一種PLC分布式遠程IO擴展模塊的擴展方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種PLC分布式遠程IO擴展模塊的擴展方法。擴展模塊包括PLC主機、若干接口模塊、若干IO模塊。主機作為主站加載這些接口模塊，每個接口模塊作為一個從站加載一定數(shù)量的IO模塊，每個接口模塊與相應的IO模塊采用共有的自定義并行擴展總線通訊。主機通過接口模塊與IO模塊構成分布式IO擴展結構。每個接口模塊加載的IO模塊的數(shù)量由自定義并行擴展總線的地址線位數(shù)決定：2

PLC IO expansion module and expansion method thereof

The invention discloses a PLC IO expansion module and expansion method thereof. The extended PLC IO module is divided into PLC local IO expansion module, PLC distributed remote IO extension module. PLC local IO extension module includes PLC host, a number of IO modules. PLC distributed remote IO expansion module includes PLC host (as the main station), a number of interface modules (as a slave station), a number of IO modules. The PLC host or interface module loads a number of IO modules through a custom parallel expansion bus. The number of IO modules is determined by the number of address lines on the custom parallel expansion bus: 2 address lines. The communication between PLC host and several interface modules is realized through fieldbus or real time Ethernet communication. The extension of the invention improves the ability of the PLC host to process the IO module. The invention also discloses an extension method of PLC distributed remote IO extension module.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種PLCIO擴展模塊及其擴展方法，尤其涉及一種PLC本地IO擴展模塊、PLC分布式遠程IO擴展模塊、所述PLC分布式遠程IO擴展模塊的擴展方法。
技術介紹
目前，市面銷售的任何一款PLC都支持IO擴展。當主機的IO不足的時候，可以通過擴展模塊/單元來增加整個PLC系統(tǒng)的處理IO的能力。擴展IO可以按模塊來做，比如siemensS7_300系列PLC的擴展IO就是按模塊制作的，接口模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、以及其它特殊功能模塊等。每個品牌的PLC其接口模塊和擴展方法都不相同，涉及產(chǎn)品核心機密。作為一個制造PLC的企業(yè)如果想拓展自己的PLC處理IO的能力，就要開發(fā)符合自身協(xié)議的接口模塊和IO模塊。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術提出了一種PLC本地IO擴展模塊、PLC分布式遠程IO擴展模塊、所述PLC分布式遠程IO擴展模塊的擴展方法，其擴展方式大大提高PLC主機處理IO模塊的能力。本專利技術采用以下技術方案實現(xiàn)：一種PLC本地IO擴展模塊，其包括PLC主機、若干IO模塊；所述PLC主機加載這些IO模塊；所述PLC主機與各個IO模塊共有自定義并行擴展總線，通過共有的自定義并行擴展總線通訊并擴展IO數(shù)，所述若干IO模塊的數(shù)量由自定義并行擴展總線的地址線位數(shù)決定：2地址線位數(shù)。本專利技術還提供一種PLC分布式遠程IO擴展模塊，其包括PLC主機、若干接口模塊、若干IO模塊；所述PLC主機作為主站并加載這些接口模塊，每個接口模塊作為一個從站加載一定數(shù)量的IO模塊，每個接口模塊與相應的IO模塊采用共有的自定義并行擴展總線通訊，所述PLC主機通過所述若干接口模塊與所述若干IO模塊構成分布式IO擴展結構；每個接口模塊加載的IO模塊的數(shù)量由自定義并行擴展總線的地址線位數(shù)決定：2地址線位數(shù)。作為上述方案的進一步改進，每個接口模塊與所述PLC主機采用現(xiàn)場總線或實時以太網(wǎng)通訊。作為上述方案的進一步改進，PLC主機在內(nèi)部中斷控制下，通過多個時間片進行管理控制，并輪流切換各個接口模塊。進一步地，PLC主機與各個接口模塊以實時交換數(shù)據(jù)的方式共享內(nèi)存。