一种分布式IO模块地址自适应系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种分布式IO模块地址自适应系统，包括：终端模块，输出激励电流；IO底座；地址电压产生电路，分别配置于各IO底座上，生成地址电压输出至对应的IO模块，获得自适应的地址序号；控制器底座，配置有基准电源电路，激励电流经各IO模块后进入基准电源电路，产生基准电压，产生一个0#地址电压参考；控制器模块，安装于控制器底座上，根据各IO模块的自适应地址进行IO配置应用。本发明专利技术采用恒流源激励的方法实现了IO模块地址自适应功能，结构简单、占用各模块间的连线少，稳定、可靠，不会受到网络故障、控制器故障或IO通讯故障等影响，能够可靠保证分布式控制系统IO模块地址自动正确识别，成本较低。成本较低。成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式IO模块地址自适应系统及方法


[0001]本专利技术涉及分布式控制系统
，尤其涉及分布式IO模块地址自适应方法及系统。

技术介绍

[0002]DCS(Distributed Control System)分布式控制系统又叫集散控制系统，是一个为满足大型工业生产和日益复杂的过程控制要求，以微处理器为基础，采用功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调设计原则的新一代仪表控制系统。采用控制分散、操作和管理集中的基本思想，采用多层分级、合作自治的结构形式，集中管理、分散控制，广泛应用于电力、冶金、石化等行业。
[0003]DCS系统发展到现在，均采用模块化设计，比如CPU模块，电源模块，I/O模块，通讯模块、AI/AO模块、DI/DO模块等，都设计成独立的模块，组装时只需要将各模块的底座安装后，将所需的模块装到底座上，就完成了系统硬件的安装。每个模块都有自己的MCU，自带处理功能，各个模块之间互不干扰、支持热插拔。
[0004]在目前已知的各DCS系统中，各IO模块地址的配置多种多样，存在硬件拨码配置的，配置繁琐、工作量大、容易配错、IO底座更换后需要重配地址等缺点；有通过软件配置的方式实现配置IO模块地址配置的，操作时需要单独对模块进行配置，如果更换模块需要重新配置，同类型的模块容易插错位置，对模块的管理提出了较高的要求；有通过纯硬件移位实现地址识别的，该方案可靠性高、IO模块地址自识别，优点较多，但是存在占用板间连接器针数较多的缺点，且IO底座越多所需要的连接器针数越多，IO底座的连接数量受到限制；有通过加法器电路进行地址识别的，该方案存在IO底座上需要内置加法器电路且IO底座连接数量较少的缺点；有通过分频器进行地址自识别的，该方案存在需要在IO底座上内置分频电路、可靠性降低的缺点。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有的分布式控制系统IO模块地址自适应电路占用板间连接器数量多、内置分频电路可靠性降低、地址配置时需要人工干预等弱点，提供了一种分布式IO模块地址自适应方法及系统。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术包括如下技术方案：
[0007]一种分布式IO模块地址自适应系统，包括
[0008]终端模块，输出激励电流；
[0009]IO底座，各IO底座上配置IO模块，终端模块输出的激励电流依次流经各IO底座；
[0010]地址电压产生电路，分别配置于各IO底座上，生成地址电压输出至对应的IO模块，由IO模块运算获得自适应的地址序号；
[0011]控制器底座，配置有基准电源电路，激励电流经各IO模块后进入基准电源电路，产生基准电压，给各IO底座产生一个0#地址电压参考；
[0012]控制器模块，安装于控制器底座上，根据各IO模块的自适应地址进行IO配置应用。
[0013]本专利技术采用恒流源激励的方法实现了IO模块地址自适应功能，结构简单、占用各模块间的连线少，稳定、可靠，不会受到网络故障、控制器故障或IO通讯故障等影响，能够可靠保证分布式控制系统IO模块地址自动正确识别，成本较低。
[0014]本专利技术还提供了一种分布式IO模块地址自适应方法，包括以下步骤：
[0015]所述控制器底座为地址0#，各IO底座按顺序从地址1#排列至地址N#，终端模块位于末端位置；所述终端模块输出恒流源激励电流信号，电流信号依次流入各IO底座，由对应的地址电压产生电路生成地址电压和起始电压输出给对应的IO模块，计算获得自识别的地址序号；电流信号经IO底座后流入控制器底座，由基准电源电路产生基准电压，作为0#地址的基准电源电压值，并由控制器模块根据各IO模块的自适应地址进行IO配置应用。
