[發明專利]可編程邏輯控制器與擴展模塊的通信方法

無效

• 申請號: 200910054157.1
• 申請日: 2009-06-30
• 公開（公告）號: CN101592934A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 琚長江;陳平;應成;侯金華
• 申請（專利權）人: 上海電器科學研究所（集團）有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉粉寶

技術領域

本發明涉及一種可編程邏輯控制器(Programmable?Logical?Controller，PLC)的通信方法，特別涉及一種可編程邏輯控制器與擴展模塊的通信方法。

背景技術

可編程邏輯控制器(Programmable?Logical?Controller，PLC)是一種提供輸入信號并執行用戶程序來控制輸出信號和機械動作的電子裝置，現有的可編程邏輯控制器主機的I/O端子數量都是固定的，當需要擴展更多的I/O端子時，就需要增加各種擴展模塊以增加I/O端子數量。

現有的可編程邏輯控制器PLC一般都采用可編程邏輯控制器PLC主機加擴展模塊的方式構成，擴展模塊的連接方式有背板連接和側面逐級連接兩種，由于背板連接占用較多的硬件資源，安裝空間大，成本高，只是在大型可編程邏輯控制器PLC中得到應用，小型可編程邏輯控制器PLC一般不采用該方式；而側面逐級連接的方式成本低，接線靈活，該結構在中、小型可編程邏輯控制器PLC中常常被采用。

由于可編程邏輯控制器PLC主機與擴展模塊的連接是任意的，可編程邏輯控制器PLC主機必須知道連接的擴展模塊地址編號和類型才能訪問對應的擴展模塊。在現有的技術中，有采用固定方式對擴展模塊進行編址的，一般在擴展模塊上有一個地址設定的撥碼來設定擴展模塊的地址，也有采用多根地址線傳遞地址的方式。

如中國專利公開號為CN1936744A的發明專利，公開了一種可編程邏輯控制器、其擴展模塊和其硬件擴展方法，采用多根地址線逐級向后級傳遞地址的，在地址分配時，前級擴展模塊將地址向后級逐級遞加的方式自動分配，后級擴展模塊的地址由前一級擴展模塊給出，在數據通信的過程中，可編程邏輯控制器PLC主機通過一組地址線選擇要通信的擴展模塊，再通過數據線發送命令和數據。選用一組地址線來傳輸地址的方式，在硬件設計上不靈活，地址線的最大數量就決定了擴展模塊的最大數量，不同的可編程邏輯控制器PLC主機機型由于地址線的數量不同導致硬連接電纜線數目可能不同，并導致側面連接的電纜不通用；而且該方式本質上還是分時的傳遞地址、命令和數據，地址線是并行的，抗干擾能力較差，因此選用一組地址線的方式也存在較大的缺點。另外采用撥碼設定地址的方式使用不靈活，每次改動擴展模塊順序或數量都需要重新設定地址，效率低下。

又如，中國專利公開號為CN1920803A的發明專利，公開了一種通信接口包含與擴展模塊通信以便讀與寫離散輸入/輸出、模擬輸入/輸出、智能模塊控制以及擴展模塊狀態的處理器，采用專用ASIC的串行通信方式也存在串行通信引線多，需要專用單片機搭配ASIC才能實現擴展模塊的功能，導致擴展模塊的使用成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可編程邏輯控制器與擴展模塊的通信方法，針對現有技術中PLC擴展模塊逐級連接情況下所存在的缺陷，可實現對連接的擴展模塊進行地址設定、地址查詢、類型識別和數據的輸入輸出刷新功能，同時保證了擴展模塊對于不同的PLC主機可以通用。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

一種可編程邏輯控制器與擴展模塊的通信方法，其特征在于，所述可編程邏輯控制器PLC主機與所述擴展模塊之間通過串行通信線采用側面逐級連接的連接方式互相連接，所述擴展模塊通過通信協議狀態機控制器識別所述可編程邏輯控制器PLC主機發過來的非周期性的狀態數據幀，向I/O刷新狀態機控制器發出通知以要求I/O刷新狀態機控制器響應接收到的狀態數據幀；所述擴展模塊通過I/O刷新狀態機控制器識別出所述可編程邏輯控制器PLC主機發過來的I/O刷新數據幀，自動響應進行數據讀寫。

在本發明的一個實施例中，所述串行通信線包括主機數據輸出信號線MOSI、主機數據輸入信號線MISO、串行時鐘信號線SCLK和從機選擇信號線SSEL，在時鐘信號的作用下，所述可編程邏輯控制器PLC主機與所述擴展模塊之間通過串行通信線可以同時傳遞串行數據，通性效率高。

在本發明的一個實施例中，所述通信協議狀態機控制器是在一片采用硬件描述語言設計的復雜可編程門電路中(CPLD/FPGA)實現。

在本發明的一個實施例中，所述通信協議狀態機控制器支持通信幀校驗和檢錯功能，增強通信的可靠性。

在本發明的一個實施例中，所述I/O刷新狀態機控制器是由專用的單片機實現，也可以是選用硬件描述語言設計的時序電路，負責I/O數據的物理刷新和對所述擴展模塊接收到的狀態數據幀的響應。