TW202040959A

TW202040959A - 含有多數功能模組的控制系統及其功能模組編址方法

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Publication number: TW202040959A
Application number: TW108113095A
Authority: TW
Inventors: 吳上財
Original assignee: 町洋企業股份有限公司
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2020-11-01
Also published as: CN111835877B; US10729031B1; TWI709307B; DE102020200931A1; CN111835877A

Abstract

一種包括多數並排鄰接功能模組的控制系統。該多數功能模組包括一個主控模組，且所有功能模組均電連接至一組總線，各功能模組包括一組光收發器，以與鄰近功能模組的光收發器進行光信號傳遞。一種供執行於該系統的自動編址方法，包括以下步驟：於進入編址作業後，主控模組經其光發射器對第一側鄰近的功能模組發出編址命令，該編址命令包含唯一的位址資料；該一側鄰近的功能模組接收該編址命令，拾取該位址資料，記錄為該功能模組在該系統中的位址；該功能模組經由其光發射器對該一側方向的下游鄰近功能模組發出次一編址命令，該編址命令包含次一唯一的位址資料，並經由該通道向該主控模組發出編址完成信號；該次一位址資料的值為根據該一定規則計算該第二位址資料值後的結果；重複以上步驟，直到所有功能模組完成編址。

Description

含有多數功能模組的控制系統及其功能模組編址方法

本發明是關於一種含有多數功能模組的控制系統的新穎結構，特別是關於這種系統的編址結構與方法。本發明提出一種基於光信號對功能模組編址配站的設計，便利使用者從系統拆除功能模組及/或新增功能模組，迅速完成再編址。

接線盒（terminal box，或稱端子台）是一種工業上常用的功能模組組合應用型態。接線盒提供一個盒體，盒體內的容置空間可容納一片或多片電路板，形成一個或多個功能模組。每個功能模組連接到特定的工作機器，以對該工作機器進行控制。在一個工廠中，可能使用數十台到數百台工作機器，每台工作機器可能連接到一個或多個功能模組。這些功能模組結合成為一個系統，可稱為一個控制系統。其中，接線盒的功用主要是提供多數功能模組之間的橫向通信。亦即，提供不同功能模組之間的電源、資料與控制信號的連結。

接線盒提供功能模組之間的連結的方式，主要是在盒體上提供電源、資料線路與信號線路的電接點。已知技術尚可提供光收發模組，用來使接線盒內的功能模組與其他功能模組進行光通信。為簡化接線盒組合應用上的複雜度，已知技術上提供一種固定軌道，以將底部具有夾持機構的接線盒夾持在軌道上，彼此緊密並排，使各接線盒側面的電接點與緊鄰的接線盒的電接點形成接觸。台灣發明專利公開案201240248號提供一種「端子台資料傳輸總線結構」，更在該固定軌道上形成總線（bus）」結構，使附在該固定軌道上的多數接線盒可以經由該總線結構共享電源，資料及控制信號。

習知的接線盒在盒體上提供電源、資料線路與信號線路的電接點的方式，是在每個盒體提供兩組電接點，分別配置在盒體的兩側，互相對應。使得當所有的功能模組是以串接方式排列，例如以上述並排方式附在固定軌道上時，特定接線盒的一側電接點會與緊鄰該側的另一接線盒上對應側的電接點形成電連接，另一側的電接點則與緊鄰該側的第三接線盒上對應側的電接點形成電連接。為確保電連接的形成與穩定，習知接線盒尚須提供卡扣裝置，以使相鄰兩接線盒可以僅靠，不會發生相互運動。這種接線盒的典型設計可見於美國專利第5,716,241號，發明名稱： I/O Device for Data Bus。在這種接線盒中提供接點的接腳，通常是稱為T形連接端子，例如美國專利案第7,704,079號（發明名稱：T-Shaped Shielded Bus Connector）所示的接腳。在這種連接方式下，所有的接線盒實質上形成串接。串接形成的線路是一種「總線（bus）」，行經該線路的電源、信號等，可由所有的接線盒共享。

一個控制系統包括多數的接線盒。在控制上，每個接線盒可以視為一個功能模組，雖然每個接線盒可能包括「功能上」的多數功能模組。該系統在操作之前必須先對每一個功能模組，亦即每一個接線盒進行編址或再編址。換言之，在進行組合應用之前，須先設定或重新設定每一個接線盒的位址或代碼（以下總稱為「位址」），由控制器或控制模組（通常是接線盒中的一個所含的控制模組）就每一個接線盒內指定一個位址。

不過，目前在工業上使用的接線盒，通常並不提供自動編址的功能。對接線盒的編址，通常是使用一個編址工具，產生一組獨特的位址，作為該多數接線盒的「既定位址」（default address），寫入到各接線盒中，作為該接線盒的代碼，在操作時就認定為該接線盒的位址。另一種編址方法是手動，例如在接線盒上提供編址用的指撥開關（dip switch），在接線盒放置到固定軌道後，根據一定的規則，給予一個編號或代碼，在操作時就認定為該接線盒的位址。

在美國專利公開案2004/195078號（Integrated conveyor bed）中，也提出一種對串接的控制模組給予自動編址的方法。根據該方法，主控模組先對以「菊花鏈」（daisy chain）連結的對多數控制模組中的第一個，發出啟動信號。該第一控制模組回應該啟動信號後，該主控模組向該第一控制模組接收編給的唯一的通信位址。其後，由該第一控制發出啟動信號給下游側的第二控制模組。主控模組在針對回應信號發給另一個唯一的通信位址。以上的編址作業重複進行，直到系統所有的控制模組都完成編址為止。

美國專利公開案2016/318714（Method for addressing/sequencing linearly interlinked control components of a conveying system）提供一種改良的自動編碼方法。該方法包括使主控模組向一方向對下游的各個控制模組編址，再向另一方向的下游控制模組編址。接著，對其中一個方向的下游控制模組以反方向編址。將結果作為所有控制模組的位址。該專利透過該方法得到個控制模組的物理位置資訊。

