专利名称：可编程逻辑控制器及其扩展模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及可编程控制技术领域，特别涉及一种可编程逻辑控制器及其扩展模块。
背景技术：
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)是一种用于实时控制的自动化控制装置，其广泛应用于工业控制领域。PLC根据其输入端口和输出端口的数量可以分为大型PLC、中型PLC和小型PLC。其中，在小型PLC中还包括很多迷你型的PLC，其端口数一般只有几个到十几个，例如具有8个输入端口和8个输出端口的PLC，这种迷你型 PLC受端口数的限制，使得其可以控制的对象相对较少。图1为现有技术中PLC的寄存器与输入/输出单元的结构示意图，图中示出了在现有技术中PLC的各输入/输出单元与寄存器的连接关系，如图1所示，PLC的输入端口和输出端口都是固定的，并分别与PLC内部的输入单元和输出单元(也称输入电路和输出电路)相对应。在某些应用中，当控制对象增多以至于原有的输入端口或者输出端口不够用的情况下，往往需要配置扩展的输入模块或输出模块，或者增加PLC的数量。尤其是在一些特定的需求下，例如，对于一个具有8个输入端口和8个输出端口的PLC，如果现场需要10个输入端口，而只要5个输出端口，此时，原有的输入端口不够用需要扩展，而原有的输出端口多余造成闲置。这不仅会增加成本，还会降低PLC的利用率。因此，亟需一种输入端口和输出端口可以灵活配置的PLC及其扩展模块。
发明内容
本发明提供一种可编程逻辑控制器及其扩展模块，用于实现可编程逻辑控制器输入端口和输出端口的灵活配置，从而提高利用率，并且，还可以通过简单的控制来避免干扰。一方面，本发明提供一种可编程逻辑控制器，包括输入寄存器、输出寄存器，至少一个第一输入单元和至少一个第一输出单元，中央处理器，所述可编程逻辑控制器还包括 与所述中央处理器连接的第一开关控制单元和第二开关控制单元；
至少一个第二输出单元，各第二输出单元的第一端连接所述第一开关控制单元；所述至少一个第一输入单元中的各个第一输入单元的第一端连接所述第一开关控制单元；所述各第二输出单元的第二端与所述输出寄存器连接，各第一输入单元的第二端与所述输入寄存器连接；和/或
至少一个第二输入单元，各第二输入单元的第一端连接所述第二开关控制单元；所述至少一个第一输出单元中的各个第一输出单元的第一端连接所述第二开关控制单元；所述各第二输入单元的第二端与所述输入寄存器连接，各第一输出单元的第二端与所述输出寄存器连接；
所述第一开关控制器在所述中央处理器的控制下，控制与其连接的至少一个第一输入
4单元与所述输入寄存器连接，所述第二开关控制器在所述中央处理器的控制下，控制与其连接的至少一个第一输出单元与所述输出寄存器连接；或
所述第二开关控制器在所述中央处理器的控制下，控制与其连接的至少一个第二输入单元与所述输入寄存器连接，所述第一开关控制器在所述中央处理器的控制下，控制与其连接的至少一个第二输出单元与所述输出寄存器连接。另一方面，本发明还提供一种可编程逻辑控制器的扩展模块，所述可编程逻辑控制器的扩展模块通过所述其扩展模块接口与前述的可编程逻辑控制器连接，用于扩展所述可编程逻辑控制器的输入端口和/或输出端口；
其中，所述扩展模块包括至少一个输入单元和至少一个输出单元，并且所述输入单元中至少有一个输入单元与对应的输出单元作为输入/输出端口；
所述扩展模块还包括开关控制单元，该开关控制单元用于控制所述输入单元与其对应的输出单元组成的输入/输出端口中，在同一时刻，只有输入单元或只有输出单元与所述可编程逻辑控制器的寄存器连接。由上述技术方案可知，本发明提供的可编程逻辑控制器及其扩展模块，在不改变端口数的前提下，在寄存器的一侧既设置多个第一输入单元又设置多个第二输出单元，另一侧既设置多个第一输出单元又设置多个第二输入单元，使得连接的一端既可以用作输入端口，也可以用作输出端口，从而实现输入端口和输出端口的灵活配置；并且通过开关控制单元来控制一侧只有输入单元与寄存器连接，另一侧只有输出单元与寄存器连接，从而避免同一侧既有输入单元又有输出单元连接到寄存器带来的干扰。
