[發明專利]一種可編程邏輯控制器與擴展模塊的接口

無效

• 申請號: 200710045244.1
• 申請日: 2007-08-24
• 公開（公告）號: CN101145046A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 孫航
• 申請（專利權）人: 上海正航電子科技有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 俞宗耀

技術領域

本發明屬于電子技術領域，涉及應用于工業控制應用領域的可編程邏輯控制器與多個擴展模塊的接口。

背景技術

隨著可編程邏輯控制器的廣泛應用，單一可編程邏輯控制器由于其功能有限，在很多場合不能滿足要求，而在實際控制過程中，通常需要擴展單一控制器的功能，即通過提供其他性能模塊，如輸入/輸出模擬量擴展模塊、數字量擴展模塊、網絡連接模塊等來擴大系統的性能。模塊化系統既能適用于簡單的系統，又能通過擴展相應的功能模塊，使其適用于復雜的系統，因此，可編程功能邏輯控制器需要提供具有很多的不同功能的附加擴展模塊接口。逐級連接法由于具有任意組裝，靈活接線的優點，因此現在已經廣泛采用。對于具有多個擴展模塊的系統，主模塊為了訪問各個擴展模塊，各擴展模塊需要有一個唯一的編號地址。現有的技術有人工手動輸入編號和主模塊自動編號。人工手動編號比較繁瑣，每次增加一個擴展模塊，需要編程人員記住相應的擴展模塊信息，并輸入正確的編號。主模塊自動編號則是用硬件編碼的方式，在擴展模塊中設計一個地址邏輯編碼與傳遞單元，這樣，增加了硬件設計的復雜性，在擴展模塊比較多的時候，需要的地址線增多，將進一步增加設計的復雜度。

PLC主模塊與各擴展模塊之間需要傳遞數據和控制信號。現有的技術是采用“主從通信”的信息交換方式，這樣在整個通信過程都只能由主模塊發起，提供尋址，總線控制和通信，擴展模塊無主動發送數據的能力。這種模式大大降低了主模塊和擴展模塊間的通信效率。

發明內容

本發明的目的是提供可編程控制器與多模塊的方便接口，采用一種主模塊主動發送數據和擴展模塊中斷發送數據請求，主模塊隨機發送令牌的方式進行通信，可以實現可編程控制器的輸入輸出及功能擴展，簡化設備裝配過程，提高可編程控制器在工業領域應用的靈活性。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：可編程控制主模塊與多擴展模塊硬件接口總線由/SS、SCK、MOSI、MISO四線標準的SPI接口線與一條中斷申請線、一條順序控制線構成，其連接見圖1。中斷申請線連接主模塊的外部中斷口和擴展模塊的通用I/O口，而順序控制線為將各擴展模塊順序連接的通用I/O口線。通過軟件設計，在接口總線傳輸控制與數據信號，并能自動為擴展模塊編址。

數據傳輸協議。本發明所設計的接口具有雙向數據傳輸功能，主模塊可以隨時向擴展模塊發送數據字符和控制字符，擴展模塊采用令牌的通信機制，獲得令牌后可以向主模塊發送數據。

多擴展模塊的地址自動分配方案。本發明所述的地址自動分配方案，在上電初始化或增加新的擴展模塊時，各擴展模塊根據與主模塊的CTLx線聯接順序，按照與主模塊的遠近，能用軟件自動分配唯一的地址，主模塊可以識別擴展模塊編號地址。

數據傳輸沖突解決機制。包括軟件防沖突機制和硬件防沖突機制。軟件上采用令牌方式防止多擴展模塊同時發送數據，即在一個時間內，只有一個擴展模塊可以通過MISO總線向主模塊發送數據。硬件上在每個擴展模塊的發送端串聯一個電阻，當兩個擴展模塊同時發送數據時，電平不同時，由于在每個擴展模塊的發送端都串有一個470K歐姆電阻，使管腳電流不致太大，從而保護管腳使不致損壞。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：成功實現了可編邏輯控制器與擴展模塊的通信接口功能，完成數據與控制字符的雙向通信，具有擴展模塊地址自動分配功能，同時還有效解決了通信中的沖突問題，提高了可編程控制器與擴展模塊的通信效率和可靠性。

附圖說明

圖1為本發明可編程邏輯控制器與多個擴展模塊的接口示意圖；

圖2為接口總線的針腳分配排列圖；

圖3為單個擴展模塊的地址自動分配流程圖。

具體實施方式

下面將參照附圖和具體實施方式，對本發明作進一步說明，??在本發明技術方案為前提下，給出了詳細的實施方式和過程，但應當理解，本發明的保護范圍不限于下述的實施例。