一种从设备的输入输出控制方法、主控设备以及数控系统与流程

本发明实施例涉及数控领域，特别是涉及一种从设备的输入输出控制方法、主控设备以及数控系统。

背景技术：

在工业现场，会用到多种生产设备，这些生产设备的输入输出大多为开关量，如切削加工设备中的冷却液、工作灯、安全门，工业流水线控制设备中的启停、照明，机器人应用中的限位开关等。这些生产设备全部连接到主控制设备，由主控制设备控制并完成一特定的生产流程。然而，由于工业现场的环境复杂以及其他生产设备的输入/输出繁多，主控制设备与其他生产设备连接之后，并不能准确分辨其他生产设备的所有的输入/输出，因此很难达到对所述其他设备的输入/输出进行精确、及时的控制。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种从设备的输入输出控制方法、主控设备以及数控系统，以解决现有技术的数控系统中主从设备设备的配置繁琐，传感器及开关量控制效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种从设备的输入输出控制方法，用于数控系统中主控设备对从设备的控制，该方法包括：获取连接的从设备的输入/输出接口信息；根据输入/输出接口信息为从设备的输入/输出接口分配地址；根据地址对从设备的输入和/或输出接口进行控制和管理。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的另一个技术方案是：提供一种主控设备，用于对从设备的输入输出进行控制，该主控设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取连接的从设备的输入/输出接口信息；根据输入/输出接口信息为从设备的输入/输出接口分配地址；根据地址对从设备的输入和/或输出接口进行控制和管理。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的又一个技术方案是：提供一种数控系统，该系统包括如上提供的主控设备以及与主控设备通过总线连接的多个从设备。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的再一个技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上提供的从设备的输入输出控制方法的步骤。

本发明实施例的有益效果是：在本发明实施例所提供的从设备的输入输出控制方法包括：获取连接的从设备的输入/输出接口信息；根据输入/输出接口信息为从设备的输入/输出接口分配地址；根据地址对从设备的输入和/或输出接口进行控制和管理。通过上述方式，能够通过主控设备来添加从设备，并在添加从设备后能够自动为从设备分配地址，使数控系统的主从设备配置流程简化，提高了工业应用中对于传感器及开关量的控制效率。

附图说明

图1是本发明提供的从设备的输入输出控制方法一实施例的流程示意图；

图2是本发明提供的从设备的输入输出控制方法一实施例中的梯形图；

图3是本发明提供的从设备的输入输出控制方法另一实施例的流程示意图；

图4是本发明提供的从设备的输入输出控制方法又一实施例的流程示意图；

图5是本发明提供的从设备的输入输出控制方法又一实施例中的人机交互界面示意图；

图6是本发明提供的从设备的输入输出控制方法又一实施例中从设备添加区的示意图；

图7是本发明提供的从设备的输入输出控制方法又一实施例中从设备信息区的示意图；

图8是本发明提供的主控设备一实施例的结构示意图；

图9是本发明提供的主控设备另一实施例的结构示意图；

图10是本发明提供的数控系统一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，图1是本发明提供的从设备的输入输出控制方法一实施例的流程示意图，该方法用于数控系统中主控设备对从设备的控制。

数控系统(即数字控制系统，numericalcontrolsystem)是根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数字控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。数控系统包括多个具有plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)的设备，其中定义一设备为主控设备，其他设备为从设备。所有从设备通过串口通信或者以太网通信或者现场总线等方式与主控设备互相通信，各从设备完成各自的任务。其中，现场总线可以采用的总线协议包括但不限于can(controllerareanetwork，控制器局域网总线)、modbus、ethercat(ethercontrolautomationtechnolog，以太网控制自动化技术)、rtex(realtimeexpress，运动控制协议)等。

本实施例的从设备的输入输出控制方法包括：

s11：获取连接的从设备的输入/输出接口信息。

输入输出接口是所述从设备与外部设备之间交换信息的连接电路，简称i/o接口。i/o接口分为总线接口和通信接口两类。

其中，i/o接口信息可以包括i/o接口的类型、i/o接口的功能、i/o接口引脚数量、从设备的类型等等。

s12：根据所述输入/输出接口信息为所述从设备的所述输入/输出接口分配地址。

可选的，在一实施例中，步骤s12可以具体为：根据所述输入/输出接口信息获得输入/输出接口的接口类型，然后从所述接口类型对应的地址中依顺序为所述从设备的所述输入/输出接口分配地址。

s13：根据所述地址对所述从设备的输入和/或输出接口进行控制和管理。

在一实施例中，当所述主控设备和所述从设备之间采用总线协议进行通讯时，所述主控设备与所述从设备采用请求/应答方式进行周期通讯。所述主控设备向所述地址下发包含输出数据组包的总线协议帧，以达到对所述从设备的输入输出的开关量的扫描，然后再从所述地址接收包含输入数据组包的协议帧，以获知所述从设备的输入输出的开关量的信息。