美國專利第US10,177,961號揭示一種用於識別模組化系統中的空間臨近關係的方法和裝置。該發明提供對含有多數功能模組的控制系統進行編址的方法，包括：請求所有功能模組打開其光學發射器(S)及光學接收器(R)；通過通信網路接收各個功能模組的光學接收器的狀態通知；將起始位址分配給沒有接收到光學信號的功能模組；只讓最後一個接收位址分配的功能模組打開其光學發射器；將下一個位址分配給收到光信號的功能模組；重複以上步驟，直到所有功能模組已經分配到位址。該發明的缺點是只能應用在功能模組已經正確相鄰排列的系統。

台灣專利申請號107108158提出一種含有多數功能模組的控制系統及其功能模組編碼方法。該發明提供基於光信號對功能模組編址配站的設計，便利使用者從系統拆除功能模組及/或新增功能模組，迅速完成再編址。該系統提供導軌，以確保所有的功能模組可以相鄰並排，且其光發射器與接收器正確對準。其編址步驟包括：控制模組向相鄰功能模組發出編址信號，並向通信網路發出位址信號。接收到編址信號的功能模組接收該位址，成為自己的位址，並向相鄰功能模組發出編址信號。控制模組發出下一個位址信號。重複以上步驟，完成編址。

台灣專利申請號107108158雖然可以確保所有功能模組相鄰並排，且其光發射器與接收器正確對準，但該發明主要是應用在以導軌將多數功能模組並排固定，以確保相鄰功能模組的光發射器與接收器對準的系統。但在這種系統中，有時還是會發生相鄰兩功能模組的光發射器與接收器無法對準的情形。例如，當相鄰兩功能模組中有一個發生故障，無法發射光線或無法接收光線，就會使編址操作中斷，導致無法完成編址作業。

當編址作業中斷時，系統除了需要偵測及判斷出中斷原因之外，較好還可根據判斷結果，重新或繼續進行編址。但現有技術並沒有提供這種解決方案。

本發明的目的是在提供一種可自動編址的含有多數功能模組的控制系統。

本發明的目的也在於提供一種容易實現功能模組再編址的含有多數功能模組的控制系統。

本發明的目的也在於提供一種在編址作業中斷時，能判斷中斷原因並重新或繼續進行編址的含有多數功能模組的控制系統。

本發明的另一目的在提供一種新穎的功能模組自動編址方法，可以應用在含有多數功能模組的控制系統。

根據本發明的含有多數功能模組的控制系統，乃是包括至少一組多數並排鄰接的功能模組，各功能模組均包括至少一個電路，一個用於收容該電路至少一部分的盒體，一個通信裝置，電連接該電路並通信連接一個供所有功能模組通信連接的通道，以及一組光收發器，其光接收器與光發射器分別提供在該盒體的兩側，用以與鄰近功能模組盒體上對應側的光發射器或光接收器進行光信號傳遞。

該多數功能模組包括一個主控模組，建置成可以該通信裝置經由該通道向所有功能模組發出初始化命令，促使所有功能模組進入編址作業，且在進入編址作業後，經由其光發射器對其一側鄰近的第一功能模組發出第一編址命令。

該第一編址命令包含唯一的第一位址資料，促使該第一功能模組接收該第一位址資料，記錄為該第一功能模組的位址，並使該第一功能模組經由其光發射器對該一側方向的下游鄰近第二功能模組發出第二編址命令。

該第二編址命令包含唯一的第二位址資料，並促使該第二功能模組接收該第二位址資料，記錄為該第二功能模組的位址，並使該第二功能模組經由其光發射器對該一側方向的下游鄰近功能模組發出次一編址命令。該第二位址資料的值為根據一定規則計算該第一位址資料值後的結果，且該次一位址資料的值為根據該一定規則計算該第二位址資料值後的結果。該一定規則較好為累加。

各功能模組並建置成在記錄該編址命令的位址資料後，以該通信裝置經由該通道向該主控模組發出編址完成信號。該主控模組並建置成可在經過預定時間未收到該編址完成信號後，以其通信裝置經由該通道向所有功能模組發出詢問信號，並選擇其中一個回覆為未完成編址的功能模組，發出該編址命令。於無功能模組回覆為未完成編址時，結束編址作業。

在本發明的較佳實施例中，該編址命令較好包括一組校驗碼，用於確認該編址命令在傳遞過程中未因外部干擾而影響訊息正確性。此外，在本發明的較佳實施例中，該主控模組所發出的初始化命令較好將特定功能模組，例如尚未經編址的功能模組或全部模組的位址，設定成代表尚未編址的值。此外，在本發明的較佳實施例中，各功能模組回復到該主控模組的信號中較好包括一組識別碼，以作為各功能模組在編碼作業期間的暫時代碼。

在本發明的較佳實施例中，該通信裝置為無線通信裝置，且該通道為無線通信通道。但在本發明的特定實施例中，該通信裝置為有線通信裝置，並包含電連接器，提供多數接腳以直接或間接電連接鄰近的功能模組的接腳。在這種實施例中，該通道較佳為一組總線，包括多數導電線。在一種特別有利的實施例中，該含有多數功能模組的控制系統另包含至少一條固定軌道，並提供功能模組支撐部，以支撐至少一組多數功能模組並排固定在該固定軌道上，以及導電線支撐部，以供該總線的多數導電線配置在該固定軌道中。在這種實施例中，各功能模組的盒體較好包括一個鉗具，以將該功能模組夾設在該固定軌道上。該多數接腳可包括一個初始化信號接腳。該多數接腳可包括兩個電源接腳。

在本發明的應用實例中，該主控模組並建置成可根據編址結果，調整全部或部分功能模組的位址資料的值。該功能模組並建置成：可在其一側的光接收器接收到編址命令後，拾取該編址命令所含的位址資料，記錄為該功能模組的位址，並由其另一側的光發射器對鄰近功能模組發出次一編址命令，且以其通信裝置向該主控模組發出代表編址完成的編址完成信號。該次一編址命令含有次一位址資料，該次一位址資料的值為根據該一定規則計算該編址命令所含的位址資料值後的結果。該一定規則較好為累加。

