CN117749563A - 一种plc模块自组网方法、系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开PLC模块自组网方法、系统及设备，涉及通信技术领域。主机设备检测第n个PLC模块的工作状态；判定第n个PLC模块的工作状态为正常工作状态后，将第n个PLC模块的地址设置为第n号模块地址；向第n号模块地址输出OUTadr信号和查询模块型号命令；接收型号数据；并将第n号模块地址与型号数据进行绑定；将n＝n+1返回执行“检测第n个PLC模块的工作状态”的步骤；判定第n个PLC模块的工作状态为未正常工作状态后，将n＝n+1；直至接收第N个PLC模块发出的型号数据，并将第N号模块地址与对应的型号数据进行绑定后完成所有PLC模块的地址分配，结束地址分配模式，进入下一步正常工作模式。本发明实现了提高了独立地址出厂分配效率，提高了中继通信效率。

Description

一种PLC模块自组网方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种PLC模块自组网方法、系统及设备。

背景技术

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)做为工业自动化控制器被广泛应用，通常为了实现不同类型的控制(如运动控制，传感器采集，继电器控制，模拟量控制，通信扩展)，同一个机柜内会使用主机搭配多个相同或不同类型的模块通过有线连接组成系统，PLC与模块间通过总线通信，以使模块动作可以通过主机内的程序统一控制。

鉴于此目的，PLC主机(带有程序存储、执行单元、模块访问控制单元的PLC主设备，以下简称主机)需要实现与挂接在总线上的每个模块完成通信交互，且互不干扰。通常是以模块唯一地址做为通信响应条件，主机通过总线轮询与总线上所有模块的地址进行通信。

常见PLC模块(无程序执行单元的PLC扩展模块，只用于执行主机的输入输出动作，以下简称模块)地址分配有以下几种方案：

1.对网络中所有模块预设不同的物理地址，并挂入总线(PLC主机与模块之间传送信息的通信干线)实现人工组网；需要人工组网，操作繁琐，工程实施过程不便利；

2.通过协调器组网或者挂接在父节点上通过父节点中转实现间接组网；模块需要依赖父模块的中继，增加父模块的工作负担，降低总线效率；

3.模块逐个接入网络，依次上电配置，使主机能逐个识别并分配地址，最后同步工作；需要人工组网，操作繁琐，工程实施不便利；

4.主机为每个模块分配独立的使能地址线，通过硬件使能信号来控制不同模块的选通。能接入的模块数量受总线独立地址线数限制，总线结构复杂。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种PLC模块自组网方法、系统及设备，以实现挂接在总线上的所有PLC模块自动分配地址，并与主机直接通信。提高了人工组网工程实施的便利性、提高了独立地址出厂分配效率以及降低了总线结构复杂度和提高了中继通信效率。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下方案：

一种PLC模块自组网系统，包括：

主机设备，与N个PLC模块连接，用于：

检测第n个PLC模块的工作状态；所述工作状态包括：正常工作状态或异常工作状态，n为正整数且n为1；

判定所述第n个PLC模块的工作状态为正常工作状态后，将所述第n个PLC模块的地址设置为第n号模块地址；

向所述第n号模块地址输出OUTadr信号和查询模块型号命令；

接收所述第n个PLC模块发出的型号数据并停止输出OUTadr信号；并将所述第n号模块地址与所述型号数据进行绑定；

之后，将n＝n+1，返回执行所述“检测第n个PLC模块的工作状态”的步骤；直至所述第N个PLC模块发出的型号数据，并将所述第N号模块地址与对应的型号数据进行绑定后完成所有PLC模块的地址分配，结束地址分配模式，进入下一步正常工作模式；

或者，

判定所述第n个PLC模块的工作状态为异常工作状态后，结束地址分配模式；

所述N个PLC模块与所述主机设备之间的连接方式包括：数据总线和级联信号线；

所述级联信号线包括发送OUTadr信号或接收INadr信号；

所述数据总线是双向总线；所述数据总线用于：发送地址分配指令、发送指定地址的OUTadr信号置位复位或接受所述PLC模块的响应信号帧；所述响应信号帧包括：第n号模块地址、型号数据、固件版本和固件状态。