可选的，在一实施例中，所述步骤s13还可以：先对所述地址进行梯形图编辑，以控制所述从设备的输入/输出接口的输入和输出的逻辑关系，然后再根据所述逻辑关系对所述地址进行指令的接收和/或下发，以达到对所述从设备对应的输入/输出接口的开关量的控制和管理。

下面以一个具体地的例子对上述实施例进行详细说明：

在主控设备与从设备连接之后，由于当所述主控设备和所述从设备间使用总线协议进行通信，因此从设备的数量不能超过总线协议中要求的上限，即不能超过32个从设备，从设备的输入输出引脚外接传感器或开关量也不能不能超过32个。因此，需调整bio(blockinputoutput，块输入输出)上的波段开关设置从设备序号。具体地，在工业现场，可以根据需求选择进行从设备的安装配置，调整设备波段开关设置从设备序号，简化现场装配流程。

接下来在pde(plcdevelopenvironment，plc程序编辑环境)中对从设备进行配置，首先需要获取从设备输入/输出接口的信息，所述信息包括从设备的输入输出类型(接口类型)、多少个输入输出引脚等。pde根据这些信息为该从设备自动分配地址。

在本实施例中，获取所述输入/输出接口信息后，还可以根据所述从设备进行输入/输出接口的定义从设备类型，例如，bdio(busdigitalinput/output，总线型数字输入/输出)设备，具体包括为bdo(总线型数字输出)设备和bdi(总线型数字输入)设备。因此，在分配地址时，可以从接口类型对应的地址中依顺序为从设备的输入/输出接口分配地址。假设pde拥有x类地址x10～x49，y类地址y10～y49。当需要为bdio分配地址时，根据bdio的类型，依顺序从拥有的地址中为每个从设备自动分配对应类型的地址。

例如，第一个从设备为bdi类型，则可以为其分配地址x10、x11，第二个从设备也为bdi类型，则可以为其分配地址x12、x13，第三个从设备为bdo类型，则可以为其分配地址y10，以此类推。

具体地，在本实施例中采用对地址进行梯形图编辑的方式来进行控制所述从设备的输入/输出接口的输入和输出的逻辑关系。如图2所示，将所述从设备输入的上传对应于逻辑控制的x地址，向所述从设备输出的下发对应于逻辑控制的y地址。plc的作用是执行用户编写的梯形图文件，并按照预设的逻辑循环执行，x为输入，y为输出，输入和输出的逻辑关系用梯形图表示，梯形图可以理解为x和y之间的转换关系。

例如图2，效果为y1.0＝～x1.0，这样，当x1.0为0时，y1.0为1，反之x1.0为1时，y1.0为0。因此对于plc来说，外部输入输出完全可以抽象为其x、y地址。

在地址分配完成之后，所述主控设备就可以根据分配的地址向对应的从设备的i/o接口进行指令的接收和/或下发。

本实施例公开的从设备的输入输出控制方法包括：获取连接的从设备的输入/输出接口信息；根据输入/输出接口信息为从设备的输入/输出接口分配地址；根据地址对从设备的输入和/或输出接口进行控制和管理。通过上述方式，主控设备添加从设备后能够自动为从设备分配地址，使数控系统的主从设备配置流程简化，提高了工业应用中对于传感器及开关量的控制效率。

参阅图3，图3是本发明提供的从设备的输入输出控制方法另一实施例的流程示意图，该方法包括：

s31：获取从设备的类型信息。

s32：根据所述从设备的类型信息查询所述从设备的输入/输出接口信息。

从设备往往包括多种类型的i/o接口，如数控机床，需要十几甚至几十个外部的输入输出，一台自动焊接机器人可能需要上百个外部触发点开关，再比如数控切削加工中的冷却液、工作灯、安全门，工业流水线中的启停、照明，机器人应用中的限位开关等。这些外部输入输出设备需要通过i/o接口连接到主控设备。

