，在主控制器210和从控制器220之间不设置USB集线器(hub)。由此，各从控制器220经由通信线路230向主控制器210传输信号，主控制器210经由通信线路230向各从控制器220传输信号。

在本实施例中，通信线路230是通用串行总线(USB)通信线路。因此，从控制器220与主控制器210之间的通信速率被提高，并且抗噪音能力也被提高。

在本实施例中，各从控制器220具有相同的结构，因此，对于从控制器220说明同样适用于从控制器2201、2202、2203。

如图2所示，从控制器220包括：控制信号接收单元221。控制信号接收单元221用于接收控制信号。

该控制信号用于控制从控制器220处于第一状态或第二状态。例如，当控制信号接收单元221接收的控制信号为第一值时，从控制器220进入第一状态；当控制信号接收单元221接收的控制信号为第二值时，从控制器220进入第二状态。第一值例如是1，第二值例如是0。在图2中，控制信号A表示从控制器2201接收的控制信号，控制信号B表示从控制器2202接收的控制信号，控制信号C表示从控制器2203接收的控制信号。

当从控制器220处于该第一状态时，从控制器220能够响应于主控制器210的命令，当从控制器220处于该第二状态时，从控制器220不能够响应于主控制器210的命令。其中，主控制器210的命令例如可以是为该从控制器220设置地址的命令等，该命令例如可以通过USB通信线路230发送给从控制器220，此外，从控制器220在收到该命令并进行相应的处理之后，可以通过USB通信线路230向主控制器210发送反馈信息。

根据本实施例，在主控制器与从控制器初次通过USB通信线路进行通信的情况下，使用控制信号控制从控制器是否响应于主控制器的命令，由此，主控制器在对从控制器进行枚举的过程中，能避免两个从控制器由于默认地址相同而同时响应于主控制器的命令，并且避免使用集线器(hub)，因而，能够降低成本，降低设计的复杂度。

在本实施例中，控制信号可以由主控制器210发送给从控制器220。例如，主控制器210可以包括第一控制信号发送单元211，该第一控制信号发送单元211用于向至少一个从控制器220发送该控制信号。

在本实施例中，控制信号也可以由从控制器220发送给下一级从控制器220。例如，从控制器220还可以包括：第二控制信号发送单元222。第二控制信号发送单元222用于向与该从控制器220连接的下一级从控制器发送所述控制信号。

如图2所示，从控制器2201、2202、2203可以通过控制信号线240逐级串联至主控制器210，例如，从控制器2201最接近主控制器210，并且，通过控制信号线240直接连接主控制器210，从控制器2202作为从控制器2201的下一级从控制器，通过控制信号线240连接从控制器2201，从控制器2203作为从控制器2202的下一级从控制器，通过控制信号线240连接从控制器2202。

在本实施例中，当从控制器220处于第一状态或第二状态时，从控制器220的第二控制信号发送单元222向下一级从控制器220发送该控制信号，使得该下一级从控制器220进入或保持第二状态，由此，该下一级从控制器220不会与当前的从控制器220冲突。

在本实施例中，当从控制器220在第一状态下响应于主控制器210的命令而进入第三状态时，从控制器220的第二控制信号发送单元222向下一级从控制器220发送控制信号，使下一级从控制器220进入第一状态。其中，第三状态例如是从控制器220被主控制器210分配了不同于其他从控制器的地址的状态，该第三状态可以是正常工作状态，在正常工作状态下，主控制器210可以利用分配给该从控制器220的地址与该从控制器220单独进行通信。

在本实施例中，在从控制器220都进入到第三状态的情况下，各从控制器220都被分配了地址，由此，主控制器210能够根据各从控制器220的地址，利用USB通信线路230与各从控制器220进行通信。