可选地，

所述数据总线包括：任意一个PLC模块通过数据总线与所述主机设备连接；

所述级联信号线包括：任意一个PLC模块包括一条独立的地址输入线和一条独立可通过查询模块型号命令控制输出的地址输出线；OUTadr信号为所述级联信号线输入的发现设备信号。

可选地，所述PLC模块具体包括：

总线输入接口、总线输出接口、数据信号线和地址信号线；

其中，所述总线输入接口和所述总线输出接口内均由数据信号线和地址信号线组成；

所述数据信号线在所述PLC模块内部是直连状态，且正常通信时第n+1个PLC模块不依赖于第n个PLC模块。

可选地，所述级联信号线包括：

常规数据总线和地址选中线；所述地址选中线将第n个PLC模块输出的OUTadr信号与第n+1个PLC模块的INadr信号相连。

可选地，正常工作状态中的第n个PLC模块处于等待接收数据状态，当接收到完整通信数据帧后判断当前INadr信号是否有效；

如果INadr信号有效，将主机设备发送的第n号模块地址保存为第n个PLC模块的地址，并且回复主机设备型号数据；

如果INadr信号无效，第n个PLC模块进入下一步正常工作模式；所述正常工作模式包括：执行控制OUTadr信号或响应常规指令信号。

为实现上述目的，本发明实施例还提供了如下方案：

一种PLC模块自组网方法，包括：

检测第n个PLC模块的工作状态；所述工作状态包括：正常工作状态或异常工作状态，n为正整数且n为1；

判定所述第n个PLC模块的工作状态为正常工作状态后，将所述第n个PLC模块的地址设置为第n号模块地址；

向所述第n号模块地址输出OUTadr信号和查询模块型号命令；

接收所述第n个PLC模块发出的型号数据；并将所述第n号模块地址与所述型号数据进行绑定；

之后，将n＝n+1，返回执行所述“检测第n个PLC模块的工作状态”的步骤；直至所述第N个PLC模块发出的型号数据，并将所述第N号模块地址与对应的型号数据进行绑定后完成所有PLC模块的地址分配，结束地址分配模式，进入下一步正常工作模式；

或者，

判定所述第n个PLC模块的工作状态为异常工作状态后，结束地址分配模式；

所述N个PLC模块与所述主机设备之间的连接方式包括：数据总线和级联信号线；

所述级联信号线包括发送OUTadr信号或接收INadr信号；

所述数据总线是双向总线；所述数据总线用于：发送地址分配指令、发送指定地址的OUTadr信号置位复位或接受所述PLC模块的响应信号帧；所述响应信号帧包括：第n号模块地址、型号数据、固件版本和固件状态。

一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的PLC模块自组网方法。

一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述的PLC模块自组网方法。

在本发明实施例中，PLC模块有独立的设备发现信号，输入信号INadr与输出信号OUTadr；PLC模块的OUTadr信号可以通过主机设备发送到级联信号线上的控制信号独立控制；OUTadr信号接于下一个PLC模块的INadr信号接口；INadr与OUTadr连接线并入常规通信级联信号线内构成新的总线。PLC模块在INadr信号有效情况才会开启设备发现模式，会接收主机设备发送的设备地址并识别为本机地址，正常情况级联信号线地址匹配才会响应通信，不会产生总线冲突；常规工作模式不需要控制发现设备信号(OUTadr，INadr)，不影响原总线通信结构与传输效率。运行过程中如有某个乃至多个中间PLC模块掉线，后级PLC模块仍可以继续工作，不受影响。

本发明实施例可以十分便利的实现设备的快速组网，且设备间只有一条级联信号线，现场实施方便；主机与PLC模块间直接通信，保证通信效率，不依赖中继功能，即使中间PLC模块掉线也不影响后级PLC模块工作。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的PLC模块自组网系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的PLC模块自组网方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的组网结构示意图；

图4为本发明实施例提供的PLC模块内部结示意图；

图5为本发明实施例提供的PLC模块工作流程示意图；

图6为本发明实施例提供的主机设备工作流程示意图；

图7为本发明实施例提供的经典型PLC产品及其模块组合工作状态示意图；

图8为本发明实施例提供的卡片型PLC产品及其模块组合工作状态示意图。

符号说明：

主机设备—1-1，N个PLC模块—1-2，级联信号线—1-3，总线输入接口—2-2，总线输出接口—2-3，数据信号线—2-4，地址信号线—2-7。

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。

本发明的目的是提供一种PLC模块自组网方法、系统及设备，以解决现有的人工组网工程实施便利性低、独立地址出厂分配效率低、总线结构复杂度以及中继通信效率低的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1示出了上述一种PLC模块自组网系统的一种示例性结构。下面对各模块进行详细介绍。