可选的，i/o接口的类型包括但不限于模拟输入、浮空输入、下拉输入、上拉输入、开漏输出、推挽输出、复用开漏输出、复用推挽输出。

s33：接收用户输入的从设备添加指令。

可选的，在一实施例中，主控设备可以包括一显示设备，该显示设备用于显示一人机交互界面，人机交互界面一般包括指令输入区以及状态显示区，指令输入区用于接收用户输入的指令以控制数控系统的工作，状态显示区用于显示数控系统的工作状态或通过数控系统工作得到的数据结果。

可以理解的，由于主控设备与从设备连接，并通过总线以及i/o接口连接传输数据，因此，显示设备可以从主控设备得到其他所有从设备(包括主控设备)的数据并显示。

具体地，主控设备可以读取与之建立通信连接的从设备，并将所有的从设备进行显示，例如可以通过列表的形式显示从设备的类型信息；用户再通过人机交互界面在列表中选择添加需要的从设备。其中，从设备添加指令可以是对列表中显示的从设备设备类型进行选择，其包括从鼠标、键盘、触摸屏等输入设备输入的指令。另外，也可以通过输入从设备的类型信息来搜索相应的从设备进行添加。

s34：获取已添加的从设备数量和地址的已使用数量。

s35：根据所述从设备的输入/输出接口信息计算所述从设备所需地址数量。

s36：判断所述已添加的从设备是否小于预设的从设备数量的限定阈值，且所述从设备所需地址数量是否小于地址数量的限定阈值与地址的已使用数量的差值。

s37：若是，根据所述从设备添加指令添加从设备。

可以理解的，主控设备能够添加的从设备的数量和主控设备能够为从设备分配的地址数量一般是有限的，在本实施例中，还需要判断主控设备剩余的能够添加从设备的数量以及剩余的能够分配的地址是否能够满足从设备的数量以及地址数量的需求。

具体地，以bdio为例，假设主控设备能够添加的从设备的数量为64个，主控设备预留的能够分配的地址为x10～x49、y10～y49，因为bdi对应两个x地址位，bdo对应一个y地址位，因此预留的地址为60个。

在一具体的例子中，若主控设备已经添加的从设备的数量为32个，已经使用的地址为30，则新添加的从设备的数量应当小于或等于32个，新添加的从设备所具有的i/o接口应当小于或等于30个。

可以理解的，在查看主控设备预留的能够分配的地址时，还应当区分x地址和y地址，例如，剩余的x地址为10个，剩余的y地址为30个，而新添加的从设备需要的x地址为20个，则仍然无法实现添加。

s38：根据所述输入/输出接口信息为所述从设备的输入/输出接口分配地址。

s39：根据所述地址对所述从设备的输入和/或输出接口进行控制和管理。

步骤s38和步骤s39与上述实施例类似，这里不再赘述。

参阅图4，图4是本发明提供的从设备的输入输出控制方法又一实施例的流程示意图，该方法包括：

s401：显示一人机交互界面。

其中，主控设备可以包括一触摸显示屏，该触摸显示屏用于显示人机交互界面，人机交互界面一般包括指令输入区以及状态显示区，指令输入区用于接收用户输入的指令以控制数控系统的工作，状态显示区用于显示数控系统的工作状态或通过数控系统工作得到的数据结果。

可选的，人机交互界面可以如图5所示，其中，文档设备类型选择区用于接收用户指令选择相应的文档设备类型。地址段设置区用于接收用户指令选择或输入需要的地址段。是否使用bdio设备选择区用于选择是否使用bdio设备，在选择是时，才显示下面的bdio设备选择区和bdio地址分配区，在选择否时，不显示bdio设备选择区和bdio地址分配区。其中，人机交互界面还包括从设备添加区52以及从设备信息区54。

s402：在所述人机交互界面上显示一从设备添加区，并在所述从设备添加区内显示一从设备添加按钮。

s403：接收用户对所述从设备添加按钮的操作指令。

可选的，步骤s403可以具体包括：

在从设备添加按钮附近显示一从设备添加选择按钮和一从设备添加确认按钮，当接收用户对从设备添加选择按钮的操作指令后，选择相应的从设备，当接收用户对从设备添加确认按钮的操作指令后，添加所选择的从设备。

同时参阅图6，从设备添加区52用于显示从设备添加按钮，从设备添加按钮具体包括从设备添加选择按钮521以及从设备添加确认按钮522。可选的，在接收到用户对该从设备添加选择按钮521的操作指令时，出现下拉菜单以供用户选择需要添加的从设备，例如从设备1(图6中的aplc-di-24dc-16-b)；在接收到用户在该从设备添加选择按钮521对应的从设备添加确认按钮522的操作时，确认添加该从设备1。其中，图示的从设备添加确认按钮522为“+”号，在其他实施例中，也可以采用其他符号或者文字。

