本發(fā)明涉及工業(yè)控制領(lǐng)域，具體的說，是一種基于無線方式擴展plc的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用中，plc（programmablelogiccontroller，可編程邏輯控制器）都是基于有線的方式進行io或其他擴展（如附圖1所示），通過總線背板或接插件，擴展模塊跟cpu（中央處理單元）模塊進行連接。通過有線連接，cpu模塊可以獲取io擴展模塊的輸入值，同時可以向io擴展模塊發(fā)送輸出指令。cpu模塊也可以通過有線連接擴展自身的通信能力，實現(xiàn)跟其他現(xiàn)場設(shè)備的互聯(lián)與通信。有線擴展決定了所有擴展模塊（包括io擴展模塊與通信擴展模塊）必須按照一定順序連接。背板總線或接插件的長度限制了在一定空間內(nèi)可以連接的擴展模塊的數(shù)量。有線擴展以后，其維護與檢修也相當復雜。同時因為背板總線與接插件需要通過金屬針腳連接，導致數(shù)據(jù)傳輸速率受限。同時，背板總線與接插件的應(yīng)用導致plc與擴展模塊的本地連接外露，使plc與擴展模塊相應(yīng)的emc（電磁兼容）特性惡化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于無線方式擴展plc的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中采用有線方式擴展plc中擴展模塊的數(shù)量、連接順序和數(shù)據(jù)傳輸速率受到限制的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于無線方式擴展plc的方法，包括以下步驟：

s1）將帶有無線通信功能的擴展模塊與上位機建立組態(tài)；

s2）將所述擴展模塊與plc采用無線連接方式連接；

s3）所述plc向擴展模塊發(fā)出控制指令，用于控制擴展模塊的輸入輸出操作，如果未找到對應(yīng)的擴展模塊，則plc自身面板上的尋徑按鈕被按下，plc發(fā)出尋徑信號；

s4）被尋徑的擴展模塊收到尋徑信號后作出響應(yīng)，并與plc建立通信。

擴展模塊與上位機建立組態(tài)之后，用戶通過上位機設(shè)置擴展模塊的參數(shù)，使擴展模塊可以與plc正常交互。擴展模塊采用無線方式與plc連接，背板總線與接插件不再需要通過金屬針腳連接，因此擴展模塊的數(shù)據(jù)傳輸速率不受限制，plc向擴展模塊發(fā)送控制指令，控制擴展模塊的輸入輸出操作。當未尋找到對應(yīng)的擴展模塊時，用戶按下plc自身面板上的尋徑按鈕，plc發(fā)出尋徑信號，被尋徑的擴展模塊收到尋徑信號時作出響應(yīng)，與plc建立通信，解決擴展模塊在組態(tài)中地址分配不準確導致無法接受plc的控制指令的問題。

進一步的優(yōu)選，所述步驟s1）具體包括：

s1.1）擴展模塊連接上位機,所述上位機安裝有組態(tài)軟件；

s1.2）所述上位機發(fā)出尋徑信號；

s1.3）被尋徑的擴展模塊響應(yīng)上位機的尋徑信號，用于提示用戶定位被尋徑的擴展模塊；

s1.4）用戶按下所述擴展模塊上的響應(yīng)按鈕，擴展模塊將用戶按下響應(yīng)按鈕的次數(shù)和身份標識符發(fā)送給上位機的組態(tài)軟件，所述身份標識符是擴展模塊自身面板上的撥碼開關(guān)與設(shè)備名稱組合生成，用于唯一識別擴展模塊；

s1.5）上位機生成所述擴展模塊的電子格式的標識符；

s1.6）用戶通過上位機的組態(tài)軟件檢查擴展模塊的配置并設(shè)置參數(shù)，完成組態(tài)。

擴展模塊連接上位機時，與組態(tài)軟件通信，上位機發(fā)出組態(tài)請求并發(fā)送尋徑信號，擴展模塊收到尋徑信號時，通過按下自身面板上的響應(yīng)按鈕響應(yīng)上位機的尋徑信號，并將身份標識符發(fā)送給上位機，用于上位機對擴展模塊進行定位和確認。

