[發明專利]用于使用通用串行總線通信的可編程邏輯控制器的擴展模塊

有效

• 申請號: 201510297313.2
• 申請日: 2015-05-12
• 公開（公告）號: CN105094037B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 張賢雨
• 申請（專利權）人: LS產電株式會社
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司11225
• 代理人: 黃威,董領遜

技術領域

本公開的示例性實施例涉及一種用于可編程邏輯控制器(PLC，Programmable logic Controller)的擴展模塊。具體地，本公開的示例性實施例涉及順序地連接至基本裝置的PLC擴展模塊，該基本裝置被配置為使用通用串行總線(USB，Universal Serial Bus)通信高速發送/接收大量數據。

背景技術

廣泛用在工業領域的可編程邏輯控制器(PLC，Programmable Logic Controller)，可根據其輸入/輸出控制點的數量的多少被分為小尺寸PLC和中/大尺寸PLC。

中/大尺寸PLC的特征在于其具有許多處于低數據處理速度的擴展模塊，這是因為中/大尺寸PLC通過在基座上安裝模塊而以總線接口方法進行通信。小尺寸PLC一般通過連接器使用串行接口方法，而不使用基座方法。

圖1是示出使用串行連接的傳統PLC的示例性框圖。大量具有諸如通信功能和輸入/輸出功能的各種功能的擴展模塊可順序地連接至可編程基本裝置。

這里，該基本裝置通過串行接口與每個擴展模塊交換所需的數據。

該基本裝置和每個擴展模塊通過例如發送(Tx)、接收(Rx)、觸發、VCC(IC電源引腳)和GND(地)的信號線連接。

每個擴展模塊以連續的順序接收觸發信號，然后該基本裝置進行初始化過程以順序地分配交換號碼給每個擴展模塊。

每個擴展模塊使其Tx線處于高阻抗狀態，且在初始化過程期間處于待機狀態。僅當接收觸發信號時，擴展模塊才通過打開Tx線來響應該基本裝置。

在完成對該基本裝置的響應后，擴展模塊使Tx線退回至高阻抗狀態，且發送觸發信號至下一個終端中的擴展模塊。

當這樣的初始化過程完成時，每個擴展模塊都被分配有其自身的交換號碼。此后，當該基本裝置嘗試與每個擴展模塊接口時，該基本裝置通過該基本裝置的Tx線來發送具有交換號碼信息的通信數據。

盡管一直處于待機，但每個擴展模塊都通過Rx線接收通信數據，且僅對應于相關數據的交換號碼的擴展模塊才發送響應數據。當發送完成時，使Tx線處于高阻抗狀態以便其他擴展模塊使用。

然而，這種傳統接口方法的速度不高。因此，當安裝了一個或多個需要高速大量數據處理的擴展模塊時，會出現PLC基本裝置的掃描時間增加以及消耗大量的接口時間的問題。因而，傳統接口方法難以應用于要求高速控制的系統。

發明內容

提供本公開以便解決上述問題。本公開的其中一個目的是通過USB接口糾正在傳統串行接口中發生的低速問題來提高PLC基本裝置和擴展模塊之間的數據處理速度。

在本公開的總體方案中，提供了一種用于PLC的擴展模塊，其被如此使用：即至少一個擴展模塊順序地連接到具有USB主機(USB host)的基本裝置，該擴展模塊包括：USB集線器；USB設備；被配置為與用于外部輸入的USB信號線連接的輸入插口；被配置為與用于外部輸出的USB信號線連接的輸出插口；被配置為連接在輸入插口、輸出插口、USB集線器中的每個插口，和USB設備的插口中的指定對插口的開關裝置；以及控制器，其被配置為當觸發信號被輸入時，通過控制開關裝置形成USB信號通路而從USB主機被分配有交換號碼，并傳遞觸發信號至下一終端。

在本公開的一些示例性實施例中，USB集線器可具有k(k是3以上的整數)個的下游端口，且可分別設置有k-1個輸入插口和k-1個輸出插口。

在本公開的一些示例性實施例中，控制器可通過將輸入插口中的指定插口In1和USB設備的插口U2相連接而從USB主機被分配有臨時交換號碼，且可處理如下：

(1)控制器將指定插口In1與插口U2斷開連接，將指定插口In1和USB集線器的上游端口插口U1相連接，且在將USB集線器的指定下游端口插口D1連接至插口U2之后通過將復位信號施加給USB集線器而被分配有新的交換號碼，并且當該臨時交換號碼在‘1+k*j(j是0以上的整數)’范圍內時，分別將USB集線器的下游端口插口中除了指定下游端口插口D1以外的其他每個插口與根據指定的輸出插口相連接。

(2)控制器繼續將該臨時交換號碼作為控制器的交換號碼使用，并且當該臨時交換號碼不在‘1+k*j(j是0以上的整數)’范圍內時，分別將輸入插口中除了指定插口In1以外的其他每個插口與根據指定的輸出插口相連接。

根據本公開的示例性實施例，用于PLC的擴展模塊可以以比傳統技術更高的速度處理數據。