图1为现有技术中可编程逻辑控制器的寄存器与输入/输出单元的结构示意图； 图2为本发明的可编程逻辑控制器的结构示意图3为本发明可编程逻辑控制器的第一实施例中寄存器与各输入/输出单元的结构示意图4为本发明可编程逻辑控制器的第二实施例中寄存器与各输入/输出单元的结构示意图5为本发明可编程逻辑控制器的第三实施例中寄存器与各输入/输出单元的结构示意图6为本发明可编程逻辑控制器的第四实施例中寄存器与各输入/输出单元的结构示意图7为本发明可编程逻辑控制器的第五实施例中寄存器与各输入/输出单元的结构示意图8为本发明可编程逻辑控制器的第六实施例中寄存器与各输入/输出单元的结构示意图9为本发明可编程逻辑控制器的第七实施例中寄存器、各输入/输出单元与判断单元的结构示意图10为本发明可编程逻辑控制器的第八实施例中寄存器、各输入/输出单元与判断单元的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中， 相似或相同的元件使用相同的附图标记。首先参考图2，图2为本发明的可编程逻辑控制器的结构示意图。如图2所示，可编程逻辑控制器1包括中央处理器14、寄存器11、输入/输出单元16和存储器17。其中， 中央处理器14分别与寄存器11、输入/输出单元16和存储器17连接，寄存器11与输入/ 输出单元16连接。寄存器11包括输入寄存器和输出寄存器(图中未示出)，输入/输出单元16包括至少一个输入单元和至少一个输出单元。此外还需要说明的是，在另一种实施方式中，寄存器11和存储器17还可以集成在中央处理器14中，并且寄存器11和存储器17是对一个存储芯片的不同存储空间的定义。 同样的，所述输入寄存器和输出寄存器也可以是对一个存储芯片的存储空间的不同划分。具体地，中央处理器14是可编程逻辑控制器1的控制和运算处理中枢。当可编程逻辑控制器1投入运行时，中央处理器14以扫描的方式接收输入/输出单元16中输入单元的数据，并将所述数据存储到寄存器11的输入寄存器中。存储器17用于存储用户程序，中央处理器14从存储器17中逐条读取所述用户程序，并根据所述输入寄存器中存储的数据执行所述用户程序，然后将执行用户程序所得到的数据存储到寄存器11的输出寄存器中。 待所有的用户程序执行完毕之后，将所述输出寄存器中的待输出数据发送到相应的输出单元，从而完成一次控制过程。接下来结合图3-图12详细描述本发明可编程逻辑控制器中寄存器11与输入/ 输出单元16的详细内容。图3为本发明可编程逻辑控制器的第一实施例中寄存器与各输入/输出单元的结构示意图，图中示出了本实施例中PLC的各输入/输出单元与寄存器11的连接关系，以及第一开关控制单元12和第二开关控制单元13与中央处理器14之间的连接关系；有关PLC 的存储器等模块未在图3中示出。如图3所示，在本实施例中，PLC包括寄存器11、第一开关控制单元12、第二开关控制单元13、中央处理器14、输入/输出单元包括第一输入单元1、第一输入单元2、…、 第一输入单元η、第一输出单元1、第一输出单元2、···、第一输出单元η、第二输入单元1、第二输入单元2、…、第二输入单元η以及第二输出单元1、第二输出单元2、…、第二输出单兀η。具体地，各输入单元和各输出单元分别用于对从相应端口输入的输入信号或者输出到相应端口的输出信号进行调理，并且起到信号隔离的作用。所述各输入单元和各输出单元的电路中都包含光耦器件，且信号是单向传输的，即各输入单元用于将来自相应端口的输入信号输入到寄存器11中，各输出单元用于将来自寄存器11的输出信号输出到相应端□。其中，所述寄存器11包括输入寄存器和输出寄存器(图中未示出)。第一输入单元1的第一端连接所述第一开关控制单元12，第一输入单元1的第二端与所述寄存器11中的输入寄存器连接；第二输出单元1的第一端连接所述第一开关控制单元12，第二输出单元1的第二端与所述寄存器11中的输出寄存器连接；第一输入单元1 和第二输出单元1作为输入/输出端口 1;对于第一输入单元2、…、第一输入单元η与第二输出单元2、…、第二输出单元η都以上述相同的连接方式连接，分别作为输入/输出端口 2、…、输入/输出端口 η。