進一步的優(yōu)選，所述步驟s3）具體包括：plc自身面板上設(shè)置的尋徑按鈕被按下時，plc周期性的依次對每個擴展模塊發(fā)出尋徑信號，同時依次閃爍自身面板上的擴展模塊標識led，用于指示當前被尋徑的擴展模塊。

plc自身面板上的擴展模塊標識led為多個，每一個led的閃爍用于指示當前被尋徑的不同的擴展模塊，通過增加led的數(shù)量，可以同時指示更多的被尋徑的擴展模塊，因此擴展模塊的數(shù)量不受限制。

進一步的優(yōu)選，所述步驟s2）中的無線連接方式為近場通信nfc或超寬帶通信uwb。

通過近場通信nfc或超寬帶通信uwb的無線技術(shù)實現(xiàn)plc與擴展模塊互聯(lián)的方法，打破有線方式的安裝限制，提高數(shù)據(jù)傳輸速率，實現(xiàn)了高速率，大帶寬的連接，使plc與擴展模塊的連接更加靈活、易于維護，同時具有更好的emc特性。

進一步的優(yōu)選，所述plc（1）還無線連接有一個或多個plc（1），所述擴展模塊（2）還無線連接或有線連接有一個或多個擴展模塊（2）。

plc可以通過無線連接實現(xiàn)與其他plc數(shù)據(jù)互連和擴展，增加plc可連接的擴展模塊的數(shù)量。具有無線通信功能的擴展模塊無線連接或有線連接與其他擴展模塊互連或擴展，增加plc可連接的擴展模塊的數(shù)量，擴大了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。通過這樣的方式，plc可以與其他不支持無線連接或與自身有線通信協(xié)議不一致的擴展模塊或人機界面實現(xiàn)互連。

進一步的優(yōu)選，所述尋徑信號采用廣播的方式發(fā)送。

在擴展模塊的地址沒有配置正確時，通過廣播的方式發(fā)送尋徑信號，方便找到對應(yīng)的擴展模塊。

進一步的優(yōu)選，所述控制指令采用單播的方式發(fā)送。

采用單播的方式發(fā)送控制指令，減少對其他擴展模塊的干擾。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：

（1）plc與擴展模塊采用近場通信nfc或超寬帶uwb的無線連接方式，有效打破傳統(tǒng)的有線方式連接plc與擴展模塊的結(jié)構(gòu)限制，賦予用戶極大的靈活性與設(shè)備可維護性。提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，擴大了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，增加了可連接的擴展模塊數(shù)，避免了plc與擴展模塊的有線連接導致的emc特性惡化。

（2）擴展模塊通過與電子格式的標識符對應(yīng)的身份標識符，現(xiàn)場維護人員可以通過觀察撥碼開關(guān)的值，唯一的確定擴展模塊而不需要連接上位機進行定位。

（3）本發(fā)明中利用擴展模塊標識led的閃爍和用戶按下響應(yīng)按鈕的次數(shù)來確定被尋徑的擴展模塊的方式，方便上位機與plc可以在復雜的環(huán)境中快速有效的搜尋到目標擴展模塊，解決了無線方式擴展plc的定位復雜、易出錯的問題。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中plc與擴展模塊的連接示意圖；

圖2為本發(fā)明中plc與擴展模塊的連接示意圖；

圖3為plc自身面板的示意圖；

圖4為擴展模塊自身面板的示意圖；

圖5為擴展模塊啟動與尋徑的流程圖；

圖6為plc的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；

圖7為擴展模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；

其中1-plc；2-擴展模塊；11-尋徑按鈕；12-擴展模塊標識led；21-響應(yīng)按鈕；22-擴展模塊led；23-撥碼開關(guān)。

具體實施方式

首先在對本發(fā)明的具體實施例作詳細介紹之前，對本文涉及的名詞給予解釋：

plc:可編程邏輯控制器；

nfc：近場通信（nearfieldcommunication），其基礎(chǔ)是rfid及互連技術(shù)，是一種短距高頻的無線電技術(shù)；

uwb：超寬帶通信（ultrawideband）技術(shù)是一種新型的無線通信技術(shù)。它通過對具有很陡上升和下降時間的沖激脈沖進行直接調(diào)制，使信號具有g(shù)hz量級的帶寬；

