一种基于开入开出结构的智能装置地址编码方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，属于分布式智能电力装置【技术领域】。本发明在各子模块设置开入、开出端口，通过开入开出结构方式使得子模块顺序相连，前级子模块开出接入后级子模块开入，子模块接收地址信息后，运算得出与之对应的地址码，并在开出位上体现，后级子模块开入接收前级子模块带有地址码信息的开出位信息后，运算得出具有级差含义的地址码信息，并在其开出位上体现，从而完成地址顺序整定。本发明规避了重复地址的风险，系统结构不受背板的结构限制，扩展能力强，在开入、开出位允许的范围内可随意扩展，子模块损坏时，更换此模块对应的新模块不需要地址信息的设置操作，更换过程简单便捷。
【专利说明】一种基于开入开出结构的智能装置地址编码方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，属于分布式智能电力装置【技术领域】。
【背景技术】
[0002]分散式布局的装置中主模块与子模块中均配置有可编程逻辑芯片，其扩展能力相对于现有的集中式控制的装置显著增强。主模块与子模块通讯需要建立每个模块对应的ID信息，一般整定子模块的ID信息有2种方式，一是通过背板与识别电路建立每个接入的子模块的ID信息，二是通过对子模块预设ID信息，人为的保证每个子模块的ID信息与其
--对应。
[0003]1、通过背板与识别电路建立子模块的ID信息
[0004]中国专利CN201310629396.1介绍了一种智能电力装置，在子模块中引入可编程逻辑控制器，大大减轻了主模块中可编程逻辑控制器的运算压力，系统扩展性显著增强，同时主模块可编程逻辑控制器不参与数据的前期处理，减少了系统资源，在外部扩展需求较大的场合，亦可以考虑用较低级的处理器，适度降低系统成本。由其组成的装置结构如附图1所示。
[0005]此装置架构中，对通讯地址的编码采用的是背板编码方式。背板信息反应不同的数据位，通过选通方式等手段实现，
[0006]子模块接入装置时，可通过表示其接入位置的ID号进行识别，当插件接入时，此ID号被激活，主模块可通过轮询、子模块上电启动自动上送来检测新接入的子模块，在主模块中为其配置资源。
[0007]ID号实现方式有三种:1)在主模块中实现，例如主模块通过CS0、CSl、CSn等片选信号分别接入背板A、B、N的位置，当子模块接入背板A时，CSO被激活，主模块识别子模块接入背板A位置；2)在背板中实现，例如背板中有开入回路，公共端接入5V电源，背板A、B、N位置分别接入主模块的KRl、KR2、KRn位置，子模块中对应背板位置为短接端子，当子模块接入背板A位置时，KRl被激活，表示背板A位置接入子模块；3)在子模块中实现，例如子模块中有开入回路，公共端接5V电源，背板对应位置为短接状态，当子模块接入背板时，对应回路被激活，对应的KR接入主模块开入回路中，表示此位置模块ID被激活。ID号亦可以通过子模块中通讯数据传输给主模块实现。
[0008]此方法的缺点:以上三种ID号的编码方式均采用背板与子模块结合的方式进行，不论是在背板中实现还是在主模块中实现，亦或是在子模块中实现，其建立的基础均为主模块通过背板与子模块建立联络关系，而背板的缺点就是不能随意扩展，受限于现有的背板走线的空间布局影响，其扩展的子模块数量同样受限制。
[0009]2、预置地址信息编码方式
[0010]在分布式布局的子模块中，人为预先设置装置的地址信息，对每个接入的子模块按照一定的规律方法，进行代表模块地址信息的ID信息的整定。
[0011]如附图2所示，针对某一装置对其接入的子模块分别预设地址为1、2、3对应其ID信息，任意子模块或全部子模块接入时，主模块均可以依据其ID信息进行区别。
[0012]此方法的缺点:整定ID信息比较麻烦，且由于ID信息整定过程的影响，存在初始地址重复的风险，导致数据冲突，装置失效。当子模块需要更换时，需要整定其ID信息与被替换子模块一致，增加操作复杂度与出错风险。
【发明内容】
[0013]本发明的目的是提供一种基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，以解决现有技术中通过背板方式进行编码所导致的对背板依赖大以及不易扩展的问题。
[0014]本发明为解决上述技术问题而提供一种基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，该地址编码方法包括以下步骤:
[0015]I)在智能装置各子模块中配置开入端口和开出端口，将各子模块之间通过开入端口和开出端口顺序连接，前级子模块的开出端口接入后级子模块的开入端口 ；
[0016]2)前级子模块对后级子模块通过开入和开出端口进行地址置位操作，置位地址信息采用级差处理方式获得。
[0017]所述步骤2)中的级差处理可采用将前级模块的地址信息级差处理后作为本模块的地址的方式，也可将前级模块开出量反映的地址信息直接作为本模块的地址，级差处理此地址数据后采用开出量驱动后级子模块。
[0018]所述步骤I)各子模块之间采用手拉手的串接方式，地址信息与物理连接的子模块位置按顺序一一对应。
[0019]所述与主模块直接接入的子模块的地址由主模块进行初始置位获得。
