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

背景技術(shù)：

現(xiàn)在的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，plc（programmablelogiccontroller，可編程邏輯控制器）都是基于有線的方式進(jìn)行io或其他擴(kuò)展（如附圖1所示），通過(guò)總線背板或接插件，擴(kuò)展模塊跟cpu（中央處理單元）模塊進(jìn)行連接。通過(guò)有線連接，cpu模塊可以獲取io擴(kuò)展模塊的輸入值，同時(shí)可以向io擴(kuò)展模塊發(fā)送輸出指令。cpu模塊也可以通過(guò)有線連接擴(kuò)展自身的通信能力，實(shí)現(xiàn)跟其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互聯(lián)與通信。有線擴(kuò)展決定了所有擴(kuò)展模塊（包括io擴(kuò)展模塊與通信擴(kuò)展模塊）必須按照一定順序連接。背板總線或接插件的長(zhǎng)度限制了在一定空間內(nèi)可以連接的擴(kuò)展模塊的數(shù)量。有線擴(kuò)展以后，其維護(hù)與檢修也相當(dāng)復(fù)雜。同時(shí)因?yàn)楸嘲蹇偩€與接插件需要通過(guò)金屬針腳連接，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸速率受限。同時(shí)，背板總線與接插件的應(yīng)用導(dǎo)致plc與擴(kuò)展模塊的本地連接外露，使plc與擴(kuò)展模塊相應(yīng)的emc（電磁兼容）特性惡化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于無(wú)線方式擴(kuò)展plc的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中采用有線方式擴(kuò)展plc中擴(kuò)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(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于無(wú)線方式擴(kuò)展plc的方法，包括以下步驟：

s1）將帶有無(wú)線通信功能的擴(kuò)展模塊與上位機(jī)建立組態(tài)；

s2）將所述擴(kuò)展模塊與plc采用無(wú)線連接方式連接；

s3）所述plc向擴(kuò)展模塊發(fā)出控制指令，用于控制擴(kuò)展模塊的輸入輸出操作，如果未找到對(duì)應(yīng)的擴(kuò)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(hào)；

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

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

進(jìn)一步的優(yōu)選，所述步驟s1）具體包括：

s1.1）擴(kuò)展模塊連接上位機(jī),所述上位機(jī)安裝有組態(tài)軟件；

s1.2）所述上位機(jī)發(fā)出尋徑信號(hào)；

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

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

s1.5）上位機(jī)生成所述擴(kuò)展模塊的電子格式的標(biāo)識(shí)符；

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

擴(kuò)展模塊連接上位機(jī)時(shí)，與組態(tài)軟件通信，上位機(jī)發(fā)出組態(tài)請(qǐng)求并發(fā)送尋徑信號(hào)，擴(kuò)展模塊收到尋徑信號(hào)時(shí)，通過(guò)按下自身面板上的響應(yīng)按鈕響應(yīng)上位機(jī)的尋徑信號(hào)，并將身份標(biāo)識(shí)符發(fā)送給上位機(jī)，用于上位機(jī)對(duì)擴(kuò)展模塊進(jìn)行定位和確認(rèn)。

進(jìn)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(shí)，plc周期性的依次對(duì)每個(gè)擴(kuò)展模塊發(fā)出尋徑信號(hào)，同時(shí)依次閃爍自身面板上的擴(kuò)展模塊標(biāo)識(shí)led，用于指示當(dāng)前被尋徑的擴(kuò)展模塊。

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

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

通過(guò)近場(chǎng)通信nfc或超寬帶通信uwb的無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)plc與擴(kuò)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(shí)現(xiàn)了高速率，大帶寬的連接，使plc與擴(kuò)展模塊的連接更加靈活、易于維護(hù)，同時(shí)具有更好的emc特性。

進(jìn)一步的優(yōu)選，所述plc（1）還無(wú)線連接有一個(gè)或多個(gè)plc（1），所述擴(kuò)展模塊（2）還無(wú)線連接或有線連接有一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展模塊（2）。

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

進(jìn)一步的優(yōu)選，所述尋徑信號(hào)采用廣播的方式發(fā)送。

在擴(kuò)展模塊的地址沒(méi)有配置正確時(shí)，通過(guò)廣播的方式發(fā)送尋徑信號(hào)，方便找到對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展模塊。

進(jìn)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(duì)其他擴(kuò)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(diǎn)及有益效果：

