一种可自动组网的高速总线通信方法与流程 专利技术说明

电子通信装置的制造及其应用技术1.本发明涉及一种高速总线通信方法，尤其涉及一种可自动组网的高速总线通信方法。背景技术：2.随着科技的进步与发展，建设无人工厂是时代发展的潮流。实现智能制造的主要方式是通过各种自动化设备去替代原本人工或半人工的工作，以实现自动化生产。3.工业自动化设备一般由控制元件，动力传动元件，检测传感设备等组成，而io设备则属于其中的检测传感设备，是自动化设备中的重要组成设备。传统io模块一般集成在控制系统中，由控制系统进行集中调度，方便使用。但是此类io实现方式不利于扩展与维护，一旦出现部分io损坏，则需要更换整个控制设备，维护成本极高。4.基于此问题，近年来分布式io模块的概念正在兴起，并得到了重大发展。分布式io模块是io模块与控制系统分离，可以方便的装配到设备的各个地方，方便接线，而且当其中某个模块损坏时，只需要更换该模块即可，不影响其他使用。目前在西门子，欧姆龙等厂家的分布式io已得到广泛使用，分布式io模块的一大技术难点是如何设计一种高效的内部总线通信机制。5.传统现场总线有modbus-rtu，modbus-tcp，canopen，工业以太网ethercat以及profinet等，其中modbus-rtu是基于rs485的通信协议，而modbus-tcp是基于以太网的通信协议，这两种通信协议均需要手动设置站点，在分布式io设备上不适用。canopen是基于can总线的一种通信方式，can总线通信速率最高1m，将影响分布式io模块的性能，也不能很好的应用在分布式io上。工业以太网ethercat与profinet可实现站点自动编址，并且通信速率可达100m，性能上满足分布式io设备的需求，但是工业以太网的实施难度大，实现成本高，也不合适在分布式io模块上应用。技术实现要素：6.为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种可自动组网的高速总线通信方法。7.为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种可自动组网的高速总线通信方法，建立主站与各从站形成依次首尾连接关系的通信总线，通过通信总线使主站依次对从站进行编址；编址完成后，主站获取每个从站的类型信息并根据从站类型进行自动组网。8.进一步地，主站通过通信总线依次对从站进行编址的过程为：9.主站设置编址地址的初始值，主站输出主站控制信号，从站接收到主站控制信号时启动通信，主站发送广播指令，从站接收到广播指令后返回应答，当主站接收到应答后，主站发送编址指令将当前编址地址下发至从站，从站接收到编址指令后将本机地址设置为主站的编址地址；主站将自身的编址地址加一，主站再次输出主站控制信号，并重新发送广播指令，已编址地址的从站不回复广播指令和编址指令，未编址地址的从站返回应答，依次实施，直到所有从站编址完成。10.进一步地，主站获取每个从站的类型信息并根据从站类型进行自动组网的过程为：11.当所有从站编址完成后，主站通过节点寻址的方式，获取每个从站的信息，根据每个从站的类型配置从站的配置参数和过程数据，当完成所有从站的参数配置后，主站发送状态切换指令，将所有从站设置为正常运行状态，从站自动上传自身功能数据，主站实现与从站进行数据交互。12.进一步地，主站根据预设配置自动设置从站的过程数据以方便配置从站模块不同功能。13.进一步地，主站输出的主站控制信号从通信总线的控制信号输出线所输出，从站自动上传自身功能数据从通信总线的控制信号输入线所输入。14.进一步地，主站及从站进入正常运行状态时，由主站发送通信指令，发送完毕后，经过一定延时，主站输出同步脉冲，从站接收到同步脉冲后，处理主站发送的数据并处理从站自身功能数据，各个从站根据同步脉冲调整自身的时钟以使各个从站同步于主站。15.进一步地，主站通过一个物理通信总线发送广播指令、编址指令以及状态切换指令；从站通过另一个物理通信总线返回应答对应主站发送的广播指令、编址指令以及状态切换指令。16.进一步地，物理通信总线均采用rs485总线。17.进一步地，物理通信总线均采用rs485总线can总线。18.进一步地，物理通信总线均采用以太网。19.