在本發明的較佳實施例中，鄰近該主控模組的功能模組的光接受器配置於鄰近該主控模組的側面。該光發射器較佳為紅光LED發射器。

在本發明的較佳實施例中，該組總線尚可包括一條初始化信號線，供該初始化信號接腳連接，用來控制該自動編址作業。在這種實施例中，該主控模組建置成在開始進行自動編址時，經由其電連接器中的至少一個接點將該初始化信號線的信號位準拉至第一位準，並於編址作業結束時將該初始化信號線的信號位準拉至第二位準。而各功能模組並建置成可在經由電連接器中的至少一個接點接收到該第一位準初始化信號時，進入編址作業，並於經由電連接器中的至少一個接點接收到該第二位準初始化信號時，退出編址作業，亦即不對從其光接收器所收到的信號作出反應或作出編址反應。在特定實施例中，該功能模組並建置成可在經由電連接器中的至少一個接點接收到該第二位準初始化信號時，檢查自己是否取得新的位址資料。如果沒有，則對該主控模組回報錯誤訊息。

本發明也提供以該含有多數功能模組的控制系統進行功能模組編址的方法，以及調整編址結果的方法。

上述及其他本發明的目的與優點，可由以下詳細說明並參照所附圖式而更形清楚。

以下將利用實例說明本發明的含有多數功能模組的控制系統及其功能模組編址方法數種實施方式。但本發明對於實施例的說明，尚不得用以限制本發明的範圍。

本發明提供一種含有多數功能模組的控制系統，該系統可自動對其中的功能模組編址及再編址，亦即給予新的代碼，作為在該系統中的位址。本發明也提供一種新穎的功能模組自動編址方法。

圖1顯示本發明含有多數功能模組的控制系統一種實施例的系統示意圖。如圖所示，本發明所應用的系統，是一個包括多數功能模組11, 12, 13, 14, … 1N的系統。在這種系統中包含一個主控模組11，但主控模組11與其他功能模組12-1N主要是以總線15連接，都位在相同階層。這種連接方式通常稱為匯流排拓樸（bus topology）或線性匯流排（linear bus）。本發明的應用範圍當然並不限於上述匯流排拓樸，例如環形拓樸或菊花鏈拓樸，也可適用本發明的架構。

圖1所示的功能模組11-1N兩者之間顯示有空隙。但這是為顯示清楚起見。在本發明的較佳實施例中，相鄰兩個功能模組之間是以相對的側面密接，使一個功能模組第一側的光收發器25的光接收器25A（或光發射器25B）對準鄰近功能模組中，與第一側相對的第二側上的光收發器25的光發射器25B（或光接收器25A），並使該功能模組第一側的電接點27接觸鄰近功能模組第二側的電接點27。如有必要，尚可提供如習知技術的夾持機構（未圖示）夾持兩相鄰功能模組，以確保兩者形成穩固的密接。

圖1也顯示所有的功能模組11-1N都配置在一條固定軌道16上。在該軌道16上配置總線15，而包含多條導線。圖中雖然沒有明確顯示，但參考圖2可以得知，各功能模組是透過多數接腳24，逐一與各總線15上的導線形成電連接。該總線15的架構可以使用例如上述美國專利第5,716,241號所示的總線軌道以及相對應的端子接腳。在圖1所示的實例中，各功能模組11-1N除透過該總線15連接而可以共享電源、資料與控制信號之外，如果該電接點27所屬的連接器26使用上述美國專利案第7,704,079號所示的T形連接器，則所有功能模組11-1N上的連接器26也串接成一個總線系統。各功能模組11-1N尚可透過該連接器26的連結，而共享電源、資料與控制信號。

次外，該系統中的功能模組11-1N也可透過無線通信通道連結。在這種實施例中，各功能模組11-1N可以配備無線通信裝置（未圖示），以通過無線通道通信。

在本發明的系統中，每一個功能模組11-1N都具有相同的基本架構。圖2即顯示適用在本發明含有多數功能模組的控制系統一種實施例的功能模組架構示意圖。如圖所示，每個功能模組11-1N都包含一片或多片主機板21、一個第一側殼體20A以及一個第二側殼體20B。兩側的殼體20A與20B可以組合成一個盒體20，在盒體20內提供容置空間，以收容該一片或多片主機板21。當然，該盒體20是否由兩片殼體組成，並非任何技術上的限制。各功能模組11-1N所包含的主機板21數量，也非任何技術上的限制。但在主機板21上須提供必要的電路22，即圖2虛線方框表示的電路，以提供功能模組所必須的輸入、輸出、運算、判斷、控制、記憶等功能。

在常見的應用實例中，該電路22通常會包括至少一個中央處理單元（未圖示），記憶單元（未圖示）及輸出入控制單元（未圖示）等，以從該電路22所連接的連接端子23、23接收外界裝置（未圖示）傳送過來的信號，從連接器26及/或接腳24、24接收其他功能模組（包括該多數功能模組11-1N中的一個主控模組）所傳送的信號（或以無線通信裝置接收其他功能模組所傳送的信號），經過運算、判斷後，從該連接端子23、23傳送信號給外界裝置（未圖示）及/或從該連接器26及/或接腳24、24（或以無線通信裝置）傳送信號給其他功能模組（包括主控模組）。該功能模組11-1N的電路板21中所包含的電路22數量並不以一個為限。每個功能模組11-1N所包含的電路板21數量及/或電路22的數量與種類，可為相同，也可為不同。各個功能模組11-1N所提供的操作、控制等功能，可為相同，也可為不同。各個功能模組11-1N可同時作業或分別作業。每個功能模組11-1N可能提供作業上或控制上的多數功能模組，但物理上形成單一的功能模組，亦即收容在單一的盒體20內。

上述多數功能模組11-1N前後透過該連接器26直接連接所形成的總線串接及/或透過接腳24、24連接總線上的導線間接連接所形成的總線串接而成的系統，即為本發明含有多數功能模組的控制系統的一種典型的實施例。此外，以無線通信方式連接多數功能模組11-1N所形成的系統，也可適用在本發明。