可选的，可以在从设备添加选择按钮上显示添加的从设备的类型，例如将上述的“从设备1”替换为该从设备的类型，以便用户选择需要类型的从设备。

s404：在人机交互界面上显示一从设备信息区，所述从设备信息区中显示从设备信息栏。

s405：将从设备的信息显示到所述从设备信息栏，所述从设备的信息包括：从设备序号，从设备类型，输入/输出接口的地址。

s406：根据操作指令添加从设备，并将所述从设备显示在所述从设备添加区。

s407：根据从设备添加指令添加从设备。

s408：获取连接的从设备的输入/输出接口信息。

s409：根据所述输入/输出接口信息为所述从设备的输入/输出接口分配地址。

同时参阅图7，从设备信息区54显示从设备信息栏。其中，从设备的信息包括从设备序号，从设备类型，输入/输出接口的地址。

其中，在上述步骤s403之后，直接将所述从设备的信息显示在从设备信息区54中，在为其分配地址后，也将对应的地址显示在所述从设备信息区54中。

可以理解的，在上述实施例中，在选择确认之后，也可以先为其分配地址，再将从设备序号，从设备类型，输入/输出接口的地址一起显示在所述从设备信息区54中。

可选的，在一具体的实施例中，还可以接收用户的拖动指令，根据用户对从设备栏位的拖动指令对所述从设备栏位显示的从设备信息的显示顺序进行调整，并根据调整后的显示顺序为从设备信息区54内的从设备重新分配从设备序号和地址。

结合图7举例而言，在接收到将“02”号从设备向上拖动的指令后，将原来的“02”号从设备重新分配从设备序号：01、地址：x10，x11，为原来的“01”号从设备重新分配从设备序号：02、地址：x12，x13。

可选的，在一具体的实施例中，还可以根据用户通过人机交互界面输入的从设备删除指令删除已添加的从设备，以及为剩余的已添加的从设备重新分配从设备序号和地址。

结合图7举例而言，在从设备信息区54内对应于每一从设备栏位显示一删除按钮541，根据用户对删除按钮的操作删除该删除按钮所对应的从设备栏位内的已添加的从设备。例如，在接收到用户在对应“01”号从设备的删除按钮的操作时，删除该“01”号从设备，并将剩余的从设备重新分配从设备序号和地址，例如，将原来的“02”号从设备重新分配从设备序号：01、地址：x10，x11，以此类推。其中，图示的删除按钮为“-”号，在其他实施例中，也可以采用其他符号。

可选的，在另一实施例中，从设备信息区54内还包括重置按钮542，在接收到用户触摸该重置按钮542产生的重置指令后删除所有已添加的从设备。

再参阅图5，可选的，还可以在人机交互界面显示一确定按钮以及一取消按钮，在接收到用户在该取消按钮的操作时，不保存添加的从设备，并关闭人机交互界面；在接收到用户在该确定按钮的操作时，保存添加的从设备，并关闭人机交互界面。

可选的，在另一实施例中，还可以将添加的从设备和分配的从设备序号和地址输出成文本文件。

具体地，根据添加的从设备和分配的从设备序号和地址在文本文件中为每一添加的从设备生成一结构化数据，结构化数据包括从设备数量、从设备序号、从设备类型、地址类型以及地址号。

s410：根据地址对所述从设备的输入和/或输出接口进行控制和管理。

本步骤s410与上述实施例类似，这里不再赘述。

下面以modbus总线协议为例，对上述实施方式进行说明，modbus协议为基于主从设备机制的半双工通讯协议，主控设备、从设备采用请求/应答方式进行周期通讯，将从设备需上传的输入数据或主控设备需下发的输出数据组包成总线协议帧进行收发，实现对工业现场外部输入输出开关量的扫描。

安装完从设备，并实现从设备与主控设备的连接后，需调整bio(blockinputoutput)上的波段开关设置从设备序号，从设备的数量不能超过modbus总线协议中要求的上限，即不能超过32个从设备，从设备的输入输出引脚外接传感器或开关量。

接下来在pde(plcdevelopenvironment，plc程序编辑环境)中对从设备进行配置，首先需要从设备类型信息，从设备类型信息包括从设备的输入输出类型，输入输出引脚数量。pde根据这些信息为新建的从设备自动分配x、y地址，分配地址时既可在新建梯形图时从1开始配置，又可在修改梯形图时修改。