組態(tài)：組態(tài)是一個自動化行業(yè)的專業(yè)名詞。含義是系統(tǒng)配置，專指自動化系統(tǒng)各個組件信息的設(shè)置。通常是由安裝在上位機上的組態(tài)軟件實施。組態(tài)軟件會負責檢測各個自動化子系統(tǒng)的配置情況，根據(jù)其情況設(shè)置相關(guān)參數(shù)，使其能正確的交互。之后自動化系統(tǒng)就能根據(jù)設(shè)置（組態(tài)）好的參數(shù)自動運行；

擴展模塊：包括io擴展模塊、通信擴展模塊和人機界面模塊。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1：

結(jié)合附圖1-4、圖6和圖7所示，一種基于無線方式擴展plc的方法，包括以下步驟：

s1）將帶有無線通信功能的擴展模塊（2）與上位機建立組態(tài)；

s2）將所述擴展模塊（2）與plc（1）采用無線連接方式連接；

s3）所述plc（1）向擴展模塊（2）發(fā)出控制指令，用于控制擴展模塊（2）的輸入輸出操作，如果未找到對應(yīng)的擴展模塊（2），則plc（1）自身面板上的尋徑按鈕（11）被按下,plc（1）發(fā)出尋徑信號；

s4）被尋徑的擴展模塊（2）收到尋徑信號后作出響應(yīng)，并與plc（1）建立通信。

擴展模塊（2）與上位機建立組態(tài)之后，通過上位機設(shè)置擴展模塊（2）的參數(shù)，使擴展模塊（2）可以與plc（1）正常的交互。擴展模塊（2）采用無線方式與plc（1）連接，擴展模塊（2）與plc（1）通過無線的方式進行通信，背板總線與接插件不再需要通過金屬針腳連接，因此擴展模塊（2）的數(shù)據(jù)傳輸速率不受限制，plc（1）向擴展模塊（2）發(fā)送控制指令，當未尋找到對應(yīng)的擴展模塊（2）時，plc（1）發(fā)出尋徑信號，被尋徑的擴展模塊（2）收到尋徑信號時作出響應(yīng)，并與plc（1）建立通信。因此，既實現(xiàn)了plc（1）與擴展模塊（2）之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，又解決了擴展模塊（2）在組態(tài)中地址分配不準確導致無法接受plc（1）的控制指令的問題。

實施例2：

在實施例1的基礎(chǔ)上，結(jié)合附圖1-7所示，所述步驟s1）具體包括：

s1.1）擴展模塊（2）連接上位機,所述上位機安裝有組態(tài)軟件；

s1.2）所述上位機發(fā)出尋徑信號；

s1.3）被尋徑的擴展模塊（2）響應(yīng)上位機的尋徑信號，用于提示用戶定位被尋徑的擴展模塊（2）；

s1.4）用戶按下所述擴展模塊（2）上的響應(yīng)按鈕（21），擴展模塊（2）將用戶按下響應(yīng)按鈕（21）的次數(shù)和身份標識符發(fā)送給上位機的組態(tài)軟件，所述身份標識符是擴展模塊（2）自身面板上的撥碼開關(guān)（23）與設(shè)備名稱組合生成，用于唯一識別擴展模塊（2）；