（1）plc與擴(kuò)展模塊采用近場(chǎng)通信nfc或超寬帶uwb的無(wú)線連接方式，有效打破傳統(tǒng)的有線方式連接plc與擴(kuò)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(hù)性。提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，增加了可連接的擴(kuò)展模塊數(shù)，避免了plc與擴(kuò)展模塊的有線連接導(dǎo)致的emc特性惡化。

（2）擴(kuò)展模塊通過(guò)與電子格式的標(biāo)識(shí)符對(duì)應(yīng)的身份標(biāo)識(shí)符，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員可以通過(guò)觀察撥碼開(kāi)關(guān)的值，唯一的確定擴(kuò)展模塊而不需要連接上位機(jī)進(jìn)行定位。

（3）本發(fā)明中利用擴(kuò)展模塊標(biāo)識(shí)led的閃爍和用戶按下響應(yīng)按鈕的次數(shù)來(lái)確定被尋徑的擴(kuò)展模塊的方式，方便上位機(jī)與plc可以在復(fù)雜的環(huán)境中快速有效的搜尋到目標(biāo)擴(kuò)展模塊，解決了無(wú)線方式擴(kuò)展plc的定位復(fù)雜、易出錯(cuò)的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中plc與擴(kuò)展模塊的連接示意圖；

圖2為本發(fā)明中plc與擴(kuò)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(kuò)展模塊自身面板的示意圖；

圖5為擴(kuò)展模塊啟動(dòng)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(kuò)展模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；

其中1-plc；2-擴(kuò)展模塊；11-尋徑按鈕；12-擴(kuò)展模塊標(biāo)識(shí)led；21-響應(yīng)按鈕；22-擴(kuò)展模塊led；23-撥碼開(kāi)關(guān)。

具體實(shí)施方式

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

plc:可編程邏輯控制器；

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

uwb：超寬帶通信（ultrawideband）技術(shù)是一種新型的無(wú)線通信技術(shù)。它通過(guò)對(duì)具有很陡上升和下降時(shí)間的沖激脈沖進(jìn)行直接調(diào)制，使信號(hào)具有g(shù)hz量級(jí)的帶寬；

組態(tài)：組態(tài)是一個(gè)自動(dòng)化行業(yè)的專業(yè)名詞。含義是系統(tǒng)配置，專指自動(dòng)化系統(tǒng)各個(gè)組件信息的設(shè)置。通常是由安裝在上位機(jī)上的組態(tài)軟件實(shí)施。組態(tài)軟件會(huì)負(fù)責(zé)檢測(cè)各個(gè)自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)就能根據(jù)設(shè)置（組態(tài)）好的參數(shù)自動(dòng)運(yùn)行；

擴(kuò)展模塊：包括io擴(kuò)展模塊、通信擴(kuò)展模塊和人機(jī)界面模塊。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

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

s1）將帶有無(wú)線通信功能的擴(kuò)展模塊（2）與上位機(jī)建立組態(tài)；

s2）將所述擴(kuò)展模塊（2）與plc（1）采用無(wú)線連接方式連接；

s3）所述plc（1）向擴(kuò)展模塊（2）發(fā)出控制指令，用于控制擴(kuò)展模塊（2）的輸入輸出操作，如果未找到對(duì)應(yīng)的擴(kuò)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(hào)；

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

擴(kuò)展模塊（2）與上位機(jī)建立組態(tài)之后，通過(guò)上位機(jī)設(shè)置擴(kuò)展模塊（2）的參數(shù)，使擴(kuò)展模塊（2）可以與plc（1）正常的交互。擴(kuò)展模塊（2）采用無(wú)線方式與plc（1）連接，擴(kuò)展模塊（2）與plc（1）通過(guò)無(wú)線的方式進(jìn)行通信，背板總線與接插件不再需要通過(guò)金屬針腳連接，因此擴(kuò)展模塊（2）的數(shù)據(jù)傳輸速率不受限制，plc（1）向擴(kuò)展模塊（2）發(fā)送控制指令，當(dāng)未尋找到對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展模塊（2）時(shí)，plc（1）發(fā)出尋徑信號(hào)，被尋徑的擴(kuò)展模塊（2）收到尋徑信號(hào)時(shí)作出響應(yīng)，并與plc（1）建立通信。因此，既實(shí)現(xiàn)了plc（1）與擴(kuò)展模塊（2）之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，又解決了擴(kuò)展模塊（2）在組態(tài)中地址分配不準(zhǔn)確導(dǎo)致無(wú)法接受plc（1）的控制指令的問(wèn)題。