第一输出单元1的第一端连接所述第二开关控制单元13，第一输出单元1的第二端连接所述寄存器11中的输出寄存器；第二输入单元1的第一端连接所述第二开关控制单元13，第二输入单元1的第二端连接所述寄存器11的输入寄存器；第一输出单元1和第二输入单元1作为输入/输出端口 1’ ；对于第一输出单元2、…、第一输出单元η与第二输入单元2、…、第二输入单元η都以上述相同的连接方式连接，分别作为输入/输出端口 2，、…、输入/输出端口 η，。所述第一开关控制器12在所述中央处理器14的控制下，控制与其连接的至少一个第一输入单元，如图3所示的第一输入单元1、第一输入单元2、…、第一输入单元η与所述寄存器11中的输入寄存器连接，所述第二开关控制器13在所述中央处理器14的控制下，控制与其连接的至少一个第一输出单元，如图3所示的第一输出单元1、第一输出单元 2、…、第一输出单元η与所述寄存器11中的输出寄存器连接；
或者，在另外的实施方式中，所述第二开关控制器13在所述中央处理器14的控制下，控制与其连接的至少一个第二输入单元，如图3所示的第二输入单元1、第二输入单元 2、…、第二输入单元η与所述寄存器11中的输入寄存器连接，所述第一开关控制器12在所述中央处理器14的控制下，控制与其连接的至少一个第二输出单元，如图3所示的第二输出单元1、第二输出单元2、…、第二输出单元η与所述寄存器11的输出寄存器连接。实施本实施例一提供的可编程逻辑控制器，至少具有如下有益效果
第一，通过将各第一输入单元与对应的第二输出单元作为输入/输出端口，各第一输出单元对应的第二输入单元作为输入/输出端口，使得各端口既可以作为输入端口也可以作为输出端口，从而达到灵活配置PLC端口的目的。并且，用户可以通过应用程序对端口进行配置，根据实际的PLC应用场景来确定具体哪一个端口作为输入端口，哪一个端口作为输出端口。所述应用程序的编写或者也称为端口属性的设置是属于本领域技术人员所熟知的内容，所以此处不再详述。第二，通过中央处理器的控制，第一开关控制单元可以控制在同一时刻，与其连接的输入单元与寄存器连接，第二开关控制单元可以控制在同一时刻，与其连接的输出单元与寄存器连接；或者，第一开关控制单元可以控制在同一时刻，与其连接的输出单元与寄存器连接，第二开关控制单元可以控制在同一时刻，与其连接的输入单元与寄存器连接；如此一来，可以避免在同一时刻在寄存器的同一侧，既有输入单元又有输出单元与寄存器连接所带来的干扰问题。例如，在图3中，通过中央处理器14对第一开关控制单元12的控制，使得输入/ 输出端口 1被配置作为输入端口时，输入信号通过第一输入单元1存储到寄存器11的输入寄存器中，PLC的中央处理器可以在输入采样阶段获取该输入信号，并且在用户的应用程序执行完毕之后，在输出刷新阶段将输出信号通过预先配置的输出端口输出到外部输出设备。而在这个例子中，第二输出单元1暂时不起作用。当应用场景发生变化，需要将输入/输出端口 1用作输出端口时，用户只需通过相应的应用程序来进行配置。在输入采样阶段，中央处理器14从输入寄存器中获取不到来自第一输入单元1的输入信号，相当于第一输入单元1暂时不起作用。而当中央处理器14产生输出信号之后，在输出刷新阶段通过第二输出单元1将输出信号输出至外部输出设备。在本实施例中，上述对所述输入寄存器的读以及对所述输出寄存器的写可以通过对寄存器读写使能与禁止的设置来实现。此外还需要说明的是，在图3所示的第一实施例中，所述第二输入单元的个数与第一输出单元的个数相等，所述第二输出单元的个数也与第一输入单元的个数相等。而在另一种实施方式中，所述第二输入单元的个数可以小于所述第一输出单元的个数，所述第二输出单元的个数也可以小于所述第一输入单元的个数。此外，在又一种实施方式中，所述可编程逻辑控制器的输入/输出单元除了包括所述至少一个第一输入单元和至少一个第一输出单元之外，还可以只包括所述至少一个第二输出单元，并且该至少一个第二输出单元的个数小于或者等于对应的第一输入单元的个数；或者也可以只包括所述至少一个第二输入单元，并且该至少一个第二输入单元的个数小于或者等于对应的第一输出单元的个数。在这种实施方式中，所述至少一个第二输出单元或者至少一个第二输入单元分别与对应的第一输入单元或者第一输出单元的一端连接作为输入/输出端口，另一端分别与所述寄存器连接。图4为本发明可编程逻辑控制器的第二实施例中寄存器与各输入/输出单元的结构示意图，图中示出了本实施例中PLC的各输入/输出单元与寄存器11的连接关系，以及第一开关控制单元12和第二开关控制单元13与中央处理器14之间的连接关系；有关PLC 的存储器等模块未在图3中示出。图4所示的实施例与图3不同之处在于
