一種智能控制器的級聯方法與流程

本發明涉及智能控制器領域，尤其涉及一種集控制功能與I/O功能于一體的智能控制器的級聯，從而實現I/O通道擴展的方法。

背景技術：

自動化控制模塊與I/O模塊分別是自動化控制系統的一部分，他們與電源模塊、通訊模塊等一起共同構成自動化控制系統，將現場控制單元、現場監視單元、操作站、通信端口單元等連接起來，綜合了計算機技術、通信技術和過程技術，以適應現代高水平生產控制與企業管理的需要。模塊級聯是自動化控制系統中比較常用的一種方法，由于模塊級聯拓撲的組成復雜，因此對于控制模塊與I/O模塊之間的配合要求較高。

現有技術中已有的模塊級聯控制系統，一般直接將各個控制板和主控板固定在控制柜中，控制板之間多數通過定制電纜連接。這樣的控制系統存在控制柜內配電布線混亂，容易造成電磁兼容性缺陷，以及難以檢查維修等問題。

因此，需要一種使用方便，傳輸速度快，效率高，占用空間小的模塊級聯方法。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種智能控制器的級聯方法，實現智能控制器I/O通道的擴展，使用戶無需選型，即可快速使用，從而達到解決傳統可編輯I/O模塊通道擴展選型繁瑣，使用方便性較差等缺陷的目的。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種智能控制器的級聯方法，所述智能控制器分別通過其兩端的第一COM端口和第二COM端口與相鄰智能控制器兩端的COM端口相連接，步驟如下：

S1、智能控制器根據所述第一COM端口的數據接收狀態判斷其所處的位置，具體包括：

若在t₁時間內從第一COM端口端檢測到第一種特定數據幀的輸入，則該智能控制器自動識別并定義為子節點狀態，只做I/O處理，不做控制算法運算；若在t₁時間內未檢測到所述第一種特定數據幀的輸入，則該智能控制器自動識別并定義為父節點狀態，處理I/O，并執行控制算法運算；

S2、智能控制器根據所述第二COM端口的數據傳輸狀態判斷其是否為末端子節點，具體包括：

若在t₂時間內從第二COM端口檢測到第二種特定數據幀的輸出，則該智能控制器自動識別并定義為非末端子節點，反之，若在t₂時間內未從第二COM端口檢測到第二種特定數據幀的輸出，則該智能控制器自動識別并定義為末端子節點；

所述COM端口為智能控制器用于傳遞通訊數據的串行通訊端口。

優選的，所述第一種特定數據幀為AI/DI類型或者AO/DO值。

優選的，所述第二種特定數據幀為通道狀態或者AI/DI值。

優選的，所述t₁時間為2~5s，t₂時間為2~5s。

進一步的，多個智能控制器通過COM端口級聯時，定義與父節點相連的子節點為第一子節點，與第一子節點相連的子節點為第二子節點，以此類推，實現N個智能控制器I/O通道的級聯擴展。

優選的，2≤N≤4，包括一個父節點，N-1個子節點。

進一步的，多個智能控制器通過COM端口級聯后，數據流方向為：父節點向子節點傳遞所述第一種特定數據幀，由父節點第二COM端口發送，子節點第一COM端口接收；子節點向父節點傳遞所述第二種特定數據幀，由子節點第一COM端口發送，父節點第二COM端口接收。

進一步的，多個智能控制器通過COM端口級聯后，各節點采用相同的I/O數據接收/發送處理方式。

進一步的，多個智能控制器通過COM端口級聯后，各節點的I/O通道相互隔離、獨立采樣，模擬量控制回路周期為50ms，數字量控制回路周期為50ms，即控制期間I/O通道數據同步時間為50ms。

進一步的，多個智能控制器進行級聯時，通過軟件平臺對父節點進行I/O通道信號類型配置和控制算法編程下裝，子節點根據父節點的工程配置自動調整I/O通道信號類型。

本發明所述的智能控制器的級聯方法具有如下優點：本發明所述的級聯方法操作簡便，只需將智能控制器通過COM端口相互連接，便能快速實現模塊級聯；本發明所述的級聯方法模塊間信號傳輸速度快，效率高，級聯后各節點的I/O通道相互隔離、獨立采樣，模擬量控制回路周期為50ms，數字量控制回路周期為50ms，即控制期間I/O通道數據同步時間為50ms；本發明所述的級聯系統占用空間小，有效地實現了模塊的通道擴展。

附圖說明

圖1為本發明的智能控制器的級聯方法實施例中智能控制器的原理框圖。

圖2為本發明的智能控制器的級聯方法的流程示意圖。

圖3為本發明的智能控制器的級聯方法較佳實施例的模塊級聯示意圖。

圖4為圖3實施例中級聯模塊I/O數據流示意圖。

具體實施方式

為了使本領域的技術人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，附圖中相同的標記代表相同或相似的組件。然而，本領域的普通技術人員應當理解，下文中所提供的實施例并非用來限制本發明所涵蓋的范圍。此外，附圖僅僅用于示意性地加以說明，并未依照其原尺寸進行繪制。