該含有多數功能模組的控制系統一種常見的應用實例乃是工廠內的工作機器控制系統。在這種系統中，特定的功能模組的連接端子23、23可能以控制纜線（未圖示）連接到一台或多台工作機器，或多數功能模組的連接端子23、23共同連接到一台工作機器，而透過該連接端子23、23與該一台或多台工作機器通信。該連接端子23、23也可能有一組是連接到一台主控機（未圖示），用以接受該主控機的控制命令，並將執行結果回饋給該主控機。在常見的應用方式中，該多數功能模組11-1N中的一個，例如功能模組11為主控模組，本身具有產生控制指令的能力。但在另外的常見應用方式中，該多數功能模組11-1N中的一個，例如功能模組11為主控模組，以其連接端子23、23經由控制纜線（未圖示）連接到一台主控機（未圖示）。該系統中各功能模組之間的通信也可以採用無線通信通道，自不待言。

上述含有多數功能模組的控制系統的其他組成結構及應用實例，對於此行業的專家而言，應屬習知。在此不需一一列舉。

為滿足該含有多數功能模組的控制系統的作業或控制需求，如圖2所示的功能模組可能提供多數連接端子（未圖示），固定在該主機板22上，用來可拆裝的連接信號纜線（未圖示），以連接到各種工作機器或電腦裝置（均未圖示）等外界裝置。該多數連接端子的另一端則連接到該電路22，以將該電路22與外界裝置電性連接。當然，以無線通信方式實現這類資訊的交換，也是一種可能的選擇。

該功能模組也可能提供一個或多個連接器26，固定在該主機板22的特定位置，提供多數電接點27，用來與鄰近的功能模組上，設在對應位置上的連接器26的對應電接點27接觸。該連接器26的另一端連接到該電路22，以將該電路22與鄰近的功能模組的電路22電性連接。該連接器26優選為上數T形連接器，其兩肩部用來電連接鄰近的功能模組，腳部則用來連接該電路22。多數的T形連接器串接後形成一條總線；多條的總線形成一個總線系統。為便利該連接器26與鄰近功能模組的連接器26連接，在殼體20A、20B的對應位置開設孔洞20C、20D，使該連接器26的接點暴露在孔洞20C、20D中，並伸出盒體20之外。

該功能模組也可能提供一個或多個接腳24、24，固定在該主機板22的一端部，提供多數接腳24、24，用來電連接配置在該固定軌道16上的總線15導線。與鄰近的功能模組上，設在對應位置上的連接器26的對應電接點27接觸。該接腳24、24的另一端連接到該電路22，以將該電路22與該組總線15電性連接。該接腳24、24的連接端較佳為形成分叉，用來彈性夾持該總線15上的導線。多數的總線導線形成另一個總線系統。為便利該接腳24、24與總線15導線連接，在殼體20A、20B的對應端部位置開設開口，使該接腳24、24暴露，並伸出盒體20之外。該盒體20的該端部較好形成與該固定軌道16匹配的形狀，以便使該固定軌道16嵌入到該匹配形狀內。如有必要，可另提供一個彈性夾持件28，以例如彈簧等彈性元件，在該固定軌道16嵌入到該匹配形狀內之後，夾持該固定軌道16，並容易由使用者推壓該夾持件28，而解除該夾持狀態。

圖1、2所示的功能模組雖然同時提供以該連接器26形成的總線系統，以及以該固定軌道16上的導線形成的總線15，但此行業人士均知，在特定的應用中，事實上可以僅提供兩者之一。且即使兩者同時提供，也未必同時使用。但如果該系統中的功能模組是經由無線通信通道進行通信，則可能不需提供上述總線。

具有上述結構與功能或其一部分的功能模組以及以多數該類型功能模組組成的系統，已為業界所熟知，並廣泛應用在產業上。此行業人士均能依照已知技術達成。其技術細節不需在此討論。

本發明的功能模組11-1N在該主機板21上，進一步配置一組光收發器25。該光收發器25包含一個光接收器25A以及一個位在相對位置上的光發射器25B。圖3即為一種適用在本發明的光收發器25的結構示意圖。如圖所示，該光收發器25包含一個光接收器25A以及一個光發射器25B。該光收發器25中的光發射器25B較佳為紅光LED發射器。兩者的接收/發射方向朝向實質上對齊到同一直線。各個功能模組所配備的光收發器25均位在該直線的連線位置，並在殼體20A與20B上的對應位置開設孔洞20E與20F。當多數功能模組11-1N串接後，所有的光收發器25的接收/發射方向朝向實質上對齊到同一直線。使得一個功能模組11的光發射器25B對準鄰接該側的次一功能模組12上的光接收器25A，而該次一功能模組12上的光發射器25B對準鄰接該側的再次一功能模組13上的光接收器25A。如此，使得每個功能模組都可以利用其光發射器25B發送信號給鄰近模組的光接收器25A。

值得注意的是，在本發明的較佳實施例中，各功能模組的光發射器25B並不能跨越其鄰近的功能模組而傳送光信號給再下一個功能模組。因此，該光收發器25所形成的信號傳送系統並非總線系統。再者，雖然在圖1的實施例中是使用一組光收發器25，因此所形成的光通信系統是單向的傳送形態。但是在其他的實施例中，也可以採用兩組光收發器25，反向配置在單一的功能模組，而形成一個雙向的信號傳送系統。在本發明的大部分實施例中，採用單向的信號傳送系統，即足以實施本發明的自動編址功能。

如前所述，該多數功能模組11-1N中包括一個主控模組11。在本發明的自動編址方法中，所有的編址步驟主要是由該主控模組11主導完成。但該功能模組11為主控模組，並不意味該功能模組11永遠是所有多數功能模組11-1N的控制中心。此外，主控模組11未必需要位在該多數功能模組11-1N的特定位置，例如終端位置。但在採用上述單向傳送光信號的實施例中，該主控模組11較好位在該多數功能模組11-1N所形成的系統的終端位置。具體而言，即為該系統中串接的多數功能模組11-1N中，第一個光發射器所在的端點位置。