在第一开关控制单元12和寄存器11之间的至少一个第一输入单元和至少一个第二输出单元中，各第一输入单元和各第二输出单元的第一端与所述第一开关控制单元12连接； 各第一输入单元的第二端分别与所述至少一个第二输出单元中对应的第二输出单元的第二端连接后，再接入所述寄存器11中的输入寄存器或输出寄存器；
具体地的，第一输入单元1的第一端与第一开关控制单元12连接，第二输出单元1的第一端与第一开关控制单元12连接；而第一输入单元1的第二端和第二输出单元1的第二端相互连接后，再接入寄存器11。其他的第一输入单元2和第二输出单元2、…、第一输入单元η和第二输出单元η之间的连接关系同理。在第二开关控制单元13和寄存器11之间的至少一个第一输出单元和至少一个第二输入单元中，各第一输出单元和各第二输入单元的第一端与所述第二开关控制单元13 连接；各第一输出单元的第二端分别与所述至少一个第二输入单元中对应的第二输入单元的第二端连接后，再接入所述寄存器11的输入寄存器或输出寄存器；
具体地的，第一输出单元1的第一端与第二开关控制单元13连接，第二输入单元1的第一端与第二开关控制单元13连接；而第一输出单元1的第二端和第二输入单元1的第二端相互连接后，再接入寄存器11。其他的第一输出单元2和第二输入单元2、…、第一输出单元η和第二输入单元η之间的连接关系同理。实施本实施例二提供的可编程逻辑控制器，除了具有实施例一种提及的有益效果以外，还具有的有益效果是由于将各个第一输入单元的第二端和其对应的各个第二输出单元的第二端连接后，再接入寄存器；并且将各个第一输出单元的第二端和其对应的各个第二输入单元的第二端连接后，再接入寄存器；因此可以节约寄存器的存储空间。具体的，如图3所示的寄存器11需要准备2η个存储单元作为输入存储空间，准备 2η个存储单元作为输出存储空间，即一共需要准备如个存储单元；图4所示的寄存器则只需要准备至多2η个字节空间作为输入存储空间，或者准备至多2η个存储单元作为输出存储空间，一共只需要准备2η个存储单元作为输出或者输入存储空间；对于图4的连接方式， 需要中央处理器14鉴别是寄存器11存储的输入数据还是输出数据，中央处理器对寄存器的数据进行鉴别的技术这是本领域技术人员熟知的，在此不再赘述。接下来以8端口 PLC为例描述本发明的技术方案。图5为本发明可编程逻辑控制器的第三实施例中寄存器与各输入/输出单元的结构示意图。同样地，图5中示出了本实施例中PLC的各输入/输出单元与寄存器11的连接关系，以及第一开关控制单元12、第二开关控制单元13与中央处理器14之间的连接关系； 有关PLC的存储器等模块未在图5中示出。在本实施例中，PLC包括寄存器11、第一输入单元1、第一输入单元2、第一输入单元3、第一输入单元4、第一输出单元1、第一输出单元2、第一输出单元3、第一输出单元4、 第二输入单元1、第二输入单元2、第二输入单元3、第二输入单元4以及第二输出单元1、第二输出单元2、第二输出单元3、第二输出单元4。其中，寄存器11包括输入寄存器和输出寄存器(图中未示出)。第一输入单元1的第一端连接所述第一开关控制单元12，第一输入单元1的第二端与所述寄存器11中的输入寄存器连接；第二输出单元1的第一端连接所述第一开关控制单元12，第二输出单元1的第二端与所述寄存器11中的输出寄存器连接；第一输入单元1 和第二输出单元1作为输入/输出端口 1 ；对于第一输入单元2、第一输入单元3、第一输入单元4与第二输出单元2、第二输出单元3、第二输出单元3都以上述相同的连接方式连接， 分别作为输入/输出端口 2、输入/输出端口 3、输入/输出端口 4。