CN111142042A - 自动编码***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动编码***及方法。***包括主机和若干从机，所述主机与各从机通过通讯总线相连接；所述主机包括电源模块；所述从机包括处理芯片、输入端口和输出端口；所述处理芯片用于根据输入端口的状态控制输出端口输出电压；所述从机通过编码线串联于电源模块的正极与负极之间；相邻的从机，前一从机的输出端口与下一从机的输入端口相连接，第一台从机的输入端口与电源模块的正极相连接，最后一台从机的输出端口与电源模块的负极相连接。本发明可以自动完成设备编码，自动识别结束，速度快，抗干扰能力强，可靠性高，同时还具有故障诊断功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种电气设备自动编码***，还涉及一种自动编码方法。
背景技术
新能源汽车包含多组电池，需要使用多组探测设备实施安全监控。多组探测设备（下称从机）串联成回路后，需要进行自动编码，并将编码反馈给编码设备（下称主机），以明确各探测设备在回路中的位置。
现有技术中，编码主要是通过串联分压和电压排序的方式实现。如公布号为CN110531272A的中国发明专利公开了一种电池热失控检测***自动编码方法，每个从机设备内置电阻，通过串联分压，每个从机测得一个不同的电压，并满足V1>V2>Vn的关系，最后通过电压排序的方法，对从机进行编号。又如公告号为CN102821017B的中国发明专利，公开了一种主从式现场总线中从机地址顺序识别的方法及***，通过计算主机与各从机之间的电压差，判断从机所属槽位号，实现顺序识别。
上述方式存在以下缺陷：（1）采用串联分压方式，每个从机分配到的电压越来越小，抗干扰能力随之越来越差，在现场使用时，容易编码失败或错误，可靠性差；（2）不具备故障诊断功能，如果编码失败，***无法自动判断出故障类型以及故障位置。
发明内容
本发明提出了一种自动编码***及方法，其目的是：（1）提高***的抗干扰能力；（2）提供故障诊断功能。
本发明技术方案如下：
一种自动编码***，包括主机和若干从机，所述主机与各从机通过通讯总线相连接；
所述主机包括电源模块；
所述从机包括处理芯片、输入端口和输出端口；所述处理芯片用于根据输入端口的状态控制输出端口输出电压；
所述从机通过编码线串联于电源模块的正极与负极之间；相邻的从机，前一从机的输出端口与下一从机的输入端口相连接，第一台从机的输入端口与电源模块的正极相连接，最后一台从机的输出端口与电源模块的负极相连接。
作为本***的进一步改进：所述从机的输入端口通过输入模块与处理芯片的输入检测端相连接，所述从机的输出端口通过输出模块与处理芯片的输出控制端相连接；
所述输入模块为分压检测电路；
所述输出模块包括控制电路和输出电阻，从机的供电端依次通过控制电路以及输出电阻与输出端口相连接，控制电路与输出控制端相连接。
作为本***的进一步改进：所述从机还包括检测模块，所述检测模块用于检测输出端口的输出电压，处理芯片的输出检测端通过检测模块与输出端口相连接。
作为本***的进一步改进：所述检测模块为分压检测电路。
本发明还提供了一种自动编码方法，步骤为：
S1、通过编码线将若干从机串联在主机的电源模块的正负极之间；对于相邻的从机，前一从机的输出端口与下一从机的输入端口相连接；第一台从机的输入端口与电源模块的正极相连接，最后一台从机的输出端口与电源模块的负极相连接；主机与各从机还通过通讯总线进行通讯；
S2、主机通过通讯总线发出自动编码开始命令；
S3、所有从机收到自动编码开始命令后，检测输入端口的电压，未完成编码且输入端口电压有效的从机按序自动编码为下一编码，然后控制本机的输出端口输出电压，并发送本机编码完成命令；
S4、主机收到从机的编码完成命令后，更新已编码的序号；主机及其它从机返回步骤S3继续编码；
同时，步骤S3中刚完成编码的从机根据其输出端口的状态进行判断：
情况a、如果输出端口正常连接下一从机，本机编码工作结束；
情况b、如果输出端口连接主机，则发出编码结束命令，主机收到编码结束命令后，结束编码，编码成功；
情况c、如果输出端口悬空，则发出后级悬空报警命令，主机收到后级悬空报警命令后停止编码，编码失败。
作为上述方法的进一步改进：所述从机中通过分压检测电路检测输入端口的电压；所述从机中的供电端依次通过控制电路以及输出电阻与输出端口相连接，并通过控制电路控制供电端与输出电阻之间的通断；
步骤S4中对输出端口的状态进行判断的方法为：如果输出电压在预设的有效区间内，则判定为情况a；如果输出电压为0V，则判定为情况b；如果输出电压为供电端电压，则判定为情况c。