实施例2

本申请实施例2提供一种控制系统的控制方法，该控制方法用于对实施例1的控制系统200进行控制。

图3是本实施例2的控制方法的一个示意图。如图3所示，该控制方法包括：

S301、从控制器接收控制信号，所述控制信号控制从控制器处于第一状态或第二状态。

其中，当从控制器处于第一状态时，所述从控制器能够响应于主控制器的命令，当从控制器处于第二状态时，所述从控制器不能够响应于所述主控制器的所述命令。

在S301中，控制信号可以由主控制器向至少一个所述从控制器发送。

在S301中，控制信号也可以由从控制器向与该从控制器连接的下一级从控制器发送。

在一种实施方式中，控制信号由所述从控制器向与所述从控制器连接的下一级从控制器发送，包括：

当所述从控制器处于所述第一状态或所述第二状态时，所述从控制器向所述下一级从控制器发送所述控制信号，使所述下一级从控制器进入或保持所述第二状态。

在另一种实施方式中，所述控制信号由所述从控制器向与所述从控制器连接的下一级从控制器发送，包括：

当所述从控制器在所述第一状态下响应于所述主控制器的所述命令而进入所述第三状态时，所述从控制器向所述下一级从控制器发送所述控制信号，使所述下一级从控制器进入所述第一状态。

根据本实施例，在主控制器与从控制器通过USB通信线路进行通信的情况下，使用控制信号控制从控制器是否响应于主控制器的命令，由此，能避免两个从控制器由于默认地址相同而同时响应于主控制器的命令，并且避免使用集线器(hub)，能够降低成本，降低设计的复杂度。

下面，以一个具体例子说明对控制系统200进行控制的方法。

图4是控制系统200进行控制的一个流程示意图。在图4中，以从控制器220的数量是3个为例进行说明。

如图4所示，控制系统200的控制方法包括如下操作：

S401.主控制器210和从控制器220上电后，主控制器210通过通用串行总线(USB)通信线路发送复位信号复位所有从控制器220。

此时，3台从控制器2201、2202、2203都处于第一状态，即，默认状态，并且，3台从控制器2201、2202、2203具有相同的默认地址。

S402.主控制器210的第一控制信号发送单元211向从控制器2201发出控制信号，使得控制信号A＝1，使从控制器2201处于第一状态。同时，控制信号B＝0，控制信号C＝0，从控制器2202、2203处于第二状态。其中，可以由第一控制信号发送单元211向从控制器2202、2203发出控制信号B、控制信号C；或者，由上一级从控制器发出控制信号B、控制信号C，例如：从控制器2201的第二控制信号发送单元222向从控制器2202发出控制信号B，从控制器2202的第二控制信号发送单元222向从控制器2203发出控制信号C。

S403.主控制器210向从控制器2201发出命令，为从控制器2201分配地址1，从控制器2201进入第三状态，即，主控制器210向默认地址发送命令，只有从控制器2201处于第一状态，可以接受命令，并将自身地址从默认地址修改为命令中的地址1。之后，使控制信号B＝1，控制信号C＝0，使得从控制器2202处于第一状态，从控制器2203处于第二状态。其中，可以由第一控制信号发送单元211向从控制器2202、2203发出控制信号B、控制信号C；或者，由上一级从控制器发出控制信号B、控制信号C，例如：从控制器2201由于处在第三状态，从控制器2201的第二控制信号发送单元222向从控制器2202发出控制信号B，使得控制信号B＝1，控制器2202由于处在第一状态，所以从控制器2202的第二控制信号发送单元222向从控制器2203发出控制信号C，使得控制信号C＝0。

S404.主控制器210向从控制器2202发出命令，为从控制器2202分配地址2，从控制器2202进入第三状态，即，主控制器210向默认地址发送命令，只有从控制器2202处于第一状态，可以接受命令，并将自身地址从默认地址修改为命令中的地址2。之后，使控制信号C＝1，从控制器2203处于第一状态。其中，可以由第一控制信号发送单元211向从控制器2203发出控制信号C；或者，由上一级从控制器发出控制信号C，例如：从控制器2202由于处在第三状态，从控制器2202的第二控制信号发送单元222向从控制器2203发出控制信号C，使得控制信号C＝1。

S405.主控制器210向从控制器2203发出命令，为从控制器2203分配地址3，从控制器2203进入第三状态，即，主控制器210向默认地址发送命令，只有从控制器2203处于第一状态，可以接受命令，并将自身地址从默认地址修改为命令中的地址3。由此，3台从控制器220都处于第三状态。