用户在pde添加bdi、bdo或其他规格的bdio，pde根据添加顺序设置从设备序号(用户需保证现场安装bdio拨码开关的正确)，并自动分配x、y地址，这些地址须为可用值。

本发明提供的计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质用于存储计算机程序，该计算机程序被处理器执行以实现上述实施例中提供的方法。可以理解的，在本实施例中的可读存储介质存储的计算机程序，所用来执行的方法与上述实施例提供的方法类似，其原理和步骤相同，这里不再赘述。

其中，该存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

参阅图8，图8是本发明提供的主控设备一实施例的结构示意图，该主控设备80用于对从设备的输入输出进行控制，该主控设备80包括存储器81、处理器82及存储在存储器上并可在处理器81上运行的计算机程序，计算机程序被处理器82执行时实现以下步骤：

获取连接的从设备的输入/输出接口信息；根据所述输入/输出接口信息为所述从设备的所述输入/输出接口分配地址；根据地址对所述从设备的输入和/或输出接口进行控制和管理。

可选的，在另一实施例中，所述计算机程序被处理器82执行时还用于执行：根据所述输入/输出接口信息获得所述输入/输出接口的接口类型；从所述接口类型对应的地址中依顺序为所述从设备的输入/输出接口分配地址。

可选的，在另一实施例中，所述计算机程序被处理器82执行时还用于执行：对所述地址进行梯形图编辑以控制所述从设备的输入/输出接口的输入和输出的逻辑关系；根据所述地址向所述从设备对应的输入/输出接口进行指令的接收和/或下发。

可选的，在另一实施例中，所述计算机程序被处理器82执行时还用于执行：接收用户输入的从设备添加指令；根据所述从设备添加指令添加从设备。

可选的，在另一实施例中，所述计算机程序被处理器82执行时还用于执行：获取所述从设备的类型信息；根据所述从设备的类型信息查询所述从设备的输入/输出接口信息。

可选的，在另一实施例中，所述计算机程序被处理器82执行时还用于执行：获取已添加的从设备数量和地址的已使用数量；根据所述从设备的输入/输出接口信息计算所述从设备所需地址数量；判断所述已添加的从设备是否小于预设的从设备数量的限定阈值；以及当已添加从设备数量小于从设备数量的限定阈值，且所述从设备所需地址数量小于地址数量的限定阈值与地址的已使用数量的差值时，添加从设备，并为所述从设备的输入/输出接口分配地址。

可选的，如图9所示，在另一实施例中，该主控设备80还包括显示设备83，显示设备83用于显示人机交互界面，所述计算机程序被处理器82执行时还用于执行：在所述人机交互界面上显示一从设备添加区，并在所述从设备添加区内显示一从设备添加按钮；接收用户对所述从设备添加按钮的操作指令；根据所述操作指令添加从设备，并将所述从设备显示在所述从设备添加区。

可选的，在另一实施例中，所述计算机程序被处理器82执行时还用于执行：在所述从设备添加按钮附近显示一从设备添加选择按钮和一从设备添加确认按钮；当接收用户对所述从设备添加选择按钮的操作指令后，选择相应的从设备；当接收用户对所述从设备添加确认按钮的操作指令后，添加所选择的从设备。

可选的，在另一实施例中，所述计算机程序被处理器82执行时还用于执行：在所述人机交互界面上显示一从设备信息区，所述从设备信息区中显示从设备信息栏；将从设备的信息显示到所述从设备信息栏，从设备的信息包括：从设备序号，从设备类型，输入/输出接口的地址。

可以理解的，上述主控设备的实施例的工作原理和实施步骤与上述提供的实施例类似，这里不再赘述。

参阅图10，图10是本发明提供的数控系统一实施例的结构示意图，该数控系统100包括主控设备101和从设备102。

其中，可以理解的，数控系统包括多个输入输出设备，在实际应用中，可以将任意一个输入输出设备作为主控设备，而将其他输入输出设备作为从设备。在另一实施例中，还可以将显示设备连接需要添加作为主控设备的输入输出设备，并在该设备plc的编程环境下，通过人机交互界面输入主站添加指令，添加该设备为主控设备。

可以理解的，上述数控系统的实施例的工作原理和实施步骤与上述提供的实施例类似，这里不再赘述。

可以理解的，在本发明所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的方法以及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述其他实施方式中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。