以下說明本發明含有多數功能模組的控制系統的自動編址方法。圖4表示本發明含有多數功能模組的控制系統的功能模組編址方法流程圖。如圖所示的實例中，該含有多數功能模組的控制系統包含3個功能模組，即主控模組11、從站模組12與從站模組13。但本發明所適用的系統，當然可以包括任何數量的功能模組。此外，在圖4的實施例中，僅使用該配備於固定軌道16上的總線15系統，而未使用到該連接器26所串接形成的總線系統。該總線15系統中可包含四條電源線（例如24V+ -及5V+ -），一條初始化信號線，以及二條信號傳輸線。但此行業人士均知，本發明的自動編址方法也可以僅使用連接器26所串接形成的總線系統，或使用無線通信方式達成。

在步驟401，該主控模組11進入編址或再編址作業。在此步驟401該主控模組11將該總線15系統中的初始化信號線上的信號由第二位準，例如低位準，拉升至第一位準，例如高位準，表示進入編址作業。在應用上，各功能模組11-1N可以建置成可在接收到該高位準初始化信號時，進入編址作業，並於接收到該低位準初始化信號時，退出編址作業，亦即不對從其光接收器所收到的信號作出反應或作出編址反應。當然，此行業專家均知，該系統也可以建置成以將初始化信號線上的信號由高位準拉至低位準，來表示進入編址作業。換言之，第一位準與第二位準何者為高位準，何者為低位準，均無不可。此外，在配備無線通信裝置的實施例中，該主控模組11可以發出初始化信號，以進入編址或再編址作業，並使各功能模組11-1N進入該編址或再編址作業。在本發明的較佳實施例中，各功能模組在接收到該第一位準初始化信號時，可先將自己的位址設成預設值，例如#31，代表該功能模組尚未經編碼。

其後，在步驟402，該主控模組11經由其光發射器25B對其下游的鄰近功能模組12發出編址命令（第一編址命令）。該編址命令包含唯一值的位址資料（第一位址資料）。該編址命令較好再包括一組校驗碼，用於確認該編址命令在傳遞過程中未因外部干擾而影響訊息正確性。該校驗碼可為根據該編址命令內容，例如位址值等計算所得的結果，並隨該編址命令一同發出。發出編址命令的功能模組，例如主控模組11，與接收該編址命令的功能模組，例如功能模組12採用相同計算方法產生該校驗碼。如果訊息內容無誤，則發出編址命令的功能模組與接收該編址命令的功能模組計算所得的校驗碼就會相同。

於步驟403該從站功能模組12的光接收器25A在感測到該主控模組11的光發射器25B所發出的光信號後，辨認為編址命令。該功能模組12並判斷該初始化信號位準為第一位準，即從該第一編址命令中拾取該第一位址資料，將其位址資料值記錄為該功能模組12的新位址。在此步驟中，其他功能模組13-1N並沒有接收到該第一編址命令。

於步驟404，該功能模組12向該主控模組11發出代表編址完成的編址完成信號信號。在本發明的較佳實施例中，該編址完成信號是透過該總線15，例如該初始化導線或其他導線發出，並指定由該主控模組11接收。當然，經由該連接器26形成的總線系統發出，或經由無線通信通道發出，也無不可。該編址完成信號較好包括一組唯一的識別碼，用以代表該功能模組12。在應用上，該識別碼可為該功能模組12在出廠時設定的代碼，這種代碼經過特別設計，使得在世界上不會有兩個裝置使用相同代碼。該代碼可能包括代表製造商的代碼、產品型號、出廠日期及/或序號。該主控模組11接收到該功能模組12的編址完成信號後，於步驟405將該第一位址資料，該功能模組12的識別碼，以及該功能模組12的站號/序號（例如站號01），加以記錄。

緊接在步驟404之後，該功能模組12在步驟406將該第一位址資料經過一定的計算，產生也是唯一值的第二位址資料，附在一個編址命令（第二編址命令）中，於步驟407經由其光發射器25B對下游側的鄰近功能模組13發出該第二編址命令。在本發明的較佳實例中，該第二位址資料的值為根據一定規則計算該第一位址資料值後的結果。一種適用的計算方法為累加。例如，該主控模組11所發出的第一位址值如果是01，則該第二位址資料的值可為該第一位址資料的值加1的結果，即為02。其他可以用來自動產生一個位址值的方法，都可以應用在本發明。於步驟408該從站功能模組13的光接收器25A感測到該上游側功能模組12的光發射器25B所發出的光信號，辨認為編址命令。該功能模組13並判斷該初始化信號位準為高位準，即從該編址命令中拾取該第二位址資料，記錄為該功能模組13的新位址。與前述相同，在此步驟中其他功能模組12、14-1N並沒有接收到該編址命令。

於步驟409，該功能模組13向該主控模組11發出代表編址完成的編址完成信號，並於步驟411產生次一編址命令，並於412經由其光發射器25B對下游側發出編址命令。與前述相同，該編址命令含有次一位址資料，且該次一位址資料的值為根據前述規則，例如累加，計算該第三位址資料值後的結果。在本實施例中可為03，餘此類推。緊接步驟409，該主控模組11於步驟410接收到該功能模組13的回應信號後，記錄該功能模組13的識別碼、新位址（02，原位址為#31）與站號。以上編址步驟重複進行，直到編址完成。在圖4的實例中，功能模組13的下游側並沒有其他的功能模組，該功能模組13所發出的光信號並沒有其他功能模組可以接收。因此，該第三個編址命令不會有功能模組接收，以至於並不會有功能模組發出代表編址完成的編址完成信號。於步驟413，該主控模組11在收到功能模組12的編址完成信號後的預定時間內未收到任何回應信號，即判斷編址已經完成。因此將該初始化信號線的位準拉低（第二位準）。如此即結束編址作業。

以光信號傳送含有位址資料的編址命令的技術，3根據脈衝的時間長度，決定信號內容為resting state、start pulse或為代表0或1的脈衝。其他可資應用在光學信號傳送的技術，也可應用在本發明。

在本發明的一種實施例中，該功能模組12-1N並建置成可在接收到該第二位準初始化信號時，檢查自己是否取得新的位址資料。如果沒有，則對該主控模組11回報錯誤訊息。該主控模組11即可再度將該初始化信號線的信號位準拉至第一位準，進行再編址的作業。再編址作業的步驟，基本上與前述相同。不再贅述。至於該檢查的時機，優選為該初始化信號線的位準由第一位準拉至第二位準時。一種適用的方法是將各功能模組12-1N的中央處理單元配置成在初始化信號線的位準由第一位準拉至第二位準時產生中斷（interrupt）。如此即可讓中央處理單元即時檢查所屬的功能模組是否已經取得新位址。其他尚有多種可能的作法。