本发明公开了一种可自动组网的高速总线通信方法，是一种可自动组网的高速总线技术，本技术可实现从模块自动站点分配，无需外部设置，并根据从站类型自动组网，同时可应用在不同物理层通信上，其中采用rs485进行物理层通信时，通信速率可达10m，实现高速数据通信，速率满足分布式io模块使用，实现方式与成本与工业以太网相比都有很大优势，本技术还提供了总线同步机制，可实现运动控制等复杂应用。附图说明20.图1为本发明的可自动组网的高速总线通信原理图。21.图2为本发明的可自动组网的高速总线通信流程图。具体实施方式22.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。23.本实施例中，提供了可自动组网的高速总线通信的方案，其可实现主机对从机进行站点自动分配，无需外部设置，并且可自动获取接入从机信息，实现自动组网，同时可运行于不同物理层，实现高速数据通信。其基本思路概括为为：设计一种可自动编址电路，主站依次对从站编址，编址完成后主站获取从站信息，根据从站类型进行配置，配置完成后，主站下发状态切换指令，从站进入过程数据通信状态，从站自动上传本机过程数据，主站依次解析各个从站数据。24.具体的，如图1所示，通信总线包括两根通信线rs485+和rs485-)，一根同步信号线sync，一根控制信号输入线sig-in，一根控制信号输出线sig-out，一根供电线vcc以及接地线gnd，通信总线使主站与各从站形成依次首尾连接关系。其中，主站输出的主站控制信号从通信总线的控制信号输出线所输出，从站自动上传自身功能数据从通信总线的通信线rs485+和rs485-输入。主站及从站进入正常运行状态时，由主站发送通信指令，发送完毕后，经过一定延时，主站输出同步脉冲，从站接收到同步脉冲后，处理主站发送的数据并处理从站自身功能数据，各个从站根据同步脉冲调整自身的时钟以使各个从站同步于主站。主站通过通信信号线rs485+和rs485-发送广播指令、编址指令以及状态切换指令；从站通过通信信号线rs485+和rs485-返回应答对应主站发送的广播指令、编址指令以及状态切换指令。25.编址流程如下，如图2所示，开始后，主站初始设定编址地址id_slave，主站从控制信号输出线sig-out输出主站控制信号，从站接收到主站控制信号时启动通信，主站发送广播指令bcm，从站接收到广播指令后返回应答，当主站接收到应答后，主站发送编址指令将当前编址地址下发至从站，从站接收到编址指令后将本机地址设置为主站的编址地址；主站将自身的编址地址id_slave设置为id_slave+1，主站再次输出主站控制信号，并重新发送广播指令，已编址地址的从站不回复广播指令和编址指令，未编址地址的从站返回应答，依次实施，直到所有从站编址完成。26.当所有从站编址完成后，主站通过节点寻址的方式，获取每个从站的信息，根据每个从站的类型配置从站的运行参数run_data，包括配置参数和过程数据，主站根据预设配置自动设置从站的过程数据以方便配置从站模块不同功能。当完成所有从站的参数配置后，主站发送状态切换指令，将所有从站设置为正常运行状态，从站自动上传自身功能数据，组网完成，主站实现与从站进行数据交互。27.在其中一个实施例上，物理通信总线均采用rs485总线，经过实测应用本技术，在带有32个分布式io系统中，从站组网完成时间在5s以内，组网成功率100％，在以rs485作为通信介质时，32个io模块的数据刷新时间可在100us以内，满足高性能分布式io的应用场景。28.在另一个实施例上，物理通信总线均采用can总线或以太网。29.综上所述，本发明公开了一种可自动组网的高速总线通信方法，是一种可自动组网的高速总线技术，本技术可实现从模块自动站点分配，无需外部设置，并根据从站类型自动组网，同时可应用在不同物理层通信上，其中采用rs485进行物理层通信时，通信速率可达10m，实现高速数据通信，速率满足分布式io模块使用，实现方式与成本与工业以太网相比都有很大优势，本技术还提供了总线同步机制，可实现运动控制等复杂应用。30.上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。









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