顯然，所描述的實例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。

智能控制器是指在儀器、設備、裝置、系統中為實現電子控制，而設計的計算機控制單元，它一般是以單片微型計算機（MCU）芯片或數字信號處理器（DSP）芯片為核心，依據不同功能要求輔以外圍模擬及數字電子線路，并置入相應的計算機軟件程序，經電子加工工藝制造而形成的核心控制部件。

圖1為常見的智能控制器的結構原理框圖。如圖所示，所述的智能控制器其組成包括MCU單元、電源單元、UI單元、UO單元、DI單元、DO單元、通訊單元，UI單元包括模數轉換單元、開關量輸入處理單元、電平量輸入處理單元，UO單元包括數模轉換單元、外接繼電器驅動單元，通訊單元包括以太網通訊處理單元、無線通訊處理單元、485通訊處理單元，所述UI單元、UO單元、DI單元、DO單元和通訊單元皆與MCU單元相連，電源單元對MCU單元、UI單元、UO單元、DI單元、DO單元和通訊單元進行供電。

其中，控制器的MCU單元由32位的ARM單片機及外圍器件構成，運行控制算法、智能控制、智能存儲和通訊數據處理。

以太網通訊處理單元上設置一路RJ45端口，把控制器的數據接入以太網，實現對現場的遠程監控；無線通訊處理單元上設置有天線，通過GSM網絡進行通訊，可與手機連接，隨時隨地即可得到控制器的信息；485通訊處理單元包括一個本地連接HMI的端口和一個遠距離隔離通訊端口，支持Modbus-RTU的主從模式，所述的本地連接HMI的端口外接顯示屏，實現對現場參數的直接顯示，所述的遠距離隔離通訊端口可組成485網絡，進行數據的交互，通過軟件平臺實現對模塊的管理。通訊處理單元上還設有兩路COM端口，所述COM端口為智能控制器的串行通訊端口，傳遞通訊數據。

如圖2所示，本發明的智能控制器的級聯方法為，智能控制器分別通過其兩端的第一COM端口和第二COM端口與相鄰智能控制器兩端的COM端口相連接，之后：

S1、智能控制器根據所述第一COM端口的數據接收狀態判斷其所處的位置；

S2、智能控制器根據所述第二COM端口的數據傳輸狀態判斷其是否為末端子節點。

下面結合附圖3對上述級聯方法的較佳實施例進行詳細的說明。

智能控制器通過其兩端的端口COM1和COM2與其相鄰的智能控制器相連接，并根據其COM1端口端的數據接收狀態，自動識別其所處的位置，如果一定時間內從COM1端口端未檢測到特定數據幀：AI/DI類型或者AO/DO值的輸入，則自動識別并定義其為父節點狀態，處理I/O，并執行控制算法運算，反之，如果從COM1端口端檢測到所述特定數據幀的輸入，則智能控制器自動定義為子節點狀態，只做I/O處理，不做控制算法運算；

同時，智能控制器根據COM2端口端的數據傳輸狀態，自動判斷其是否為末端子節點，如果一定時間內從COM2端口端檢測到另一種特定數據幀：通道狀態信號或者AI/DI值的輸出，則自動識別并定義其為非末端子節點，反之，則智能控制器根據其控制單元的指令，自動定義其為末端子節點。

智能控制器級聯時，父節點智能控制器的COM2端口端與子節點智能控制器的COM1端口端相連，與父節點相連的子節點為第一子節點，與第一子節點相連的子節點為第二子節點，所述第一子節點的COM2端口端與所述第二子節點的COM1端口端相連，以此類推，最多可實現四個模塊級聯擴展，即一個父節點，三個子節點。

進一步，智能控制器級聯過程中，數據流方向為：父節點智能控制器向子節點智能控制器方向傳遞所述特定數據幀：AI/DI類型或者AO/DO值，COM2發送，COM1接收；子節點智能控制器向父節點智能控制器方向傳遞所述另一種特定數據幀：通道狀態與AI/DI值，COM1發送，COM2接收。

進一步，所述智能控制器級聯時，用戶只需通過軟件平臺在父節點進行I/O通道信號類型配置和控制算法編程下裝，子節點智能控制器根據父節點智能控制器的工程配置自動調整I/O通道信號類型。

再進一步，級聯的智能控制器模塊之間I/O數據傳遞采用透明傳輸機制，即各節點智能控制器采用相同的I/O數據接收/發送處理方式，而無需根據節點所處狀態特殊處理。

更進一步，智能控制器級聯后，各級聯模塊的I/O通道相互隔離、獨立采樣，模擬量控制回路周期為50ms，數字量控制回路周期為50ms，即控制器之間I/O通道數據同步時間為50ms。

以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。