根據以上說明可知，本發明的自動編址方法是供使用在具有上述架構的系統中，且該方法包括以下步驟： a. 該主控模組發出初始化命令，使所有功能模組進入編址作業； b. 該主控模組經由其光發射器對其一側鄰近的功能模組發出編址命令，該編址命令包含唯一的位址資料； c. 該初始化命令及該編址命令促使該鄰近的功能模組接收該編址命令，拾取該位址資料，記錄為該鄰近的功能模組的位址； d. 該鄰近的功能模組經由其光發射器對該一側方向的下游鄰近功能模組發出次一編址命令，該編址命令包含次一唯一的位址資料，並向該主控模組發出編址完成信號；該次一位址資料的值為根據該一定規則計算該第二位址資料值後的結果；重複以上步驟c.到d.，直到所有功能模組完成編址：及該主控模組再度發出初始化命令，使所有功能模組退出編址作業。

該主控模組進入編址作業的步驟可包括將初始化信號線的信號，由第二位準拉至第一位準的步驟，且該主控模組退出編址作業的步驟可包括將該初始化信號線的信號，由該第一位準拉至該第二位準的步驟。在這種實施例中，接收該編址命令的步驟包括以下步驟：該鄰近的功能模組接收到該編址命令後，判斷該初始化信號線的信號位準；於判斷結果為該第一位準初始化信號時，接收該編址命令；及於判斷結果為該第二位準初始化信號時，不接收該編址命令。

該編址命令較好包括一組校驗碼，用於確認該編址命令的正確性。該主控模組所發出的初始化命令較好將特定功能模組，例如尚未經編址的功能模組或全部模組的位址，設定成代表尚未編址的值。此外，各功能模組回復到該主控模組的信號中較好包括一組識別碼，以作為各功能模組在編碼作業期間的暫時代碼。

此外，該功能模組在偵測到該初始化信號線的信號由該第一位準拉為第二位準時，可檢查自己是否取得新的位址資料，並於檢查結果為非時，對該主控模組回報錯誤訊息。

雖然前述方法提供非常簡易、便利的多數功能模組自動編址方法，但是如前所述，如果並非所有的功能模組都適當的排列在該軌道上，個別的光發射器對準下游側臨近功能模組的光接收器，則編址作業可能中斷，而無法自動回復。

為解決這種問題，本發明提供一種可以自動排除障礙的多數功能模組自動編址方法。圖6A到6D即顯示本發明可以自動排除障礙的多數功能模組編址方法一種實施例的流程圖。如圖所示，在圖6A的步驟601時，本發明含有多數功能模組的控制系統已經完成對站號/位址為01、02、03的功能模組12、13、14的編址。該編址程序因為站號為03的功能模組向下游送出編址指令後，並無任何功能模組向主控模組（站號00）回覆編址完成信號而結束作業。但圖中顯示該含有多數功能模組的控制系統事實上包含8個功能模組11-14，15-18。站號03的功能模組14之後的下游功能模組15因為並未鄰接該站號03的功能模組14，無法接收到站號03功能模組14所發出的編址命令。上述編址結果導致站號03功能模組14之後的4個功能模組15-18的站號/位址仍為31，即未經編址。

造成這種結果的原因有多種可能。其中一種可能的原因是緊接在站號03之後另有一個功能模組（未圖示），但發生故障。導致該故障的功能模組以及其下游所有功能模組都未經編址。

為解決這個問題，在本發明的較佳實施例中，該主控模組11（例如圖6A中的站號00）另外建置成：在編址作業結束後，向所有功能模組11-1N發出詢問信號，促使各功能模組回覆自己的位址資料。各功能模組11-1N所回覆的資料中較好包括上述識別碼，以使該主控模組11得知尚有多少功能模組未完成編址。另一種可能的做法則是該主控模組11僅對當時位址為代表未編址的位址，例如上述#31位址的功能模組回覆該識別碼。

其後，該主控模組11得知尚有4個功能模組未經編碼，即以一定的規則，從該4個功能模組中挑選一個功能模組，發出編址命令。在此步驟中，該編址命令並非經由光學發射器發出，而是經由該總線15、該該連接器26形成的總線系統或無線通信通道發出。自不待言。此外，在前一步驟中該主控模組11的詢問以及各功能模組的回覆，也是經由上述通道，而非經由光學收發器。該一定規則可為任何規則。在本發明的較佳實施例中，該一定規則為隨機挑選。但其他以既定規則計算後，判斷給予該編址命令的方法，都可以應用在本發明。

在此步驟中，如圖6B所示，該編址命令是由尾端算起的3個功能模組16接收。該功能模組16接收該編址命令後，即依照本發明的編組方法，將該編址命令所含的位址資料作為自己在該系統中的位址。該位址資料值的產生，也是遵循本發明自動編址方法的規則，根據前次編址作業最後產生的位址資料值，經過前述一定規則運算後的結果。例如，在前次編址作業中，最後編址的功能模組14已編予03的位址，且該一定規則為累加，則該主控模組11在本步驟所發出的編址命令所含的位址資料值即為04。

同時，該功能模組16也向該主控模組11發出編址完成信號，並根據上述一定規則，例如累加，產生次一位址資料，附於編碼命令中，以其光發射器，傳送給下游側的次一功能模組17。

功能模組17、18均依照上述步驟完成編址，分別編為04-06的位址/站號。主控模組11在功能模組18完成編址後預定時間中未收到編址完成信號，即判斷編址作業已經完成。退出編址作業。但依據本發明可以自動排除障礙的多數功能模組編址方法，該主控模組11再度對所有功能模組11-1N或對尚未編址的功能模組15發出詢問信號。此時，只有功能模組15發出站號/位址為31的信息。該主控模組11乃將下一個位址07附於新的編址命令中，送給功能模組15，見圖6C。編址結果也如圖6C所示。

