一种可编程逻辑控制器与扩展模块的接口制造技术

一种可编程逻辑控制器与扩展模块的接口，包括主模块和多个扩展模块，其特征在于：采用四线标准的ＳＰＩ接口线与两根数字逻辑线：中断总线控制线和顺序连接控制线组成接口总线，主模块与所有扩展模块双向通信受令牌式控制；在系统初始化过程中自动完成各扩展模块的地址分配，完成主模块与多扩展模块之间的控制和数据信息双向通信，实现可编程控制器的输入输出及功能扩展。本发明专利技术的有益效果是：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。

An interface between a programmable logic controller and an extended module

A programmable logic controller and expansion module interface, which comprises a main module and a plurality of extension module, which is characterized in that: the SPI interface line with four line standard and two digital logic line: interrupt connected interface bus control bus line control line and order, the main module and the expansion module by the token type two-way communication control; automatic address allocation modules in the system initialization process, complete the main module and extended module between the control and data bidirectional communication, realize the input and output function and programmable controller extension. The invention has the advantages that the successful implementation of the communication interface function of programmable logic controller and expansion module, to achieve two-way communication of data and control characters, with automatic distribution function expansion module address, but also effectively solves the conflict problem in communication, improve the communication efficiency and reliability of programmable controller and extension module.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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l。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。本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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为本专利技术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，对本专利技术作进一步说明，在 本专利技术技术方案为前提下，给出了详细的实施方式和过程，但应当理 解，本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。图1为本专利技术可编程控制器与多个扩展模块的接口示意图，由图 可见， 一种可编程逻辑控制器与扩展模块的接口，除了电源线和地线 外，还包括主模块和多个扩展模块，其特征在于采用/SS、SCK、MOSI、 MISO四线标准的SPI接口线与两根数字逻辑线INT申请中断控制线 和CTLx顺序连接控制线组成接口总线，主模块与扩展模块间的数据 通信模式为双向传输，同时完成数据的输入和输出，主模块通过MOSI 向扩展模块传送信息，所述所有扩展模块共同使用MISO向主模块传 送信息，双向通信受令牌式控制，只有获得令牌的唯一扩展模块才能 在MISO总线上向主模块发送数据；顺序连接控制线为将各扩展模块 顺序连接的通用I/O 口线，根据扩展模块连接的顺序和距离主模块的 远近，完成地址的自动分配；申请中断控制线连接主模块的外部中断 口和扩展模块的通用I/O 口，主模块响应扩展模块中断请求，扩展模 块才能向主模块发送数据。本专利技术中，多扩展模块通过接口与主模块 逐级相连，与主模块相连的扩展模块定义为扩展模块l，与扩展模块 1相连的扩展模块为扩展模块2，依此类推。如图1所示。从图上可 以看出，扩展模块之间的通过CTLx与主模块串联，用于地址分配， 但各扩展模块又可以看成是并联的，其获得发送数据的机会是均等 的，都是通过向主模块申请中断获得令牌。图1中总线功能示于表1。信号线名功 能<table>table see original document page 7</column></row><table>表l所述的扩展模块地址自动分配，每一个扩展模块都有一个地址。刚开始时，每个扩展的地址都为相同，为初始的统一地址，但只有最靠近主模块的扩展模块前的顺序连接控制线(CTL1)为低电平，即只 有第一个扩展模块可以与主模块通讯，其余扩展模块处于睡眠状态。 当主模块为第一个扩展模块分配好地址后，其后的第二个扩展模块后 才可以进入等待地址状态，以此类推，扩展模块将按照先后顺序获得 地址，当整个系统完成初始化以及地址分配后，按照靠近主模块的远 近，扩展模块地址依次递加。顺序控制线CTLx在初始化地址自动分 配中起重要作用，根据扩展模块的连接顺序，使用CTLx线依次唤醒 连在后面的扩展模块来实现地址的顺序分配。所有的扩展模块都连在同一根中断总线控制线上，主模块的处理 器响应扩展模块产生的发送数据中断请求，通过向传送数据包中轮循 插入令牌地址的方式寻址需要发送数据的扩展模块，当请求发送数据 的扩展模块收到与自己地址相同的令牌时，该扩展模块停止产生发送 数据中断请求，并向主模块发送数据，主模块收到发送数据立即停止 发送令牌地址。所述令牌式总线控制，令牌作为总线控制权的标志，只有获得 令牌的扩展模块才能在MISO总线上发送数据，扩展模块如果想向主 模块传送数据，先将中断INT控制线置为低电平，而扩展模块随时监 测INT总线的状态，当主模块发现INT线被拉低为低电平后，将产生 中断，开始发送两个连续的地址字符作为令牌，当要求发送数据的扩 展模块地址与令牌中含有的地址相同时，该扩展模块就获得此令牌， 也就获得发送数据的机会，于是释放INT总线，将INT总线恢复为高 电平，然后向主模块发送数据。在每个扩展模块的发送端都串有一个电阻，当两个扩展模块同 时发送数据，电平不同时，两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程逻辑控制器与扩展模块的接口，包括主模块和多个扩展模块，其特征在于：采用四线标准的ＳＰＩ接口线与两根数字逻辑线：中断控制线和顺序连接控制线组成接口总线，主模块通过ＭＯＳＩ线向扩展模块传送信息，所述所有扩展模块共同使用ＭＩＳＯ向主模块传送信息，双向通信受令牌式控制，只有获得令牌的唯一扩展模块才能在ＭＩＳＯ总线上向主模块发送数据；所述顺序连接控制线为将各扩展模块顺序连接的通用Ｉ／Ｏ口线，根据扩展模块连接的顺序和距离主模块的远近，完成地址的自动分配；所述中断总线控制线连接主模块的外部中断口和扩展模块的通用Ｉ／Ｏ口，主模块响应扩展模块中断请求后，扩展模块才能向主模块发送数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙航，
申请(专利权)人：上海正航电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]