第一输出单元1的第一端连接所述第二开关控制单元13，第一输出单元1的第二端连接所述寄存器11中的输出寄存器；第二输入单元1的第一端连接所述第二开关控制单元13，第二输入单元1的第二端连接所述寄存器11的输入寄存器；第一输出单元1和第二输入单元1作为输入/输出端口 1’ ；对于第一输出单元2、第一输出单元3、第一输出单元 4与第二输入单元2、第二输入单元3、第二输入单元4都以上述相同的连接方式连接，分别作为输入/输出端口 2’、输入/输出端口 3’、输入/输出端口 4’。所述第一开关控制器12在所述中央处理器14的控制下，控制与其连接的第一输入单元1、第一输入单元2、第一输入单元3、第一输入单元4与所述寄存器11中的输入寄存器连接，所述第二开关控制器13在所述中央处理器14的控制下，控制与其连接的第一输出单元1、第一输出单元2、第一输出单元3、第一输出单元4与所述寄存器11中的输出寄存器连接；
或者，在另外的实施方式中，所述第二开关控制器13在所述中央处理器14的控制下， 控制与其连接的第二输入单元1、第二输入单元2、第二输入单元3、第二输入单元4与所述寄存器11中的输入寄存器连接，所述第一开关控制器12在所述中央处理器14的控制下，控制与其连接的第二输出单元1、第二输出单元2、第二输出单元3、第二输出单元4与所述寄存器11的输出寄存器连接。可见，在图5所示的第三实施例中，每一个第一输入单元和第一输出单元都连接有对应的第二输出单元和第二输入单元，所实现的端口都是既可以作为输入端口也可以作为输出端口。但是，在本发明其他的实施例中，还可以根据实际需要进行灵活的配置，使得所述第二输入单元或第二输出单元的个数分别小于所述第一输出单元或第一输入单元的个数。例如，在图6所示的第四实施例中，有4个端口(输入/输出端口 1、输入/输出端口 2、输入/输出端口 1’、输入/输出端口 2’)既可以作为输入端口也可以作为输出端口， 而另外4个端口(输入端口 3、输入端口 4、输出端口 3’、输出端口 4’)分别固定作为2个输入端口和2个输出端口。具体而言，如图6所示，PLC包括寄存器11、第一输入单元1、第一输入单元2、第一输入单元3、第一输入单元4、第一输出单元1、第一输出单元2、第一输出单元3、第一输出单元4、第二输入单元1、第二输入单元2和第二输出单元1、第二输出单元 2。其中，寄存器11包括输入寄存器和输出寄存器(图中未示出)。在第一开关控制单元12和寄存器11之间，第一输入单元1的第一端和第二输出单元1的第一端都连接至第一开关控制单元12，第一输入单元1的第二端和第二输出单元 1的第二端分别连接寄存器11，第一输入单元1和第二输出单元1作为输入/输出端口 1 ； 第一输入单元2的第一端和第二输出单元2的第一端都连接至第一开关控制单元12，第一输入单元2的第二端和第二输出单元2的第二端分别连接寄存器11，第一输入单元2和第二输出单元2作为输入/输出端口 2 ；第一输入单元3的第一端连接至第一开关控制单元 12，第一输入单元3的第二端和第二输出单元3的第二端分别连接寄存器11，第一输入单元 3和第二输出单元3作为输入/输出端口 3 ；第一输入单元4的第一端连接至第一开关控制单元12，第一输入单元4的第二端和第二输出单元4的第二端分别连接寄存器11，第一输入单元4和第二输出单元4作为输入/输出端口 4 ；
在第二开关控制单元13和寄存器11之间，第一输出单元1的第一端和第二输入单元 1的第一端都连接至第二开关控制单元13，第一输出单元1的第二端和第二输入单元1的第二端分别连接寄存器11，第一输出单元1和第二输入单元1作为输入/输出端口 1’ ；第一输出单元2的第一端和第二输入单元2的第一端都连接至第二开关控制单元13，第一输出单元2的第二端和第二输入单元2的第二端连接至寄存器11，作为输入/输出端口 2’ ； 第一输出单元3的第一端连接至第二开关控制单元13，第一输出单元3的第二端和第二输入单元3的第二端连接至寄存器11，作为输入/输出端口 3’ ；第一输出单元4的第一端连接至第二开关控制单元13，第一输出单元4的第二端和第二输入单元4的第二端连接至寄存器11，作为输入/输出端口 4’ ；