當功能模組15已經完成編址後，將含有次一位址資料的編址命令傳送給功能模組16。但功能模組16已經完成編址，其位址已經不是31。功能模組16將不再更新位址，但仍對該主控組11送出編址完成信號，也不再對下游側功能模組17送出新的編址位址命令。如此即完成所有功能模組的編址。經過編址後，所有的功能模組都給予一個唯一的位址。

主控模組11發出詢問信號，確認沒有功能模組回覆31的位址，判斷編址作業完成，即發出初始化信號，例如將初始化線路的信號位準由第一位準拉至第二位準，退出編址作業。其後，主控模組11還可以根據需要，將因為重新編址而空缺的位址從已編位址的數值減除，得到連續的位址值。如圖6D所示。

綜上說明，本發明可以自動排除障礙的多數功能模組編址方法包括以下步驟： e. 在完成一次編址作業後，對所有功能模組發出詢問信號，並接收未經編址的功能模組的回覆信號； f. 依據一定規則挑定一個未經編址的功能模組，提供含有次一位址資料的編址命令；該編址命令經由該通信裝置送出；該一定規則可為隨機挑選；該次一位址資料的值為根據該一定規則計算該系統前次編給的位址資料值後的結果； g. 該選定的功能模組將該編址命令所含的位址資料記錄為本身在該系統中的位址，並向該主控模組發出編址完成信號；該信號中較好包括一組識別碼，以作為各功能模組在編碼作業期間的暫時代碼； h. 重複步驟e到g，直到所有功能模組已經編給位址。

如上所述，本發明提供一種具有新穎架構的含有多數功能模組的控制系統，以及該多數功能模組的自動編址方法。由於利用本發明的光信號架構，本發明的系統中的功能模組可以不需使用夾持件，就可有效傳遞光信號。所製成的功能模組拆裝容易。且新增或移除功能模組後，可以隨時編址或再編址。方便達成正確的控制。此外，本發明還提供可以自動排除障礙的多數功能模組編址方法。該方法在編址作業因不同原因中斷時，可以自動回復編址作業，直到所有功能模組已經完成編址。

11:主控模組 12:從站模組 13:從站模組 14:功能模組 15:總線 16:軌道 21:主機板 20:盒體 20A:第一側殼體 20B:第二側殼體 20C、20D:孔洞 20E、20F:孔洞與 22:電路 23、23:連接端子 24、24:接腳 25:光收發器 25A:光接收器 25B:光發射器 26:連接器 27:電接點 28:彈性夾持件

圖1顯示本發明含有多數功能模組的控制系統一種實施例的系統示意圖。圖2顯示適用在本發明含有多數功能模組的控制系統一種實施例的功能模組展開示意圖。圖3顯示一種適用在本發明的光收發器結構示意圖。圖4表示本發明功能模組編址方法一種實施例的流程圖。圖5顯示一種是用在本發明的光學信號編碼方法示意圖。圖6顯示本發明可以自動排除障礙的多數功能模組編址方法一種實施例的流程圖。