實(shí)施例2：

在實(shí)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(kuò)展模塊（2）連接上位機(jī),所述上位機(jī)安裝有組態(tài)軟件；

s1.2）所述上位機(jī)發(fā)出尋徑信號(hào)；

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

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

s1.5）上位機(jī)生成所述擴(kuò)展模塊（2）的電子格式的標(biāo)識(shí)符；

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

擴(kuò)展模塊（2）連接上位機(jī)時(shí)，通過(guò)閃爍擴(kuò)展模塊led（22）中的紅色led表示未組態(tài)；上位機(jī)通過(guò)組態(tài)軟件發(fā)出組態(tài)請(qǐng)求，并發(fā)送尋徑信號(hào)，尋徑信號(hào)里面帶有擴(kuò)展模塊（2）的標(biāo)識(shí)符，擴(kuò)展模塊（2）識(shí)別包含有自身標(biāo)識(shí)符的尋徑信號(hào)時(shí)閃爍擴(kuò)展模塊led（22）中的白色led，用于提示用戶被尋徑的擴(kuò)展模塊（2），避免擴(kuò)展模塊（2）在組態(tài)過(guò)程中無(wú)法準(zhǔn)確定位而出錯(cuò)，因此可以準(zhǔn)確的定位被尋徑的擴(kuò)展模塊（2）。用戶需要按下擴(kuò)展模塊（2）自身面板上的響應(yīng)按鈕（21）以響應(yīng)上位機(jī)組態(tài)請(qǐng)求。在組態(tài)過(guò)程中，擴(kuò)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(yuǎn)程或者附近，都可以準(zhǔn)確定位擴(kuò)展模塊（2）。擴(kuò)展模塊（2）與上位機(jī)組態(tài)完成，此時(shí)，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(biāo)識(shí)符，發(fā)送給上位機(jī)，用于上位機(jī)對(duì)擴(kuò)展模塊（2）進(jìn)行定位和確認(rèn)。值得說(shuō)明的是，在組態(tài)過(guò)程中，擴(kuò)展模塊（2）都會(huì)被分配一個(gè)設(shè)備名稱，結(jié)合擴(kuò)展模塊（2）自身面板上的撥碼開(kāi)關(guān)（23）的值，組合生成一個(gè)唯一的全網(wǎng)標(biāo)識(shí)符即身份標(biāo)識(shí)符。如果身份標(biāo)識(shí)符不唯一，組態(tài)將不能成功，系統(tǒng)不會(huì)運(yùn)行。

實(shí)施例3：

在實(shí)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(shí)，plc（1）周期性的依次對(duì)每個(gè)擴(kuò)展模塊（2）發(fā)出尋徑信號(hào)，同時(shí)依次閃爍自身面板上的擴(kuò)展模塊標(biāo)識(shí)led（12），用于指示當(dāng)前被尋徑的擴(kuò)展模塊（2）。

plc（1）自身面板上的擴(kuò)展模塊標(biāo)識(shí)led（12）有多個(gè)，每一個(gè)led的閃爍用于指示一個(gè)當(dāng)前被尋徑的擴(kuò)展模塊（2），通過(guò)增加led的數(shù)量，可以同時(shí)指示更多的被尋徑的擴(kuò)展模塊（2），因此擴(kuò)展模塊（2）的數(shù)量不受限制。

實(shí)施例4：

在實(shí)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(wú)線連接方式為近場(chǎng)通信nfc或超寬帶通信uwb。通過(guò)近場(chǎng)通信nfc或超寬帶通信uwb的無(wú)線技術(shù)實(shí)現(xiàn)plc（1）與擴(kuò)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(shí)現(xiàn)了高速率，大帶寬的連接，使plc（1）與擴(kuò)展模塊（2）的連接更加靈活、易于維護(hù)，同時(shí)具有更好的emc特性。

進(jìn)一步的優(yōu)選，所述plc（1）還無(wú)線連接有一個(gè)或多個(gè)plc（1），所述擴(kuò)展模塊（2）還無(wú)線連接或有線連接有一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展模塊（2）。

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

實(shí)施例5：

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

進(jìn)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(duì)其他擴(kuò)展模塊（2）的干擾。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)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(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。