s1.5）上位機生成所述擴展模塊（2）的電子格式的標識符；

s1.6）用戶通過上位機的組態(tài)軟件檢查擴展模塊（2）的配置并設(shè)置參數(shù)，完成組態(tài)。

擴展模塊（2）連接上位機時，通過閃爍擴展模塊led（22）中的紅色led表示未組態(tài)；上位機通過組態(tài)軟件發(fā)出組態(tài)請求，并發(fā)送尋徑信號，尋徑信號里面帶有擴展模塊（2）的標識符，擴展模塊（2）識別包含有自身標識符的尋徑信號時閃爍擴展模塊led（22）中的白色led，用于提示用戶被尋徑的擴展模塊（2），避免擴展模塊（2）在組態(tài)過程中無法準確定位而出錯，因此可以準確的定位被尋徑的擴展模塊（2）。用戶需要按下擴展模塊（2）自身面板上的響應(yīng)按鈕（21）以響應(yīng)上位機組態(tài)請求。在組態(tài)過程中，擴展模塊（2）將用戶連續(xù)按下響應(yīng)按鈕（21）的次數(shù)發(fā)送給組態(tài)軟件，組態(tài)軟件將其顯示給組態(tài)的工作人員，這樣不論在遠程或者附近，都可以準確定位擴展模塊（2）。擴展模塊（2）與上位機組態(tài)完成，此時，白色led常亮，不再閃爍，并將自身面板上的響應(yīng)按鈕（21）被連續(xù)按下的次數(shù)和身份標識符，發(fā)送給上位機，用于上位機對擴展模塊（2）進行定位和確認。值得說明的是，在組態(tài)過程中，擴展模塊（2）都會被分配一個設(shè)備名稱，結(jié)合擴展模塊（2）自身面板上的撥碼開關(guān)（23）的值，組合生成一個唯一的全網(wǎng)標識符即身份標識符。如果身份標識符不唯一，組態(tài)將不能成功，系統(tǒng)不會運行。

實施例3：

在實施例1的基礎(chǔ)上，結(jié)合附圖1-7所示，所述步驟s3）具體包括：plc（1）自身面板上設(shè)置的尋徑按鈕（11）被按下時，plc（1）周期性的依次對每個擴展模塊（2）發(fā)出尋徑信號，同時依次閃爍自身面板上的擴展模塊標識led（12），用于指示當前被尋徑的擴展模塊（2）。

plc（1）自身面板上的擴展模塊標識led（12）有多個，每一個led的閃爍用于指示一個當前被尋徑的擴展模塊（2），通過增加led的數(shù)量，可以同時指示更多的被尋徑的擴展模塊（2），因此擴展模塊（2）的數(shù)量不受限制。

實施例4：

在實施例1的基礎(chǔ)上，結(jié)合附圖1-7所示，所述步驟s2）中的無線連接方式為近場通信nfc或超寬帶通信uwb。通過近場通信nfc或超寬帶通信uwb的無線技術(shù)實現(xiàn)plc（1）與擴展模塊（2）互連的方法，以打破有線方式的安裝限制，提高數(shù)據(jù)傳輸速率，實現(xiàn)了高速率，大帶寬的連接，使plc（1）與擴展模塊（2）的連接更加靈活、易于維護，同時具有更好的emc特性。

進一步的優(yōu)選，所述plc（1）還無線連接有一個或多個plc（1），所述擴展模塊（2）還無線連接或有線連接有一個或多個擴展模塊（2）。

plc（1）可以通過無線連接實現(xiàn)與其他plc（1）數(shù)據(jù)互連和擴展，增加plc（1）可連接的擴展模塊（2）的數(shù)量。具有無線通信功能的擴展模塊（2）無線連接或有線連接與其他擴展模塊（2）互連或擴展，增加plc（1）可連接的擴展模塊（2）的數(shù)量，擴大了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。通過這樣的方式，plc（1）可以與其他不支持無線連接或與自身有線通信協(xié)議不一致的擴展模塊（2）或人機界面實現(xiàn)互連。

實施例5：

在以上實施例的基礎(chǔ)上，結(jié)合附圖1-7所示，所述尋徑信號采用廣播的方式發(fā)送。在擴展模塊（2）的地址沒有配置正確時，通過廣播的方式發(fā)送尋徑信號，尋徑信號帶有被尋徑擴展模塊（2）的電子格式的標識符，方便找到被尋徑的擴展模塊（2）。

進一步的優(yōu)選，所述控制指令采用單播的方式發(fā)送。采用單播的方式發(fā)送控制指令，減少對其他擴展模塊（2）的干擾。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。