11:主控模組

12:從站模組

13:從站模組

Claims

一種含有多數功能模組的控制系統，包括至少一組功能模組，各組包括多數並排鄰接的功能模組，各功能模組均包括至少一個電路，一個用於收容該電路至少一部分的盒體，一個通信裝置，電連接該電路並通信連接一個供所有功能模組通信連接的通道，以及一組光收發器，該光收發器的光接收器與光發射器分別提供在該盒體的兩側，用以與鄰近功能模組盒體上對應側的光發射器或光接收器進行光信號傳遞；其中，該多數功能模組中包括一個主控模組，建置成可以其通信裝置經由該通道向所有功能模組發出初始化命令，促使所有功能模組進入編址作業，且在進入編址作業後，經由其光發射器對其一側鄰近的第一功能模組發出第一編址命令；其中，該第一編址命令包含唯一的第一位址資料，並促使該第一功能模組接收該第一位址資料，記錄為該第一功能模組的位址，且促使該第一功能模組經由其光發射器對該一側方向的下游鄰近第二功能模組發出第二編址命令；其中，該第二編址命令包含唯一的第二位址資料，並促使該第二功能模組接收該第二位址資料，記錄為該第二功能模組的位址，並促使該第二功能模組經由其光發射器對該一側方向的下游鄰近功能模組發出次一編址命令；其中，該第二位址資料的值為根據一定規則計算該第一位址資料值後的結果，且該次一編址命令所含的位址資料的值為根據該一定規則計算該第二位址資料值後的結果；且各功能模組並建置成：在接收到編址命令時，接收該編址命令所含的位址資料，記錄為該功能模組的位址，並以該一定規則計算次一位址資料值，形成次一編址命令，由其光發射器對該一側方向的下游鄰近功能模組發出該次一編址命令；且在記錄該編址命令的位址資料後，以該通信裝置經由該通道向該主控模組發出編址完成信號；且該主控模組進一步建置成於預定時間未收到該編址完成信號後，結束編址作業。
如申請專利範圍第1項的控制系統，其中，該主控模組進一步建置成：在經過預定時間未收到該編址完成信號後，先以其通信裝置經由該通道向所有功能模組發出詢問信號，促使未完成編址的功能模組回覆未完成編址的狀態信號，並選擇其中一個回覆為未完成編址的功能模組，發出編址命令；而於無功能模組回覆為未完成編址時，始結束編址作業。
如申請專利範圍第1項的控制系統，其中，各功能模組並建置成：可在其一側的光接收器接收到編址命令後，拾取該編址命令所含的位址資料，記錄為該功能模組的位址，並由其另一側的光發射器對鄰近功能模組發出次一編址命令，且以其通信裝置向該主控模組發出代表編址完成的編址完成信號。
如申請專利範圍第1到3項中任一項的控制系統，其中，該一定規則為累加。
如申請專利範圍第1到3項中任一項的控制系統，其中，該編址命令另包括一組校驗碼，用於確認該編址命令在傳遞過程中未因外部干擾而影響訊息正確性。
如申請專利範圍第1到3項中任一項的控制系統，其中，該主控模組所發出的初始化命令可將尚未經編址的功能模組或全部模組的位址，設定成代表尚未編址的值。
如申請專利範圍第2項的控制系統，其中，各功能模組回覆該主控模組的詢問信號的狀態信號中包括一組識別碼，以作為各功能模組在編碼作業期間的暫時代碼。
如申請專利範圍第1到3項中任一項的控制系統，其中，該通信裝置為無線通信裝置，且該通道為無線通信通道。
如申請專利範圍第1到3項中任一項的控制系統，其中，該通信裝置為有線通信裝置，並包含電連接器，提供多數接腳以直接或間接電連接鄰近的功能模組的接腳。
如申請專利範圍第9項的控制系統，其中，該通道為一組總線，包括多數導電線。
如申請專利範圍第10項的控制系統，另包含至少一條固定軌道，該固定軌道提供功能模組支撐部，以支撐至少一組多數功能模組並排固定在該固定軌道上，以及導電線支撐部，以供該總線的多數導電線配置在該固定軌道中。
如申請專利範圍第11項的控制系統，其中，各功能模組的盒體另包括一個鉗具，以將該功能模組夾設在該固定軌道上。
如申請專利範圍第10項的控制系統，其中，該組總線尚包括一條初始化信號線，用來控制該自動編址作業；該主控模組建置成：在開始進行自動編址時，將該初始化信號線的信號位準拉至第一位準，並於編址作業結束時將該初始化信號線的信號位準拉至第二位準；且各功能模組並建置成可在接收到該第一位準初始化信號時，進入編址作業，並於接點接收到該第二位準初始化信號時，即不對從其光接收器所收到的信號作出反應或作出編址反應。
如申請專利範圍第13項的控制系統，其中，各功能模組並建置成可在接收到該第二位準初始化信號時，檢查自己是否取得新的位址資料；如果沒有，則對該主控模組回報錯誤訊息。
如申請專利範圍第1到3項中任一項的控制系統，其中，該主控模組並建置成可根據編址結果，調整全部或部分功能模組的位址資料的值。
如申請專利範圍第1到3項中任一項的控制系統，其中，該光發射器為紅光LED發射器。
一種在含有多數功能模組的控制系統中，對該多數功能模組編址的方法，是供使用在具有如下架構的控制系統中：該控制系統包含至少一組功能模組，各組包括多數並排鄰接的功能模組，各功能模組均包括至少一個電路，一個用於收容該電路至少一部分的盒體，一個通信裝置，電連接該電路並通信連接一個供所有功能模組通信連接的通道，以及一組光收發器，該光收發器的光接收器與光發射器分別提供在該盒體的兩側，用以與鄰近功能模組盒體上對應側的光發射器或光接收器進行光信號傳遞；該多數功能模組中包含一個主控模組；該方法包括以下步驟： a. 進入編址作業後，該主控模組經由其光發射器對其一側鄰近的功能模組發出編址命令，該編址命令包含唯一的位址資料； b. 該一側鄰近的功能模組接收該編址命令，拾取該位址資料，記錄為該鄰近的功能模組在該系統中的位址； c. 該一側鄰近的功能模組經由其光發射器對該一側方向的下游鄰近功能模組發出次一編址命令，該編址命令包含次一唯一的位址資料，並經由該通道向該主控模組發出編址完成信號；該次一位址資料的值為根據該一定規則計算該第二位址資料值後的結果；重複以上步驟b.、c.，直到所有功能模組完成編址。
如申請專利範圍第17項的方法，另包括以下步驟，以排除障礙： d. 在完成一次編址作業後，對所有功能模組發出詢問信號，並接收未經編址的功能模組的回覆信號； e. 依據一定挑選規則選定一個未經編址的功能模組，將含有次一位址資料的編址命令提供給該選定的功能模組；該編址命令經由該通信裝置送出；該次一位址資料的值為根據該一定規則計算該系統前次編給的位址資料值後的結果； f. 該選定的功能模組將該編址命令所含的位址資料記錄為本身在該系統中的位址，並向該主控模組發出編址完成信號；及重複步驟d.到f.，直到所有功能模組已經編給位址。
如申請專利範圍第17或18項的方法，其中，該一定規則為累加。
如申請專利範圍第17或18項的方法，其中，該一定挑選規則為隨機挑選。
如申請專利範圍第17或18項的方法，其中，該編址命令另包括一組校驗碼，用於確認該編址命令在傳遞過程中未因外部干擾而影響訊息正確性。
如申請專利範圍第17或18項的方法，其中，該編址作業是從該主控模組發出一個進入編址作業的初始化命令開始，該初始化命令將尚未經編址的功能模組或全部模組的位址，設定成代表尚未編址的值。
如申請專利範圍第18項的方法，其中，各功能模組回覆該主控模組的詢問信號的狀態信號中包括一組識別碼，以作為各功能模組在編碼作業期間的暫時代碼。
如申請專利範圍第17或18項的方法，其中，該通信裝置為無線通信裝置，且該通道為無線通信通道。
如申請專利範圍第17或18項的方法，其中，該通信裝置為有線通信裝置，並包含電連接器，提供多數接腳以直接或間接電連接鄰近的功能模組的接腳；該通道為一組總線，包括多數導電線；且該控制系統另包含至少一條固定軌道，該固定軌道提供功能模組支撐部，以支撐至少一組多數功能模組並排固定在該固定軌道上，以及導電線支撐部，以供該總線的多數導電線配置在該固定軌道中。
如申請專利範圍第25項的方法，其中，該組總線包括一條初始化信號線，用來控制該自動編址作業；該編址作業是從該主控模組發出一個進入編址作業的初始化命令開始，並因該主控模組發出一個退出編址作業的初始化命令退出；該進入編址作業的初始化命令將該初始化信號線的信號位準拉至第一位準，且該退出編址作業的初始化命令將該初始化信號線的信號位準拉至第二位準；且各功能模組接收到該第一位準初始化信號時，進入編址作業，並於接收到該第二位準初始化信號時，即不對從其光接收器所收到的信號作出編址反應。
如申請專利範圍第26項的方法，進一步包括：各功能模組在接收到該第二位準初始化信號時，檢查自己是否取得新的位址資料；如果沒有，則對該主控模組回報錯誤訊息的步驟。