本專利技術還提供上述任意PLC分布式遠程IO擴展模塊的一種擴展方法，所述PLC主站與所述若干接口模塊共享內(nèi)存，通過現(xiàn)場總線或實時以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)；所述PLC主站的內(nèi)存RAM中劃分出一個區(qū)域作為共享區(qū)域shared_RAM，專門與每個接口模塊的內(nèi)存shared_DPRAM在地址空間上互相映射；所述PLC主機通過若干時間片來控制共享區(qū)域shared_RAM與不同節(jié)點上的接口模塊的輪流通訊。作為上述方案的進一步改進，每個接口模塊的內(nèi)存shared_DPRAM是一個雙端口RAM，通過現(xiàn)場總線或實時以太網(wǎng)通訊，把存儲在內(nèi)存shared_DPRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)，并同步映射到所述PLC主機的共享區(qū)域shared_RAM的內(nèi)存區(qū)域x單元中；其中，x＝1、2….N，N為時間片的數(shù)量也是共享區(qū)域shared_RAM的內(nèi)存分區(qū)數(shù)；每個接口模塊內(nèi)的內(nèi)存shared_DPRAM劃分成M個內(nèi)存區(qū)域，M為接口模塊的槽數(shù)即為接口模塊加載IO模塊的最大數(shù)量。進一步地，，每個時間片包括管理單元phase_period_counter、定時器TS_timer、雙比較器compare_unit；管理單元phase_period_counter是一個相位、周期及計數(shù)器的管理單元，用來管理時間片是工作在相位狀態(tài)還是周期計數(shù)狀態(tài)；雙比較器compare_unit每接收一個中斷信號輸出兩個中斷信號：TS_INT_0和TS_INT_1；管理單元phase_period_counter接收相位偏移值t_phase、周期運行時間長度值t_period、同步控制時鐘SYNO、單個脈沖信號Load_phase、全局使能時間片通道信號GLOBAL_EN、使能定時器信號Timer_EN，并輸出相位偏移Phase_period_value、定時器TS_timer清零并重新開始計時信號Set_TS_0、裝載比較值TS_timer_EN、相位偏移狀態(tài)激活信號Phase_active；定時器TS_timer接收所述使能定時器信號Timer_EN、所述計時信號Set_TS_0、所述裝載比較值TS_timer_EN，并輸出過程值TS_timer_value、雙比較器compare_unit接收所述使能定時器信號Timer_EN、兩個比較器的給定值COMP_value_1與COMP_value_2、兩個比較器的使能COMP_EN_1與COMP_EN_2、所述計時信號Set_TS_0、所述裝載比較值TS_timer_EN，并輸出兩個中斷信號TS_INT_0、TS_INT_1；其中，相位偏移狀態(tài)激活信號Phase_active一旦激活，定時器TS-timer、雙比較器Comparator_unit將中斷；兩個中斷信號TS_INT_0、TS_INT_1輸出到中斷控制器。再進一步地，相位偏移值t_phase是同步控制時鐘SYNO的整數(shù)倍，t_phase＝n×SYNO，代表相位偏移值t_phase的大小等于n個同步控制時鐘脈沖的長度；相位偏移值t_phase用來糾正因系統(tǒng)抖動而造成的中斷信號偏差；相位偏移值t_phase是動態(tài)改變的，并在下一個周期運行時間長度值t_period到來之前，計時信號Set_TS_0＝0，中斷運行定時器TS_timer、比較器comparator_unit，中斷時間＝相位偏移值t_phase；周期運行時間長度值t_period是同步控制時鐘SYNO的整數(shù)倍，t_period＝m×SYNO，就是代表周期運行時間長度值t_period的大小等于m個同步控制時鐘脈沖的長度；在周期運行時間長度值t_period的時間段內(nèi)，周期地產(chǎn)生中斷信號；周期運行時間長度值t_period是動態(tài)改變的，管理單元phase_period_counter會在當前運行周期結束后使用新的數(shù)值；在計時信號Set_TS_0＝1的時候并且定時器清零重新計時之前把新的比較值輸出給雙比較器compare_unit。優(yōu)選地，所述PLC主機通過對多個時間片的管理實現(xiàn)對這些接口模塊的輪流調(diào)度，并通過動態(tài)調(diào)節(jié)每個時間片內(nèi)相位偏移值t_phase的長度，使得各個時間片同步，由此實現(xiàn)各個接口模塊的同步運行；第一個同步時鐘控制信號SYNO到來之際，全局使能時間片通道信號GLOBAL_EN＝1、使能定時器信號Timer_EN＝1，則管理單元phase_period_counter工作在period狀態(tài)，輸出相位偏移Phase_period_value為相位偏移值t_phase，同時計時信號Set_TS_0＝1使定時器TS-timer清零并從0開始增計數(shù)；計時信號Set_TS_0＝1同時裝載比較值TS_timer_EN＝1，在定時器TS-timer開始計數(shù)之前裝載兩個比較器的給定值COMP_value_1、COMP_value_2，此后的周期運行時間長度值t本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種PLC本地IO擴展模塊，其特征在于：其包括PLC主機、若干IO模塊；所述PLC主機加載這些IO模塊；所述PLC主機與各個IO模塊共有自定義并行擴展總線，通過共有的自定義并行擴展總線通訊并擴展IO數(shù)，所述若干IO模塊的數(shù)量由自定義并行擴展總線的地址線位數(shù)決定：2地址線位數(shù)。