主机设备，与N个PLC模块连接，用于：

检测第n个PLC模块的工作状态；所述工作状态包括：正常工作状态或异常工作状态，n为正整数且n为1；

在一个示例中，检测是否正常工作---即对地址分配指令有响应为正常工作状态，未响应为异常工作状态，异常工作状态可能的原因有很多，比如是未上电，模块忙，启动慢，或者后续没有其他模块了都会导致。

判定所述第n个PLC模块的工作状态为正常工作状态后，将所述第n个PLC模块的地址设置为第n号模块地址；

向所述第n号模块地址输出OUTadr信号和查询模块型号命令；

接收所述第n个PLC模块发出的型号数据并停止输出OUTadr信号；并将所述第n号模块地址与所述型号数据进行绑定；

之后，将n＝n+1，返回执行所述“检测第n个PLC模块的工作状态”的步骤；直至所述第N个PLC模块发出的型号数据，并将所述第N号模块地址与对应的型号数据进行绑定后完成所有PLC模块的地址分配，结束地址分配模式，进入下一步正常工作模式；

或者，

判定所述第n个PLC模块的工作状态为异常工作状态后，结束地址分配模式；

所述N个PLC模块与所述主机设备之间的连接方式包括：数据总线和级联信号线；

所述级联信号线包括发送OUTadr信号或接收INadr信号；

所述数据总线是双向总线；所述数据总线用于：发送地址分配指令、发送指定地址的OUTadr信号置位复位或接受所述PLC模块的响应信号帧；所述响应信号帧包括：第n号模块地址、型号数据、固件版本和固件状态。

所述数据总线包括：任意一个PLC模块通过数据总线与所述主机设备连接；

所述级联信号线包括：任意一个PLC模块包括一条独立的地址输入线和一条独立可通过查询模块型号命令控制输出的地址输出线；OUTadr信号为所述级联信号线输入的发现设备信号。

所述级联信号线包括：

常规数据总线和地址选中线；所述地址选中线将第n个PLC模块输出的OUTadr信号与第n+1个PLC模块的INadr信号相连。

所述PLC模块具体包括：

总线输入接口、总线输出接口、数据信号线和地址信号线；

其中，所述总线输入接口和所述总线输出接口内均由数据信号线和地址信号线组成；

所述数据信号线在所述PLC模块内部是直连状态，且正常通信时第n+1个PLC模块不依赖于第n个PLC模块。

正常工作状态中的第n个PLC模块处于等待接收数据状态，当接收到完整通信数据帧后判断当前INadr信号是否有效；

如果INadr信号有效，将主机设备发送的第n号模块地址保存为第n个PLC模块的地址，并且回复主机设备型号数据；

如果INadr信号无效，第n个PLC模块进入下一步正常工作模式；所述正常工作模式包括：执行控制OUTadr信号或响应常规指令信号。

在一个示例中，请参见图3，主机设备1-1，1-2为接入级联信号线1-3通信总线的多个PLC模块，1-3为级联信号线，级联信号线内包括一组常规数据总线和1条地址选中线，地址选中线将第n个PLC模块输出的OUTadr信号与第n+1个PLC模块设备的INadr信号相连。

图4为本发明实施例任意一个PLC模块内部结示意图，2-2总为线输入接口，2-3为总线输出接口，其中总线输入接口和总线输出接口内有数据信号线(2-4和2-5)和地址信号线(2-7和2-8)组成；数据信号线在PLC模块内部是直连状态，保证正常通信时后级PLC模块不依赖于前级PLC模块；2-9和2-10地址输入输出信号在PLC模块内为独立端口，使得主机设备可以通过指令逐级控制PLC模块的地址分配。

图5为本发明实施例组成的系统框图，等价于所有PLC模块挂接在级联信号线上，工作中独立与主机设备进行交互。而主机设备发现设备使用的是OUTadr信号与INadr信号额外提供地址信号。