[0020]所述步骤2)是由设置在各子模块中的地址编码单元完成，各子模块中的地址编码单元的输入端与前级子模块的开出端口连接，输出端与后级子模块的开入端口连接，所述地址编码单元用于接收到前级子模块的地址信息，并级差计算后得出后级子模块的地址，并通过后级子模块的开入端口对后级子模块传送地址整定信息。
[0021]所述各子模块中还设置有地址锁存单元，用于锁存本模块中地址编码单元的地址信息。
[0022]所述地址编码单元可以采用DSP、CPU或者加法电路实现。
[0023]所述的开入端口和开出端口可采用I/O端口或者GP1方式实现。
[0024]本发明的有益效果是:本发明在各子模块设置开入开出结构，通过结构方式使得子模块顺序相连，前级子模块开出接入后级子模块开入，子模块接收地址信息后，运算得出与之对应的地址码，并在开出位上体现，后级子模块开入接收前级子模块带有地址码信息的开出位信息后，运算得出具有级差含义的地址码信息，并在其开出位上体现，从而完成地址顺序整定。本发明规避了重复地址的风险，系统结构不受背板的结构限制，扩展能力强，在开入、开出位允许的范围内可以达到随意扩展的目的；子模块地址与模块的物理连接方式相对应，便于配置信息的更新；子模块损坏时，更换此模块对应的新模块不需要地址信息的设置操作，更换过程简单便捷。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是主从控制器模块结构的智能电力装置架构图；
[0026]图2是预设ID信息的结构示意图；
[0027]图3是本发明所采用的子模块中装置编码单元示意图；
[0028]图4是地址编码流程图；
[0029]图5是开入开出结构自识别ID信息结构示意图；
[0030]图6是本发明实施例中开入开出结构自识别ID信息结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明。
[0032]在分散式布局的智能电力装置中，由于各个含可编程逻辑芯片的子模块相对独立，主模块与子模块通讯时需要对子模块的地址进行编码操作。现有技术中通过背板的方式进行编码，对背板的依赖较大，且系统配置灵活度受限于背板的布局结构，不能适用于任意扩展的分散式布局的装置结构。
[0033]为此，本发明提出了一种基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，主模块与子模块相连，子模块通过专用通道与后级子模块相连，通过预置开入开出结构方式，使得子模块顺序相连，前级子模块开出接入后级子模块开入，子模块接收地址信息后，运算得出与之对应的地址码，并在开出位上体现，后级子模块开入接收前级子模块带有地址码信息的开出位信息后，运算得出具有级差含义的地址码信息，并在其开出位上体现，完成地址顺序整定，通过此方式可以满足足够数量的子模块扩展功能，且不存在地址无效或重复现象。该方法包括以下步骤。
[0034]1.在各子模块中配置开入端口和开出端口，开入端口和开出端口可采用I/O结构实现，将智能装置中各子模块之间通过开入开出结构单元顺序连接，连接方式为I对I方式，各子模块之间采用手拉手的串接方式，前级子模块开出接入后级子模块开入，地址信息与物理连接的子模块位置按顺序一一对应。这里的开入开出结构采用顺序连接方式的硬件电路，可以是I/o结构，也可以是其他GP1方式，本发明以普通I/O结构为例进行说明。
[0035]2.前级子模块对后级子模块进行地址置位操作，置位地址信息逐一进行级差处理。该过程是由设置在各子模块中的地址编码单元完成，各子模块中的地址编码单元的输入端与前级子模块的开出端口连接，输出端与后级子模块的开入端口连接，所述地址编码单元以本模块地址信息为基础，级差计算后得出后级子模块的地址，并通过后级子模块的开入端口对后级子模块发送地址整定信息。各子模块中还设置有地址锁存单元，用于在模块地址设置完毕后，置地址锁存信号，储存初始化及更新变化后的地址数据。
[0036]附图3所示为子模块中装置地址编码单元的结构示意图，由接收单元接收带有地址信息的开入量数据，处理得出地址，再利用开出信号对后级子模块传输整定的地址信息，其过程为3步。
[0037]第一、接收单元(开入量)接收到前级模块带有地址整定信息的开出信号量，提交给地址编码单元。
[0038]第二、地址编码单元提取开入量信息，得出地址信息，存入地址锁存单元中，完成本模块的地址整定过程。
[0039]第三、地址编码单元以本模块地址信息为基础，级差计算后通过驱动单元对后级子模块发送带有地址整定信息的数据。
[0040]附图4所示为地址编码流程图，首先判断是否处于地址锁存状态，地址整定后固化操作，避免再次上电重新执行地址整定操作。
[0041]当地址处于未锁存状态时，执行地址编码操作，读取接收模块中信息，由地址编码单元转换为该模块的地址。子模块的I/o模块可以通过编码方式代表其地址含义，如8421码的形式，0001代表第一个接入的子模块地址信息，0010代表第二个接入的子模块地址信肩、O
[0042]可在接收到前级模块的地址信息后，级差处理得到本模块的地址；也可在接收到前级模块地址信息后，直接作为本模块的地址，级差处理此地址数据后作为开出量信息驱动后级子模块。
[0043]通过级差操作后通过驱动模块对后级子模块传递地址整定信息。地址信息通常由开入信息通过累加一级差数值得出，如级差为1，当子模块开入位信息为0000时,级差运算得出此模块的地址为1，由地址得出开出信息，地址I对应开出信息为0001，以此类推。
