[发明专利]PLC网络扩展系统

说明书

技术领域

本公开涉及一种PLC（可编程逻辑控制器），尤其涉及一种PLC（可编程逻辑控制器）扩展系统。 

背景技术

尽管过去是通过在常规工业场所的自动化设施中的机器和/或设备的独立操纵来操作工厂系统，但是因为现代化工业变得越来越复杂和多样化，所以近来正在要求系统的改变。也就是说，要求设备完成复杂和多样化的操作，并且因此，已经开发出用于直接控制场所的PLC（可编程逻辑控制器）系统。为解决这些困难，典型地采用了可编程逻辑控制器（PLC）。PLC通常包括基本模块和多种扩展模块。 

也就是说，工业自动化和控制系统是已知的，并且工业自动化和控制系统正用于控制工厂自动化等。这样的系统通常包括协作以监测和控制工序和/或系统（例如制造工序或者机器）的各种构件。典型地可编程控制器是控制系统的核心特征。例如，典型的控制系统包括与传感器、半导体电力电子线路、电源、电动机启动器、继电器等协调的一个或者多个PLC（可编程逻辑控制器）以控制整个关联系统或者工序的特征和动作。在操作中，典型的PLC（可编程逻辑控制器）检查反映被控制工序的状态的一系列输入并且改变影响工序的控制的输出。例如，可编程逻辑控制器可以从传感器接收模拟信号并且根据信号的值以及可编程控制器的存储器中的关联逻辑编程来调整至致动器的输出。 

应用至诸如工业中的工厂设施自动化的各种领域的可编程逻辑控制器（PLC）可以包括基板、电源模块、包括CPU的中央处理单元（CPU）模块、接收从传感器或者开关输入的信号的输入模块、接收从编码器输入的信号的高速计数器模块、将控制信号传输到作为控制对象的电动机或者阀的输出模块、通信模块、比例积分微分（PID）控制模块、定位模块以及其他模块。 

一个基板典型地可以安装有一个电源模块、在由CPU模块和该基板允许范围中的通信模块、输入/输出模块和特殊模块。此外，一个基板可以安装有 一个电源模块，其意味着在基板上可安装的模块数量可以由该电源模块可供给的电力来限制。如图1所示，已提供了一种使用基础基板10和扩展基板11至1N的PLC扩展系统以解决该限制并且以有效地扩展该系统。 

图1图示出根据现有技术的PLC扩展系统。所有的扩展基板使用扩展线缆21、22、23、2N以基础基板10为起点通过菊花链配置连接。如图1所示，PLC网络扩展系统由基板10和互相连接的n个扩展基板11至1N形成。 

根据现有技术的串行线缆型PLC网络扩展系统具有这些优势：总线由线缆直接连接以根据基础基板10的CPU模块直接控制扩展基板11至1N的模块。然而，也存在这样的缺陷：因为连接线缆的限制，所以仅能够近距离控制扩展基板。 

也就是说，因为采用了使用扩展线缆的并行信号发送，所以存在严重的距离上的限制。根据现有技术的扩展线缆由一捆用于发送扩展基板所必需的并行信号的线形成，并且经由线缆发送的并行信号由于电磁问题可能生成距离上的限制。 

伴随现代工业的复杂化以及信息的大容量性质，PLC系统的灵活扩展和计算速度已经变得非常重要。然而，如上所述的根据现有技术的PLC网络扩展系统具有的缺陷在于：存在距离限制，以及因为要求程序员理解该网络所以存在系统安装、设置以及编程的复杂性。另一个缺陷在于：随着系统的扩展，由于主CPU的控制消息而增加了网络负载，这大大降低了基于扫描的控制系统的性能。 

因此，PLC网络扩展系统存在改进的空间。 

发明内容

本公开旨在解决现有技术的上述缺点/问题，因此本发明的特定实施例的目的是提供一种没有距离限制的PLC网络扩展系统。 

本发明的另一个目的是提供一种具有最好和最佳的资源使用率以及性能的PLC网络扩展系统。 

在本公开的一个总体方案中，提供了一种PLC（可编程逻辑控制器）网络扩展系统，其中基础基板和多个扩展基板经由网络线缆并行地连接，其中所述基础基板包括用于生成用来控制所述多个扩展基板的控制数据的控制器，以及使用控制数据生成网络帧并且经由所述网络线缆将所述网络帧发送 给所述多个扩展基板中的第一扩展基板的扩展管理器单元，其中所述多个扩展基板中的每一个扩展基板包括从接收到的所述网络帧中提取控制数据以基于所述控制数据来控制预安装模块的扩展驱动器单元，其中所述第一扩展基板接收来自所述扩展管理器单元的网络帧以将所述网络帧发送给所述并行连接的所述多个扩展基板，其中并行连接的所述多个扩展基板相继发送所述网络帧，并且其中已经接收到所述网络帧的第二扩展基板最终将所述网络帧发送给所述扩展管理器单元。