图6为PLC模块的工作流程图，PLC模块上电默认地址为空，上电后PLC模块处于等待接收数据状态，当有完整通信数据帧被接收到PLC后模块会判断当前INadr信号是否有效，如果INadr信号有效则将主机设备发送的地址保存为本设备地址，并且回复告知主机本机的型号；如果INadr信号无效则进入下一步正常工作模式，分为执行控制OUTadr信号或状态6响应常规指令信号，最后回复通信完成。

图6为主机设备的工作流程图，主机设备正常工作状态后检测PLC模块，之后主机设备设置当前检测PLC模块地址为1，既第一号模块地址，然后输出主机设备的OUTadr信号，并向当前地址发送查询模块型号命令，主机设备收到PLC模块返回的型号后，将当前地址与对应PLC模块型号进行绑定，之后进行检测地址加一，控制上一次连接的PLC模块输出OUTadr信号，之后重复整个流程，直到不再收到PLC模块回复信息，主机设备既完成所有PLC模块地址分配，最后开始正常工作流程。

图7和图8为本发明实施例应用的实际案例产品；图7为经典型PLC产品及其模块组合工作状态，主机设备与PLC模块间通过外接排线方式级联；图8为卡片型PLC产品及其模块组合工作状态，主机设备与PLC模块间通过对插方式级联。以上两个使用场景客户现场实施极为方便，只需将所需的模块接于总线上，主机即可通过软件流程自动发现并分配所有模块地址，不需要人工干预。

综上所述，在本发明实施例中，PLC模块有独立的设备发现信号，输入信号INadr与输出信号OUTadr；PLC模块的OUTadr信号可以通过主机设备发送到级联信号线上的控制信号独立控制；OUTadr信号接于下一个PLC模块的INadr信号接口；INadr与OUTadr连接线并入常规通信级联信号线内构成新的总线。PLC模块在INadr信号有效情况才会开启设备发现模式，会接收主机设备发送的设备地址并识别为本机地址，正常情况级联信号线地址匹配才会响应通信，不会产生总线冲突；常规工作模式不需要控制发现设备信号(OUTadr，INadr)，不影响原总线通信结构与传输效率。运行过程中如有某个乃至多个中间PLC模块掉线，后级PLC模块仍可以继续工作，不受影响。

本发明实施例可以十分便利的实现设备的快速组网，且设备间只有一条级联信号线，现场实施方便；主机与PLC模块间直接通信，保证通信效率，不依赖中继功能，即使中间PLC模块掉线也不影响后级PLC模块工作。

为实现上述目的，本发明实施例还提供了如下方案：

一种PLC模块自组网方法，请参见图2，包括：

步骤S1：检测第n个PLC模块的工作状态；所述工作状态包括：正常工作状态或异常工作状态，n为正整数且n为1；

步骤S2：判定所述第n个PLC模块的工作状态为正常工作状态后，将所述第n个PLC模块的地址设置为第n号模块地址；

步骤S3：向所述第n号模块地址输出OUTadr信号和查询模块型号命令；

步骤S4：接收所述第n个PLC模块发出的型号数据；并将所述第n号模块地址与所述型号数据进行绑定；

步骤S5：之后，将n＝n+1，返回执行所述“检测第n个PLC模块的工作状态”的步骤；直至所述第N个PLC模块发出的型号数据，并将所述第N号模块地址与对应的型号数据进行绑定后完成所有PLC模块的地址分配，结束地址分配模式，进入下一步正常工作模式；

或者，

步骤S6：判定所述第n个PLC模块的工作状态为异常工作状态后，结束地址分配模式；

所述N个PLC模块与所述主机设备之间的连接方式包括：数据总线和级联信级联信号线。

所述级联信号线包括发送OUTadr信号或接收INadr信号；

所述数据总线是双向总线；所述数据总线用于：发送地址分配指令、发送指定地址的OUTadr信号置位复位或接受所述PLC模块的响应信号帧；所述响应信号帧包括：第n号模块地址、型号数据、固件版本和固件状态。

进一步地，本发明还提供一种电子设备，该电子设备可以包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的计算机程序，以执行所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的PLC模块自组网方法。

此外，上述的存储器中的计算机程序通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

进一步地，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现所述的PLC模块自组网方法。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明实施例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实施例的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，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实施例的限制。

Claims (8)

