本發(fā)明屬于電子電路和工業(yè)控制的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種背板通訊的方法。

背景技術(shù)：

可編程控制器，簡稱PLC(Programmable Logic Controller),是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。PLC，是一種采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

如圖2所示，當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段，完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。

一般PLC主控包含電源及一些數(shù)字量I/O點(diǎn)，但某些時候，由于控制對象控制需求的點(diǎn)數(shù)比較多，PLC主控的I/O點(diǎn)數(shù)不夠，就需要添加擴(kuò)展模塊；或者某些領(lǐng)域需要特定的功能(例如通訊、模擬量采集等)，而這些功能PLC主控不具備，也需要添加這些擴(kuò)展模塊來滿足系統(tǒng)的控制要求。如圖1所示，PLC主控與擴(kuò)展模塊之間采用背板連接線連接，背板連接線包含電源線、通訊線和其它信號線，PLC主控通過電源線給擴(kuò)展模塊供電，通過通訊線與擴(kuò)展模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。背板通訊一共四根信號，其中通訊線兩根，查詢線、回饋線各一根。如圖1所示，背板通訊線采用總線方式連接，所有模塊都連接在一起。查詢線、回饋線采用菊花鏈方式連接，即PLC主控與第1個擴(kuò)展模塊連接在一起，第1個擴(kuò)展模塊與第2個擴(kuò)展模塊連接在一起，PLC主控與第2個擴(kuò)展模塊沒有連接。

背板通訊是一種主從方式的通訊協(xié)議，PLC主控是主站，擴(kuò)展模塊是從站，主站憑借從站地址訪問從站。擴(kuò)展模塊上電后默認(rèn)是沒有從站地址的，PLC主控上電后，會根據(jù)用戶組態(tài)程序?qū)U(kuò)展模塊自動識別，并配置從站地址。待配置成功后，在輸入采樣階段，PLC主控通過背板通訊讀取擴(kuò)展模塊輸入數(shù)據(jù)；在輸出刷新階段，PLC主控通過背板通訊寫擴(kuò)展模塊的輸出數(shù)據(jù)。背板通訊分別占用輸入采樣、輸出刷新的一部分時間，由于擴(kuò)展模塊的數(shù)據(jù)量固定，因此這部分時間基本是固定的，對控制周期(PLC運(yùn)行的三個階段的總時間)造成的抖動較小。但是擴(kuò)展模塊出現(xiàn)故障(比如熱復(fù)位)時，背板通訊會出現(xiàn)通訊超時，此時通訊時間會產(chǎn)生波動(等待通訊超時時間遠(yuǎn)大于正常通訊時間)；另一方面PLC主控會嘗試處理故障，這兩種情況均會對控制周期造成較大抖動，影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種背板通訊的方法,其增加了故障診斷機(jī)制，提高了系統(tǒng)可靠性，智能地處理故障，降低故障處理時長，對系統(tǒng)控制周期影響較小。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：這種背板通訊的方法，PLC主控和擴(kuò)展模塊之間的背板線包括：通訊線、查詢線、回饋線；通訊線是兩根差分通訊線且電氣特性為RS485，通訊線采用總線方式將所有擴(kuò)展模塊都連接在一起；查詢線、回饋線均為單線且電氣特性是對地3.3V，查詢線、回饋線采用菊花鏈方式連接；該方法在兩個相鄰的擴(kuò)展模塊之間新增一根查詢線和一根回饋線，這兩根信號線為兩個相鄰的擴(kuò)展模塊提供這樣一種交互機(jī)制：前級擴(kuò)展模塊通過查詢線訪問后級擴(kuò)展模塊狀態(tài)，后級擴(kuò)展模塊通過回饋線向前級擴(kuò)展模塊應(yīng)答自身狀態(tài)。

由于本發(fā)明在兩個相鄰的擴(kuò)展模塊之間新增一根查詢線和一根回饋線，這兩根信號線為兩個相鄰的擴(kuò)展模塊提供這樣一種交互機(jī)制：前級擴(kuò)展模塊通過查詢線訪問后級擴(kuò)展模塊狀態(tài)，后級擴(kuò)展模塊通過回饋線向前級擴(kuò)展模塊應(yīng)答自身狀態(tài)，因此增加了故障診斷機(jī)制，提高了系統(tǒng)可靠性，智能地處理故障，降低故障處理時長，對系統(tǒng)控制周期影響較小。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的背板通訊的方法的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是PLC主控的主要程序的流程圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的背板通訊的方法的PLC主控輪詢的流程圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的背板通訊的方法的故障處理的流程圖。

