[发明专利]一种控制器扩展总线装置

说明书

本发明公开了一种控制器扩展总线装置，包括主控模块、控制器扩展总线和多个扩展模块，所述的控制器扩展总线由RS485总线、SPI总线和快速保护线组成，所述的主控模块与扩展模块均通过总线隔离装置与控制器扩展总线连接，所述的总线隔离装置包括微控制器、RS485通信通路、SPI通信通路、快速保护通信通路和总线隔离器；本发明提高了控制器的扩展能力和通信速率、简化底板总线复杂度、提高了总线抗干扰能力，且成本低，易于实现。

技术领域

本发明属于自动化控制领域，尤其涉及PLC、工业控制器等控制装置的扩展总线装置。

背景技术

随着工业控制的发展，其对自动化水平要求也越来越高，这就导致越来越多的控制、采样信号等信号需要连至控制器。所以就要求控制器有很好的扩展性和更高的传输速率，以适应更多的场合。其中比较具有代表性的就是PLC（Programming LogicController）。

但目前众多的PLC扩展总线中都存在各自的问题：基于标准SPI的扩展方式中，一方面总线容易受干扰，另一方面每个模块对应一个片选使得总线复杂，扩展性受一定影响；基于CAN、I₂C等总线的通信速率又不够；基于CPLD等自定义协议，一方面成本较高，另一方面协议完整性很难保证，当系统出现故障时也很难实现快速保护。

且目前的多种总线中并不能保证数据的实时性，所以其不能用于实时控制。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明提出了一种控制器扩展总线装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种控制器扩展总线装置，包括主控模块和通过控制器扩展总线与主控模块连接的多个扩展模块，多个扩展模块通过连接总线并联在控制器扩展总线上，实现与主控模块的电气连接，所述的控制器扩展总线由RS485总线、SPI总线和快速保护线组成，所述的主控模块与扩展模块均通过总线隔离装置与控制器扩展总线连接，扩展模块在发送数据时将总线隔离装置设为发送模式，在数据交互完成后将总线隔离装置设为接收模式，避免对总线产生影响，所述的总线隔离装置包括微控制器以及通过RS485通信通路、SPI通信通路和快速保护通信通路与微控制器连接的总线隔离器，所述的总线隔离器通过隔离芯片控制RS485总线、SPI总线和快速保护线的收发状态，屏蔽各个扩展模块对RS485总线、SPI总线和快速保护线的干扰，同时将SPI总线的单端信号转换成差分信号，以提高通信速率和抗干扰能力。

所述的一种控制器扩展总线装置，其RS485总线工作时以主控模块做主处理器，用于传输低速数据，并控制扩展模块的SPI片选信号，当片选信号为低电平时表示总线占用，片选信号为高电平时表示总线空闲，当某一模块作为从处理器发送数据时，将总线的片选信号电平拉低，否则拉高。

所述的一种控制器扩展总线装置，其SPI总线用于传输高速数据，工作时扩展模块SPI做主处理器，主控模块SPI做从处理器，其片选输出可采用RS485指令控制，也可采用令牌环控制方式。

所述的一种控制器扩展总线装置，其快速保护线默认为高电平，当系统中任一扩展模块出现严重故障，检测到故障信号时，将其快速保护线的电平拉低并通知主控模块进行保护动作，主控模块检测到低电平时进入保护模式，可实现控制系统的快速保护。

所述的一种控制器扩展总线装置，其RS485总线、SPI总线和快速保护线通过底板或板间连接器或连接端子或屏蔽线缆的形式与总线隔离装置连接。

所述的一种控制器扩展总线装置，其微控制器采用ARM类控制器、DSP或FPGA。

本发明的有益效果是：通过对标准SPI工作方式的改变，以RS485总线代替其片选信号，增加了总线的灵活性和扩展能力。同时提高了总线速率和抗干扰能力；采用标准总线实现简单、成本低；提高了SPI总线适应能力；且实现了高速数据与低速数据的分离，保证了数据的实时性，可用时实时控制场合。

附图说明