1.一种PLC模块自组网系统，其特征在于，包括：

主机设备，与N个PLC模块连接，用于：

检测第n个PLC模块的工作状态；所述工作状态包括：正常工作状态或异常工作状态，n为正整数且n为1；

判定所述第n个PLC模块的工作状态为正常工作状态后，将所述第n个PLC模块的地址设置为第n号模块地址；

向所述第n号模块地址输出OUTadr信号和查询模块型号命令；

接收所述第n个PLC模块发出的型号数据并停止输出OUTadr信号；并将所述第n号模块地址与所述型号数据进行绑定；

之后，将n＝n+1，返回执行所述“检测第n个PLC模块的工作状态”的步骤；直至所述第N个PLC模块发出的型号数据，并将所述第N号模块地址与对应的型号数据进行绑定后完成所有PLC模块的地址分配，结束地址分配模式，进入下一步正常工作模式；

或者，

判定所述第n个PLC模块的工作状态为异常工作状态后，结束地址分配模式；

所述N个PLC模块与所述主机设备之间的连接方式包括：数据总线和级联信号线；

所述级联信号线包括发送OUTadr信号或接收INadr信号；

所述数据总线是双向总线；所述数据总线用于：发送地址分配指令、发送指定地址的OUTadr信号置位复位或接受所述PLC模块的响应信号帧；所述响应信号帧包括：第n号模块地址、型号数据、固件版本和固件状态。

2.根据权利要求1所述的PLC模块自组网系统，其特征在于，

所述数据总线包括：任意一个PLC模块通过数据总线与所述主机设备连接；

所述级联信号线包括：任意一个PLC模块包括一条独立的地址输入线和一条独立可通过查询模块型号命令控制输出的地址输出线；OUTadr信号为所述级联信号线输入的发现设备信号。

3.根据权利要求1所述的PLC模块自组网系统，其特征在于，所述PLC模块具体包括：

总线输入接口、总线输出接口、数据信号线和地址信号线；

其中，所述总线输入接口和所述总线输出接口内均由数据信号线和地址信号线组成；

所述数据信号线在所述PLC模块内部是直连状态，且正常通信时第n+1个PLC模块不依赖于第n个PLC模块。

4.根据权利要求1所述的PLC模块自组网系统，其特征在于，所述级联信号线包括：

常规数据总线和地址选中线；所述地址选中线将第n个PLC模块输出的OUTadr信号与第n+1个PLC模块的INadr信号相连。

5.根据权利要求1所述的PLC模块自组网系统，其特征在于，正常工作状态中的第n个PLC模块处于等待接收数据状态，当接收到完整通信数据帧后判断当前INadr信号是否有效；

如果INadr信号有效，将主机设备发送的第n号模块地址保存为第n个PLC模块的地址，并且回复主机设备型号数据；

如果INadr信号无效，第n个PLC模块进入下一步正常工作模式；所述正常工作模式包括：执行控制OUTadr信号或响应常规指令信号。

6.一种PLC模块自组网方法，其特征在于，包括：

检测第n个PLC模块的工作状态；所述工作状态包括：正常工作状态或异常工作状态，n为正整数且n为1；

判定所述第n个PLC模块的工作状态为正常工作状态后，将所述第n个PLC模块的地址设置为第n号模块地址；

向所述第n号模块地址输出OUTadr信号和查询模块型号命令；

接收所述第n个PLC模块发出的型号数据；并将所述第n号模块地址与所述型号数据进行绑定；

之后，将n＝n+1，返回执行所述“检测第n个PLC模块的工作状态”的步骤；直至所述第N个PLC模块发出的型号数据，并将所述第N号模块地址与对应的型号数据进行绑定后完成所有PLC模块的地址分配，结束地址分配模式，进入下一步正常工作模式；

或者，

判定所述第n个PLC模块的工作状态为异常工作状态后，结束地址分配模式；

所述N个PLC模块与所述主机设备之间的连接方式包括：数据总线和级联信号线；

所述级联信号线包括发送OUTadr信号或接收INadr信号；

所述数据总线是双向总线；所述数据总线用于：发送地址分配指令、发送指定地址的OUTadr信号置位复位或接受所述PLC模块的响应信号帧；所述响应信号帧包括：第n号模块地址、型号数据、固件版本和固件状态。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6中所述的PLC模块自组网方法。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求6所述的PLC模块自组网方法。