[发明专利]一种PLC扩展总线的动态调频方法及其控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，特别涉及一种PLC扩展总线的动态调频方法及其控制系统。

背景技术

目前，PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）控制器和多个输入/输出扩展模块通信时，通常将各输入/输出扩展模块串接在一起，并以一定的时钟频率的信号逐个进行数据交换。例如，控制器与扩展模块之间进行同步串行通信时使用固定的通信频率（通常此频率设置的较高）。控制器连接的扩展模块越多，信号传输时经过的IC芯片就越多，由于IC芯片电容节点的延时作用，使得时钟信号和数据信号的相对时序关系发生了改变，控制器使用原本设置好的通信速率可能会出现无法与各扩展模块进行正常通信的情况，而这种情况的出现，会严重影响到控制器与各扩展模块的通信稳定性，很可能造成控制器系统所控制的设备不能正常工作。

如图1所示，控制器通过串行通信总线202向扩展模块201交换数据时，传输的信号包括CLK0（时钟）203、DAT0（数据）204等，其中CLK0（时钟）203、DAT0（数据）204存在一定的时序关系。其时序关系如图2所示，当控制器需要与某一扩展模块交换数据时，先由控制器在特定的时钟发送命令，如第00个下降沿开始发送第一个数据D7。当发完命令后经过一定个数的时钟周期，控制器则读取模块的应答，如发出第11个下降沿时控制器读取模块的应答。只有当特定的时钟与数据一一对应时，才能保证控制器与扩展模块交换数据的准确性。而当模块收到控制器的命令信号时，模块在第11个时钟上升沿返回和时钟对应关系的数据信号，数据信号经过若干个IC芯片205后返回到CPU中；由于IC芯片205节点电容的延时作用，使时钟信号与数据信号出现了错位关系，导致控制器不能读取到正确的应答值。因此，其实际输出的时序如图3所示，第11个时钟下降沿到来时控制器读取模块的应答，数据信号经过若干个IC芯片后，由于IC芯片节点电容的延时作用，导致时钟信号和数据信号对应关系发生改变，控制器读到错误的应答值，导致控制器不能与扩展模块正常通信。

从上述分析可见，在通信系统中，由控制器输出的总线控制时序虽然对与其紧连的扩展模块没有较大影响，但是由于通信时钟频率是固定不变的，不能进行频率调节，使得这种影响将根据扩展模块通信的顺序逐层递增，如果控制器读到错误的应答，则控制器将不对该扩展模块操作或者可能对扩展模块进行误操作，导致后面的扩展模块无法正常工作。当系统通信总线比较长，更加增加了延时的不确定性，极容易出现部分扩展模块不能工作或不能通信的情况。

有鉴于此，本发明提供一种PLC扩展总线的动态调频方法及其控制系统。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种PLC扩展总线的动态调频方法及其控制系统，能动态调节控制器与各输入/输出扩展模块的通信频率，使得控制器与扩展模块通信不会受到扩展模块的连接数量或延长线的长度的影响；以解决现有技术只能以固定频率通信，造成通信不稳定，甚至不能正常工作的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种PLC扩展总线的动态调频方法，其包括：

A、由控制器采用第一握手频率扫描，根据响应确定输入/输出扩展模块的数量，并根据排列先后给输入/输出扩展模块从第一序号开始顺序分配序号；并将握手计数器的值清零；

B、找到第一序号的输入/输出扩展模块，以第二握手频率与当前序号的输入/输出扩展模块进行握手；

C、判断控制器是否能够与当前序号的输入/输出扩展模块成功握手；如果是，则将第二握手频率作为最佳握手频率，再将当前输入/输出扩展模块的序号及第二握手频率存储在控制器中，然后执行步骤E；否则，执行步骤D；

D、改变握手频率，与当前序号的输入/输出扩展模块进行至少1次握手，直至得到最佳握手频率，并将当前输入/输出扩展模块的序号及相应的最佳握手频率存储在控制器中，然后执行步骤E；

E、将握手计数器的值加1；判断握手计数器的值是否等于输入/输出扩展模块的数量；如果是，控制器完成与所有输入/输出扩展模块的握手；否则，将当前握手的输入/输出扩展模块的序号加1，找到该序号的输入/输出扩展模块，并以第二握手频率进行握手，然后，再执行步骤C。

所述的PLC扩展总线的动态调频方法中，在控制器完成与所有输入/输出扩展模块的握手之后，所述的方法还包括： 

F、在控制器与各输入/输出扩展模块通信时，由控制器查找相应输入/输出扩展模块的最佳握手频率，并采用该频率与相应的输入/输出扩展模块进行通信。