此外，在另一种实施方式中，所述可编程逻辑控制器的输入/输出单元还可以只包括至少一个第二输出单元，并且该至少一个第二输出单元的个数小于或者等于对应的第一输入单元的个数；或者也可以只包括至少一个第二输入单元，并且该至少一个第二输入单元的个数小于或者等于对应的第一输出单元的个数。图7为本发明可编程逻辑控制器的第五实施例中寄存器与各输入/输出单元的结构示意图。同样地，图7中示出了本实施例中PLC的各输入/输出单元与寄存器11的连接关系，以及第一开关控制单元12、第二开关控制单元13与中央处理器14之间的连接关系； 有关PLC的存储器等模块未在图7中示出。在本实施例中，PLC包括寄存器11、第一输入单元1、第一输入单元2、第一输入单元3、第一输入单元4、第一输出单元1、第一输出单元2、第一输出单元3、第一输出单元4、 第二输入单元1、第二输入单元2、第二输入单元3、第二输入单元4以及第二输出单元1、第二输出单元2、第二输出单元3、第二输出单元4。其中，寄存器11包括输入寄存器和输出寄存器(图中未示出)。图7所示的实施例与图5不同之处在于
第一输入单元1的第一端与第一开关控制单元12连接，第二输出单元1的第一端与第一开关控制单元12连接；而第一输入单元1的第二端和第二输出单元1的第二端相互连接后，再接入寄存器11。其他的第一输入单元2和第二输出单元2、第一输入单元3和第二输出单元3、第一输入单元4和第二输出单元4之间的连接关系同理。第一输出单元1的第一端与第二开关控制单元13连接，第二输入单元1的第一端与第二开关控制单元13连接；而第一输出单元1的第二端和第二输入单元1的第二端相互连接后，再接入寄存器11。其他的第一输出单元2和第二输入单元2、第一输出单元3和第二输入单元3、第一输出单元4和第二输入单元4之间的连接关系同理。可见，在图7所示的第五实施例中，每一个第一输入单元和第一输出单元都连接有对应的第二输出单元和第二输入单元，所实现的端口都是既可以作为输入端口也可以作为输出端口。但是，在本发明其他的实施例中，还可以根据实际需要进行灵活的配置，使得所述第二输入单元或第二输出单元的个数分别小于所述第一输出单元或第一输入单元的个数。例如，在图8所示的第六实施例中，有4个端口(输入/输出端口 1、输入/输出端口 2、输入/输出端口 1’、输入/输出端口 2’)既可以作为输入端口也可以作为输出端口， 而另外4个端口(输入端口 3、输入端口 4、输出端口 3’、输出端口 4’)分别固定作为2个输入端口和2个输出端口。具体而言，如图8所示，PLC包括寄存器11、第一输入单元1、第一输入单元2、第一输入单元3、第一输入单元4、第一输出单元1、第一输出单元2、第一输出单元3、第一输出单元4、第二输入单元1、第二输入单元2和第二输出单元1、第二输出单元 2。其中，寄存器11包括输入寄存器和输出寄存器(图中未示出)。在第一开关控制单元12和寄存器11之间，第一输入单元1的第一端和第二输出单元1的第一端都连接至第一开关控制单元12，第一输入单元1的第二端和第二输出单元 1的第二端相互连接之后，再连接至寄存器11，第一输入单元1和第二输出单元1作为输入 /输出端口ι ；第一输入单元2的第一端和第二输出单元2的第一端都连接至第一开关控制单元12，第一输入单元2的第二端和第二输出单元2的第二端相互连接之后，再连接至寄存器11，第一输入单元2和第二输出单元2作为输入/输出端口 2 ；第一输入单元3的第一端连接至第一开关控制单元12，第一输入单元3的第二端和第二输出单元3的第二端相互连接之后，再连接至寄存器11，第一输入单元3和第二输出单元3作为输入/输出端口 3 ；第一输入单元4的第一端连接至第一开关控制单元12，第一输入单元4的第二端和第二输出
11单元4的第二端相互连接之后，再连接至寄存器11，第一输入单元4和第二输出单元4作为输入/输出端口 4;
在第二开关控制单元13和寄存器11之间，第一输出单元1的第一端和第二输入单元 1的第一端都连接至第二开关控制单元13，第一输出单元1的第二端和第二输入单元1的第二端相互连接后，再连接至寄存器11，第一输出单元1和第二输入单元1作为输入/输出端口 1’ ；第一输出单元2的第一端和第二输入单元2的第一端都连接至第二开关控制单元 13，第一输出单元2的第二端和第二输入单元2的第二端相互连接后，再连接至寄存器11， 作为输入/输出端口 2’ ；第一输出单元3的第一端连接至第二开关控制单元13，第一输出单元3的第二端和第二输入单元3的第二端相互连接后，再连接至寄存器11，作为输入/输出端口 3’ ；第一输出单元4的第一端连接至第二开关控制单元13，第一输出单元4的第二端和第二输入单元4的第二端相互连接后，再连接至寄存器11，作为输入/输出端口 4’ ；