[0044]主模块的开出位可与第一个子模块的开入位连接，对该子模块进行初始位地址的整定，如整定第一个子模块的地址为10，则与该子模块顺序相连的子模块序列地址由10开始编码，依次级差运算得出各自的地址。
[0045]子模块的地址信息运算，可通过地址编码处理单元，由开入信息级差处理后，得出具有规律的地址信息，并反映在开出信息中。模块中配备地址编码处理单元可以是DSP、CPU或其他智能芯片，也可以是简单的加法电路，实现开入信号转换为开出信号，并顺序加步长操作。
[0046]该方法可应用于需要连接独立的多个装置通过网络组成一个大型系统的场合，通过对每个装置的主模块进行地址整定，模块内部完成全部子模块的地址整定，进而完成全部装置内部模块的地址整定。
[0047]下面以一个主模块接入16个子模块的结构为例来说明本发明所提供的智能装置地址自动编码方法的具体过程，每个子模块配置有4路开入、4路开出，对应的地址编码0001-1111及0000根据8421编码方式共计16个方式，但是0000为初始位不计入地址传递方式，因此可以支持15个子模块的接入。
[0048]实现方式，前级开出接入后级开入结构，依次串接，4路开出4路开入结构，子模块采用顺序接入方式，确保开入与前级装置开出相接。
[0049]主模块预设地址，如开出位0001，对应8421码为1，则第一个子模块接收开入信息后，地址取为1，并级差处理得到后级子模块的设置地址为1+1，依据后级子模块的设置地址信息驱动该子模块的开出位为0010 ；
[0050]第2个子模块接收前级子模块开出信息0010后，地址取为2，级差处理得到后级子模块的设置地址为2+1，并驱动该子模块的开出位为0011 ；
[0051]第3个子模块接收前级子模块开出信息0011后，地址取为3，级差处理得到后级子模块的设置地址为3+1，并驱动该子模块的开出位为0100 ；
[0052]以此类推，第15个子模块接收前级子模块开出信息1111后，地址取为15，其后再接入子模块会出现地址重复现象，因此4开入/开出结构支持15个子模块的扩展结构。
[0053]完成地址编码后，如附图4所示的物理连接方式实现的分布式智能装置子模块的地址编码实现为1、2、3……15，与物理连接呈——对应关系。
【权利要求】
1.一种基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，其特征在于，该地址编码方法包括以下步骤: 1)在智能装置各子模块中配置开入端口和开出端口，将各子模块之间通过开入端口和开出端口顺序连接，前级子模块的开出端口接入后级子模块的开入端口 ； 2)前级子模块对后级子模块通过开入和开出端口进行地址置位操作，置位地址信息采用级差处理方式获得。
2.根据权利要求1所述的基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，其特征在于，所述步骤2)中的级差处理可采用将前级模块的地址信息级差处理后作为本模块的地址的方式，也可将前级模块开出量反映的地址信息直接作为本模块的地址，级差处理此地址数据后采用开出量驱动后级子模块。
3.根据权利要求2所述的基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，其特征在于，所述步骤I)各子模块之间采用手拉手的串接方式，地址信息与物理连接的子模块位置按顺序--对应。
4.根据权利要求3所述的基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，其特征在于，所述与主模块直接接入的子模块的地址由主模块进行初始置位获得。
5.根据权利要求4所述的基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，其特征在于，所述步骤2)是由设置在各子模块中的地址编码单元完成，各子模块中的地址编码单元的输入端与前级子模块的开出端口连接，输出端与后级子模块的开入端口连接，所述地址编码单元用于接收到前级子模块的地址信息，并级差计算后得出后级子模块的地址，并通过后级子模块的开入端口对后级子模块传送地址整定信息。
6.根据权利要求4所述的基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，其特征在于，所述各子模块中还设置有地址锁存单元，用于锁存本模块中地址编码单元的地址信息。
7.根据权利要求4所述的基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，其特征在于，所述地址编码单元可以采用DSP、CPU或者加法电路实现。
8.根据权利要求4所述的基于开入开出结构的智能装置地址编码方法，其特征在于，所述的开入端口和开出端口可采用I /0端口或者GP1方式实现。
【文档编号】G05B19/042GK104298158SQ201410563420
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】伍旭刚, 温东旭, 郑运召, 杨辉, 杨震晖, 邢玉龙 申请人:许继电气股份有限公司, 许昌许继软件技术有限公司