S406.主控制器210给第四台从控制器分配地址4，由于没有第四台从控制器，所以分配地址的操作会失败，主控制器210没有接收到第四台从控制器反馈的信息，由此，主控制器210判断为总共具有3台从控制器。此时，3台从控制器220的地址都不同，所以主控制器210可以通过不同的地址来分别管理不同的从控制器220。

S407.主控制器210根据各从控制器220的地址，分别对从控制器2201、2202、2203进行配置。此外，控制系统200的控制方法中也可以不具有S407，由此，从控制器2201、2202、2203可以在处于第三状态的情况下直接与主控制器210进行通信。

S408.主控制器210与各从控制器220通过USB通信线路230进行通信。

此外，在S403、S404和S405中，当主控制器210进行为从控制器2201、2202、2203分别分配地址的操作后，从控制器2201、2202、2203分别向主控制器210发送反馈信息，由此，主控制器210能够确认分配地址的操作成功，各从控制器已经被分配了相应的地址。

在图4中，S402～S405为主控制器210对各从控制器220进行枚举的过程，在枚举的过程中，使用控制信号控制从控制器是否响应于主控制器的命令，由此，能避免两个从控制器由于默认地址相同而同时响应于主控制器的命令，并且避免使用集线器(hub)，能够降低成本，降低设计的复杂度。

结合本申请实施例描述的可编程逻辑控制器内的各模块可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图2中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。

软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若设备(例如移动终端)采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。

针对图2描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件、或者其任意适当组合。针对图2描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims

1.一种控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

主控制器；

通用串行总线通信线路；以及

经由所述通用串行总线通信线路与所述主控制器通信的至少两个从控制器，所述至少两个从控制器并联于所述通信线路，

所述从控制器包括：

控制信号接收单元，其用于接收控制信号，所述控制信号用于控制所述从控制器处于第一状态或第二状态，

其中，

当所述从控制器处于所述第一状态时，所述从控制器能够响应于所述主控制器的命令，

当所述从控制器处于所述第二状态时，所述从控制器不能够响应于所述主控制器的所述命令，

所述从控制器还包括：

第二控制信号发送单元，其用于向与所述从控制器连接的下一级从控制器发送所述控制信号，

当所述从控制器处于所述第一状态或所述第二状态时，所述从控制器的所述第二控制信号发送单元向所述下一级从控制器发送所述控制信号，使所述下一级从控制器进入或保持所述第二状态。

2.一种控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

主控制器；

通用串行总线通信线路；以及

所述从控制器包括：

其中，

所述从控制器还包括：

当所述从控制器在所述第一状态下响应于所述主控制器的所述命令而进入第三状态时，所述从控制器的所述第二控制信号发送单元向所述下一级从控制器发送所述控制信号，使所述下一级从控制器进入所述第一状态。

3.如权利要求1或2所述的控制系统，其中，

所述主控制器包括：

第一控制信号发送单元，其用于向至少一个所述从控制器发送所述控制信号。

4.一种控制系统的控制方法，所述控制系统包括：

主控制器；

通用串行总线通信线路；以及

其特征在于，所述控制方法包括：

所述从控制器接收控制信号，所述控制信号控制所述从控制器处于第一状态或第二状态，

其中，

所述控制信号由所述从控制器向与所述从控制器连接的下一级从控制器发送，

所述控制信号由所述从控制器向与所述从控制器连接的下一级从控制器发送，包括：

5.一种控制系统的控制方法，所述控制系统包括：

主控制器；

通用串行总线通信线路；以及

其特征在于，所述控制方法包括：

其中，

当所述从控制器在所述第一状态下响应于所述主控制器的所述命令而进入第三状态时，所述从控制器向所述下一级从控制器发送所述控制信号，使所述下一级从控制器进入所述第一状态。

6.如权利要求4或5所述的控制方法，其中，

所述控制信号由所述主控制器向至少一个所述从控制器发送。