此外，在另一种实施方式中，所述可编程逻辑控制器的输入/输出单元还可以只包括至少一个第二输出单元，并且该至少一个第二输出单元的个数小于或者等于对应的第一输入单元的个数；或者也可以只包括至少一个第二输入单元，并且该至少一个第二输入单元的个数小于或者等于对应的第一输出单元的个数。图9为本发明可编程逻辑控制器的第七实施例中寄存器、各输入/输出单元与判断单元的结构示意图。与图4所示的第二实施例相比，区别在于，在第七实施例中，还可以通过判断单元15判断寄存器11作为输入寄存器还是输出寄存器。如图9所示，示出了 PLC中除了包括寄存器11、第一开关控制单元12、第二开关控制单元13、中央处理器14以及各输入/输出单元之外，还包括判断单元15。具体而言，在本实施例中，各第一输出单元的第二端和各第二输出单元的第二端连接后接入寄存器；而各第一输出单元的第二端和各第二输入单元的第二端也连接后接入寄存器；寄存器11包括输入寄存器和输出寄存器(图中未示出);两种功能，因此需要判断单元15判断寄存器11与各第一输入单元或各第二输入单元连接时，是作为输入寄存器，在寄存器11与各第一输出单元或各第二输出单元连接时，是作为输出寄存器。图9所示的实施例七中，判断单元15位于中央处理器14外并且与中央处理器14 连接。在如图10所示的实施例八中，判断单元15可以位于PLC的中央处理器14内。接下来描述本发明的可编程逻辑控制器的扩展模块。所述扩展模块通过可编程逻辑控制器的扩展模块接口(即总线接口)与所述可编程逻辑控制器连接，用于扩展所述可编程逻辑控制器的输入端口和/或输出端口。所述可编程逻辑控制器可以是上文结合图2-10所述的可编程逻辑控制器，也可以是现有技术中的可编程逻辑控制器。所述扩展模块可以是普通扩展模块，也可以是包含存储与运算处理等功能的智能扩展模块。所述扩展模块接口是本领域常用的一种用于为可编程逻辑控制器进行端口扩展的接口，此处不再详述。在本发明实施例中，所述扩展模块包括至少一个输入单元和至少一个输出单元， 并且所述输入单元中至少有一个输入单元与对应的输出单元作为扩展的输入/输出端口， 或者相应的，所述输出单元中至少有一个输出单元与对应的输入单元作为扩展的输入/输出端口，其他的输入单元和/或输出单元分别固定作为扩展的输入端口和输出端口。其中， 所述输入单元和输出单元的功能分别与上文所述可编程逻辑控制器的输入单元和输出单元的功能相同，所以此处不再赘述；
所述扩展模块还包括开关控制单元，该开关控制单元用于控制所述输入单元与其对应的输出单元组成的输入/输出端口中，在同一时刻，只有输入单元或只有输出单元与所述可编程逻辑控制器的寄存器连接；
其中，所述开关控制单元的功能和结构与上述的可编程逻辑控制器中的第一开关控制单元和第二开关控制单元相同，此处不再赘述。综上所述，本发明提供的可编程逻辑控制器及其扩展模块，至少具有如下有益效果
第一，在不改变端口数的前提下，将各第一输入单元与对应的第二输出单元作为输入 /输出端口，各第一输出单元对应的第二输入单元作为输入/输出端口，使得各端口既可以作为输入端口也可以作为输出端口，从而达到灵活配置PLC端口的目的。并且，用户可以通过应用程序对端口进行配置，根据实际的PLC应用场景来确定具体哪一个端口作为输入端口，哪一个端口作为输出端口。第二，通过中央处理器的控制，第一开关控制单元可以控制在同一时刻，与其连接的输入单元与寄存器连接，第二开关控制单元可以控制在同一时刻，与其连接的输出单元与寄存器连接；或者，第一开关控制单元可以控制在同一时刻，与其连接的输出单元与寄存器连接，第二开关控制单元可以控制在同一时刻，与其连接的输入单元与寄存器连接；如此一来，可以避免在同一时刻在寄存器的同一侧，既有输入单元又有输出单元与寄存器连接所带来的干扰问题。第三，本发明还可以将各个第一输入单元的第二端和其对应的各个第二输出单元的第二端连接后，再接入寄存器；并且将各个第一输出单元的第二端和其对应的各个第二输入单元的第二端连接后，再接入寄存器；因此可以节约寄存器的存储位。