具體實(shí)施方式

這種背板通訊的方法，PLC主控和擴(kuò)展模塊之間的背板線包括：通訊線、查詢線、回饋線；通訊線是兩根差分通訊線且電氣特性為RS485，通訊線采用總線方式將所有擴(kuò)展模塊都連接在一起；查詢線、回饋線均為單線且電氣特性是對地3.3V，查詢線、回饋線采用菊花鏈方式連接；該方法在兩個相鄰的擴(kuò)展模塊之間新增一根查詢線和一根回饋線，這兩根信號線為兩個相鄰的擴(kuò)展模塊提供這樣一種交互機(jī)制：前級擴(kuò)展模塊通過查詢線訪問后級擴(kuò)展模塊狀態(tài)，后級擴(kuò)展模塊通過回饋線向前級擴(kuò)展模塊應(yīng)答自身狀態(tài)。

由于本發(fā)明在兩個相鄰的擴(kuò)展模塊之間新增一根查詢線和一根回饋線，這兩根信號線為兩個相鄰的擴(kuò)展模塊提供這樣一種交互機(jī)制：前級擴(kuò)展模塊通過查詢線訪問后級擴(kuò)展模塊狀態(tài)，后級擴(kuò)展模塊通過回饋線向前級擴(kuò)展模塊應(yīng)答自身狀態(tài)，因此增加了故障診斷機(jī)制，提高了系統(tǒng)可靠性，智能地處理故障，降低故障處理時長，對系統(tǒng)控制周期影響較小。

另外，如圖3所示，每一個PLC運(yùn)算周期，PLC主控會判斷是否有擴(kuò)展模塊。若有則依次對擴(kuò)展模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)輪詢，直到最后一個擴(kuò)展模塊結(jié)束。

若已知模塊存在故障，則跳過對其輪詢，以此減少對其它模塊的影響。

在每一個PLC運(yùn)算周期，PLC主控會進(jìn)行故障處理流程。故障分為兩類，一是通訊故障，二是模塊故障。

通訊故障可以在PLC主控通訊訪問時檢測。通訊故障一般可能是通訊數(shù)據(jù)錯誤，由于通訊時周期進(jìn)行的，干擾去除后即可恢復(fù)正常。

模塊故障可以在PLC主控通過訪問其前一級模塊數(shù)據(jù)時檢測。模塊故障一般可能是硬件芯片故障、代碼跑飛等，因此模塊故障同時會造成通訊故障。一般等到擴(kuò)展模塊熱復(fù)位后，PLC主控通過重新配置擴(kuò)展模塊，可以恢復(fù)正常。

該方法的PLC主控輪詢包括以下步驟：

(1)開始；

(2)PLC主控判斷是否存在擴(kuò)展模塊，是則執(zhí)行步驟(3)，否則執(zhí)行步驟(6)；

(3)判斷該擴(kuò)展模塊是否存在模塊故障，是則執(zhí)行步驟(5)，否則執(zhí)行步驟(4)；

(4)訪問該擴(kuò)展模塊；

(5)判斷該擴(kuò)展模塊是否為最后一個擴(kuò)展模塊，是則執(zhí)行步驟(6)，否則執(zhí)行步驟(3)；

(6)結(jié)束。

另外，如圖4所示，在每一個PLC運(yùn)算周期，PLC主控會判斷是否有擴(kuò)展模塊發(fā)生故障，若有通訊故障則進(jìn)一步判斷是否有模塊故障，若無模塊故障則進(jìn)行故障處理，否則退出故障處理流程。

為使得故障處理流程對控制周期影響最小，即使有多個擴(kuò)展模塊同時故障，每一個運(yùn)算周期最多只嘗試處理一個擴(kuò)展模塊的故障。

在某個擴(kuò)展模塊存在模塊故障時，其通訊故障也無法恢復(fù)。因此某個擴(kuò)展模塊存在模塊故障時，PLC主控也不會嘗試處理該擴(kuò)展模塊的故障，這樣極大地減小了故障對于系統(tǒng)控制周期的影響。

該方法的故障處理包括以下步驟：

(a)開始；

(b)判斷擴(kuò)展模塊的故障是否為通訊故障，是則執(zhí)行步驟(c)，否則執(zhí)行步驟(e)；

(c)判斷擴(kuò)展模塊的故障是否為模塊故障，是則執(zhí)行步驟(e)，否則執(zhí)行步驟(d)；

(d)對該擴(kuò)展模塊的故障進(jìn)行處理；

(e)結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果如下：

1.新增故障診斷機(jī)制，增加系統(tǒng)可靠性；

2.可以智能地處理故障，降低故障處理時長，對系統(tǒng)控制周期影響較小。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。