[发明专利]一种可编程逻辑控制器与扩展模块的接口

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及应用于工业控制应用领域的可编程逻辑控制器与多个扩展模块的接口。

背景技术

随着可编程逻辑控制器的广泛应用，单一可编程逻辑控制器由于其功能有限，在很多场合不能满足要求，而在实际控制过程中，通常需要扩展单一控制器的功能，即通过提供其他性能模块，如输入/输出模拟量扩展模块、数字量扩展模块、网络连接模块等来扩大系统的性能。模块化系统既能适用于简单的系统，又能通过扩展相应的功能模块，使其适用于复杂的系统，因此，可编程功能逻辑控制器需要提供具有很多的不同功能的附加扩展模块接口。逐级连接法由于具有任意组装，灵活接线的优点，因此现在已经广泛采用。对于具有多个扩展模块的系统，主模块为了访问各个扩展模块，各扩展模块需要有一个唯一的编号地址。现有的技术有人工手动输入编号和主模块自动编号。人工手动编号比较繁琐，每次增加一个扩展模块，需要编程人员记住相应的扩展模块信息，并输入正确的编号。主模块自动编号则是用硬件编码的方式，在扩展模块中设计一个地址逻辑编码与传递单元，这样，增加了硬件设计的复杂性，在扩展模块比较多的时候，需要的地址线增多，将进一步增加设计的复杂度。

PLC主模块与各扩展模块之间需要传递数据和控制信号。现有的技术是采用“主从通信”的信息交换方式，这样在整个通信过程都只能由主模块发起，提供寻址，总线控制和通信，扩展模块无主动发送数据的能力。这种模式大大降低了主模块和扩展模块间的通信效率。

发明内容

本发明的目的是提供可编程控制器与多模块的方便接口，采用一种主模块主动发送数据和扩展模块中断发送数据请求，主模块随机发送令牌的方式进行通信，可以实现可编程控制器的输入输出及功能扩展，简化设备装配过程，提高可编程控制器在工业领域应用的灵活性。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：可编程控制主模块与多扩展模块硬件接口总线由/SS、SCK、MOSI、MISO四线标准的SPI接口线与一条中断申请线、一条顺序控制线构成，其连接见图1。中断申请线连接主模块的外部中断口和扩展模块的通用I/O口，而顺序控制线为将各扩展模块顺序连接的通用I/O口线。通过软件设计，在接口总线传输控制与数据信号，并能自动为扩展模块编址。

数据传输协议。本发明所设计的接口具有双向数据传输功能，主模块可以随时向扩展模块发送数据字符和控制字符，扩展模块采用令牌的通信机制，获得令牌后可以向主模块发送数据。

多扩展模块的地址自动分配方案。本发明所述的地址自动分配方案，在上电初始化或增加新的扩展模块时，各扩展模块根据与主模块的CTLx线联接顺序，按照与主模块的远近，能用软件自动分配唯一的地址，主模块可以识别扩展模块编号地址。

数据传输冲突解决机制。包括软件防冲突机制和硬件防冲突机制。软件上采用令牌方式防止多扩展模块同时发送数据，即在一个时间内，只有一个扩展模块可以通过MISO总线向主模块发送数据。硬件上在每个扩展模块的发送端串联一个电阻，当两个扩展模块同时发送数据时，电平不同时，由于在每个扩展模块的发送端都串有一个470K欧姆电阻，使管脚电流不致太大，从而保护管脚使不致损坏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：成功实现了可编逻辑控制器与扩展模块的通信接口功能，完成数据与控制字符的双向通信，具有扩展模块地址自动分配功能，同时还有效解决了通信中的冲突问题，提高了可编程控制器与扩展模块的通信效率和可靠性。

附图说明

图1为本发明可编程逻辑控制器与多个扩展模块的接口示意图；

图2为接口总线的针脚分配排列图；

图3为单个扩展模块的地址自动分配流程图。

具体实施方式

下面将参照附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明，  在本发明技术方案为前提下，给出了详细的实施方式和过程，但应当理解，本发明的保护范围不限于下述的实施例。