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种可编程逻辑控制器，包括输入寄存器、输出寄存器，至少一个第一输入单元和至少一个第一输出单元，中央处理器，其特征在于，所述可编程逻辑控制器还包括与所述中央处理器连接的第一开关控制单元和第二开关控制单元；至少一个第二输出单元，各第二输出单元的第一端连接所述第一开关控制单元；所述至少一个第一输入单元中的各个第一输入单元的第一端连接所述第一开关控制单元；所述各第二输出单元的第二端与所述输出寄存器连接，各第一输入单元的第二端与所述输入寄存器连接；和/或至少一个第二输入单元，各第二输入单元的第一端连接所述第二开关控制单元；所述至少一个第一输出单元中的各个第一输出单元的第一端连接所述第二开关控制单元；所述各第二输入单元的第二端与所述输入寄存器连接，各第一输出单元的第二端与所述输出寄存器连接；所述第一开关控制器在所述中央处理器的控制下，控制与其连接的至少一个第一输入单元与所述输入寄存器连接，所述第二开关控制器在所述中央处理器的控制下，控制与其连接的至少一个第一输出单元与所述输出寄存器连接；或所述第二开关控制器在所述中央处理器的控制下，控制与其连接的至少一个第二输入单元与所述输入寄存器连接，所述第一开关控制器在所述中央处理器的控制下，控制与其连接的至少一个第二输出单元与所述输出寄存器连接。
2.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述至少一个第一输入单元和至少一个第二输出单元中，各第一输入单元和各第二输出单元的第一端与所述第一开关控制单元连接；各第一输入单元的第二端分别与所述至少一个第二输出单元中对应的第二输出单元的第二端连接后，再接入所述输入寄存器或输出寄存器；所述至少一个第一输出单元和至少一个第二输入单元中，各第一输出单元和各第二输入单元的第一端与所述第二开关控制单元连接；各第一输出单元的第二端分别与所述至少一个第二输入单元中对应的第二输入单元的第二端连接后，再接入所述输入寄存器或输出寄存器。
3.根据权利要求1或2所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述至少一个第一输入单元和至少一个第二输出单元中，所述第二输出单元的个数小于等于所述第一输入单元的个数。
4.根据权利要求1或2所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述至少一个第一输出单元和至少一个第二输入单元中，所述第二输入单元的个数小于等于所述第一输出单元的个数。
5.如权利要求4所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述判断单元集成或独立于所述中央处理器。
6.一种可编程逻辑控制器的扩展模块，其特征在于，所述可编程逻辑控制器的扩展模块通过所述其扩展模块接口与可编程逻辑控制器连接，用于扩展所述可编程逻辑控制器的输入端口和/或输出端口 ；其中，所述扩展模块包括至少一个输入单元和至少一个输出单元，并且所述输入单元中至少有一个输入单元与对应的输出单元作为输入/输出端口；所述扩展模块还包括开关控制单元，该开关控制单元用于控制所述输入单元与其对应的输出单元组成的输入/输出端口中，在同一时刻，只有输入单元或只有输出单元与所述可编程逻辑控制器的寄存器连接。
全文摘要
本发明提供一种可编程逻辑控制器及其扩展模块，包括输入寄存器、输出寄存器，至少一个第一输入单元和至少一个第一输出单元，中央处理器，所述可编程逻辑控制器还包括与所述中央处理器连接的第一开关控制单元和第二开关控制单元；以及至少一个第二输出单元和至少一个第二输入单元。本发明提供的可编程逻辑控制器及其扩展模块可以灵活地配置输入/输出端口，可靠性高，并且还可以避免输入输出单元之间的干扰。
文档编号G05B19/05GK102385341SQ201110357060
公开日2012年3月21日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者付微, 陈海峰 申请人:深圳市合信自动化技术有限公司