【技術特征摘要】
1.一種PLC本地IO擴展模塊，其特征在于：其包括PLC主機、若干IO
模塊；所述PLC主機加載這些IO模塊；所述PLC主機與各個IO模塊共有自
定義并行擴展總線，通過共有的自定義并行擴展總線通訊并擴展IO數(shù)，所述若
干IO模塊的數(shù)量由自定義并行擴展總線的地址線位數(shù)決定：2地址線位數(shù)。
2.一種PLC分布式遠程IO擴展模塊，其特征在于：其包括PLC主機、
若干接口模塊、若干IO模塊；所述PLC主機作為主站加載這些接口模塊，每
個接口模塊作為一個從站加載一定數(shù)量的IO模塊，每個接口模塊與相應的IO
模塊采用共有的自定義并行擴展總線通訊，所述PLC主機通過所述若干接口模
塊與所述若干IO模塊構成分布式IO擴展結構；每個接口模塊加載的IO模塊
的數(shù)量由自定義并行擴展總線的地址線位數(shù)決定：2地址線位數(shù)。
3.如權利要求2所述的PLC分布式遠程IO擴展模塊，其特征在于：每個
接口模塊與所述PLC主機采用現(xiàn)場總線或實時以太網(wǎng)通訊。
4.如權利要求2所述的PLC分布式遠程IO擴展模塊，其特征在于：PLC
主機在內(nèi)部中斷控制下，通過多個時間片進行管理控制，并輪流切換各個接口
模塊。
5.如權利要求4所述的PLC分布式遠程IO擴展模塊，其特征在于：PLC
主機與各個接口模塊以實時交換數(shù)據(jù)的方式共享內(nèi)存。
6.一種如權利要求2至5中任意一項所述的PLC分布式遠程IO擴展模塊
的擴展方法，其特征在于：所述PLC主站與所述若干接口模塊共享內(nèi)存，通過
現(xiàn)場總線或實時以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)；所述PLC主站的內(nèi)存RAM中劃分出一個區(qū)
域作為共享區(qū)域shared_RAM，專門與每個接口模塊的內(nèi)存shared_DPRAM在
地址空間上互相映射；所述PLC主機通過若干時間片來控制共享區(qū)域
shared_RAM與不同節(jié)點上的接口模塊的輪流通訊。
7.如權利要求6所述的PLC分布式遠程IO擴展模塊的擴展方法，其特征

\t在于：每個接口模塊的內(nèi)存shared_DPRAM是一個雙端口RAM，通過現(xiàn)場總
線或實時以太網(wǎng)通訊，把存儲在內(nèi)存shared_DPRAM內(nèi)的數(shù)據(jù)，并同步映射到
所述PLC主機的共享區(qū)域shared_RAM的內(nèi)存區(qū)域x單元中；其中，x＝1、2….N，
N為時間片的數(shù)量也是共享區(qū)域shared_RAM的內(nèi)存分區(qū)數(shù)；每個接口模塊內(nèi)
的內(nèi)存shared_DPRAM劃分成M個內(nèi)存區(qū)域，M為接口模塊的槽數(shù)即為接口
模塊加載IO模塊的最大數(shù)量。
8.如權利要求7所述的PLC分布式遠程IO擴展模塊的擴展方法，其特征
在于：每個時間片包括管理單元phase_period_counter、定時器TS_timer、雙比
較器compare_unit；管理單元phase_period_counter是一個相位、周期及計數(shù)器
的管理單元，用來管理時間片是工作在相位狀態(tài)還是周期計數(shù)狀態(tài)；雙比較器
compare_unit每接收一個中斷信號輸出兩個中斷信號：TS_INT_0和TS_INT_1；
管理單元phase_period_counter接收相位偏移值t_phase、周期運行時間長
度值t_period、同步控制時鐘SYNO、單個脈沖信號Load_phase、全局使能時
間片通道信號GLOBAL_EN、使能定時器信號Timer_EN，并輸出相位偏移
Phase_period_value、定時器TS_timer清零并重新開始計時信號Set_TS_0、裝載
比較值TS_timer_EN、相位偏移狀態(tài)激活信號Phase_active；
定時器TS_timer接收所述使能定時器信號Timer_EN、所述計時信號
Set_TS_0、所述裝載比較值TS_timer_EN，并輸出過程值TS_timer_value、
雙比較器compare_unit接收所述使能定時器信號Timer_EN、兩個比較器的
給定值COMP_value_1與COMP_value_2、兩個比較器的使能COMP_EN_1與
COMP_EN_2、所述計時信號Set_TS_0、所述裝載比較值TS_timer_EN，并輸
出兩個中斷信號TS_INT_0、TS_INT_1；
其中，相位偏移狀態(tài)激活信號Phase_active一旦激活，定時器TS-...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：文長明，文可，
申請(專利權)人：中工科安科技有限公司，文長明，文可，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽;34