[0016]本专利技术IO模块通过采集地址电压自动识别出当前IO模块所处的模块地址，且无论后级IO底座数量变化前级的IO模块地址保持不变。
[0017]其中，IO模块自识别的地址序号N为：
[0018]N＝(Vox
‑
Vj)/(Vox
‑
Vix)
[0019]其中，Vox：对应IO底座采集的地址电压值，Vix：对应IO底座采集的起始电压值，Vj：基准电源电压值。
[0020]进一步的，各IO底座上设置的地址电压产生电路生成的地址采集电压值(Vox
‑
Vj)、基准电源电路产生的基准电源电压值大小相同。
[0021]通过地址采集电压值(Vox
‑
Vj)与基准电源电压值Vj保持一致的设计，使得各IO底座采集的地址电压Vox和基准电源电压Vj成整数倍关系，误差较小，MCU在计算当前模块地址号时可以再进行估算，完全去除精密电阻带来的误差，确保分布式IO模块地址自适应功能的准确、可靠。
[0022]进一步的，恒流源电流值配置为2mA；各IO底座上设置的地址电压产生电路均配置电压采集精密电阻，电阻值为50Ω；控制器底座上的基准电源电路采用50Ω的高精密电阻；所述IO模块自识别的地址序号N为：
[0023]N＝(Vox
‑
0.1V)/0.1V
[0024]其中，Vox：对应IO底座采集的地址电压值。
[0025]通过对恒流源电流、地址电压产生电路和基准电源电路的设计，恒流源电流每经过一个电压采集精密电阻后即产生0.1V的地址采集电压；ADC的采样电压配置为上线2V，适配所有的ADC采样范围，IO底座的数量限制为19个，足以满足使用需求。
[0026]本专利技术相比现有技术具有以下优点：
[0027]本专利技术的结构比较简单，配置比较灵活，项目实施时可以很方便的完成IO底座配置及项目实施；各IO底座无先后顺序，无论怎么配置均可确保IO底座的序号保持不变，维持从控制器IO底座开始按1、2、3、4.....N号地址配置；IO模件地址自识别电路简洁，底座只需配置一个精密电阻即可实现、产品成本较低，故障率低、可靠性高、环境适应性强、可用性高，产品持续使用时间长；对IO底座板间连接器的管脚资源占用比较少，只需要一根线即可实现IO模块地址自适应，系统设计时资源消耗少、可靠性更高，板间连接的系统设计更简洁，同样的资源下给板间通信留足更多的管脚资源；地址自识别电压采集方便，对ADC的需求较低，可以采用处理器自带的ADC进行采样，无需占用额外的资源消耗，电路简洁、产品成
本低、可靠性高。
附图说明
[0028]图1为本专利技术分布式IO模块地址自适应系统的结构框图；
[0029]图2为图1中终端模块电路示意图；
[0030]图3为图1中IO底座电路示意图；
[0031]图4为图1中控制器底座电路示意图；
[0032]图5为图1中IO模块电路示意图；
[0033]图6为本专利技术分布式IO模块地址自适应方法的流程图。
[0034]图中，1
‑
分布式IO模块地址自适应系统，11
‑
控制器模块，12
‑
IO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式IO模块地址自适应系统，其特征在于，包括终端模块，输出激励电流；IO底座，各IO底座上配置IO模块，终端模块输出的激励电流依次流经各IO底座；地址电压产生电路，分别配置于各IO底座上，产生地址电压输出至对应的IO模块，由IO模块运算获得自适应的地址序号；控制器底座，配置有基准电源电路，激励电流经各IO模块后进入基准电源电路，产生基准电压，给各IO底座产生一个0#地址电压参考；控制器模块，安装于控制器底座上，根据各IO模块的自适应地址进行IO配置应用。2.一种采用权利要求1所述分布式IO模块地址自适应系统的分布式IO模块地址自适应方法，其特征在于，包括以下步骤：所述控制器底座为地址0#，各IO底座按顺序从地址1#排列至地址N#，终端模块位于末端位置；所述终端模块输出恒流源激励电流信号，电流信号依次流入各IO底座，由对应的地址电压产生电路产生地址电压和起始电压输出给对应的IO模块，计算获得自识别的地址序号；电流信号经IO底座后流入控制器底座，由基准电源电路产生基准电压，作为0#地址的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道锋，于金生，杭哲，赵志强，倪娟，
申请(专利权)人：南京磐控微型电网技术有限公司，
类型：发明
国别省市：