作为上述方法的进一步改进：在步骤S4中，如果从机根据其输出端口的状态进行判断的结果为情况a，则在本机编码工作结束之前，监测下一台从机的编码完成命令是否超时发出，如果超时则发出后级无响应报警命令，主机收到后级无响应报警命令后判定出现后级无响应报警故障，并记录发出该报警命令的从机的编码用于定位故障，编码失败。
作为上述方法的进一步改进：主机发出自动编码开始命令后，如果经过预设的时长后仍未收到第一台从机的编码完成命令，则判定主机到第一台从机之间的连接出现故障，编码失败。
相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：（1）每一台从机独立向下一台从机输出电压，代替传统的分压串联方式，每一台从机接收到的电压信号是相等的，通过相互通讯和时间先后顺序完成编码，无需提前预设编码，可自动为从机设备分配唯一编码，编码速度快，抗干扰能力强，可靠性高；（2）从机的输出端口处设置有检测模块，通过检测输出电压，不仅可以自动判断出编码是否结束，还能够判断编码线是否存在故障，实现了故障的诊断与反馈，为故障的排查定位提供可靠依据；（3）还提供了超时响应报警机制，扩展了故障诊断与排查的范围。
附图说明
图1为本编码***的结构示意图。
图2为从机的结构示意图。
图3为主机运行逻辑的流程示意图。
图4为从机运行逻辑的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
如图1，一种自动编码***，包括主机1和若干从机2，所述主机1与各从机2通过通讯总线3和电源供电线相连接。所述主机1包括电源模块1-1。
如图1和2，所述从机2包括处理芯片2-1、输入端口2-5和输出端口2-6；所述处理芯片2-1用于根据输入端口2-5的状态控制输出端口2-6输出电压。
如图1，所述从机2通过编码线串联于电源模块1-1的正极与负极之间：相邻的从机2，前一从机2的输出端口2-6与下一从机2的输入端口2-5相连接，第一台从机2的输入端口2-5与电源模块1-1的正极相连接，最后一台从机2的输出端口2-6与电源模块1-1的负极相连接。
进一步的，如图2，所述从机2的输入端口2-5通过输入模块2-4与处理芯片2-1的输入检测端2-1-1相连接，所述从机2的输出端口2-6通过输出模块2-2与处理芯片2-1的输出控制端2-1-2相连接。
所述输入模块2-4为分压检测电路，包括串联在输入端口2-5与接地端之间的电阻R1和R2，还包括串联在R1、R2之间连接点与接地端之间的电阻R3与R4。输入检测端2-1-1与电阻R3和R4之间的连接点相连接。其中R1、R2完成输入端的电压分配（供电电压的2/3分压），R3、R4与处理芯片的输入电压检测完成测量。如果编码线的电压为24V，通过上一从机的R7、本从机的R1、R2串联后，在R1与R2中间连接点的电压是8V，超过处理芯片的承受电压，所以加入R3、R4的电压采样电路，其作用：1.使得电压值减小1/11倍，使得处理芯片能够承受R1、R2的分压；2.加入的R3、R4电阻值远远大于R1、R2，对R1、R2分压的影响可以忽略。最终目的是使处理芯片可以正常采集电压。处理芯片2-1通过检测输入电压，判断是否输入有效。并且，本***可以测量连续变化的输入电压值，适应不同的电压等级。
所述输出模块2-2包括控制电路和输出电阻，从机2的供电端依次通过控制电路以及输出电阻与输出端口2-6相连接，控制电路与输出控制端2-1-2相连接。处理芯片2-1通过控制电路控制输出高电平24V/0V。具体的，处理芯片2-1通过控制三极管Q2的开关，进而控制三极管Q1的开关，实现输出电压的控制。处理芯片2-1的输出控制端2-1-2为低电平时，Q2截止，Q1截止，输出端口2-6输出0V；处理芯片2-1的输出控制端2-1-2为高电平时，Q2导通，Q1导通，输出端口2-6输出24V。
所述从机2还包括检测模块2-3，所述检测模块2-3用于检测输出端口2-6的输出电压，处理芯片2-1的输出检测端2-1-3通过检测模块2-3与输出端口2-6相连接。
所述检测模块2-3为分压检测电路，包括串联在输出端口2-6与接地端之间的电阻R9和R10，输出检测端2-1-3与电阻R9和R10之间的连接点相连接，测量输出电压值。如果测得的电压在有效区间内（根据输出电阻R7以及下一级输入模块2-4的电阻值及分压情况计算得出），则说明正常连接下一台从机2；如果测得的电压为0V，说明连接的是主机1的电源模块1-1负极，根据这一特性，可以判断编号是否结束；如果测得的电压为24V，说明输出悬空，连接短线，根据这一特性，可以进行故障判断。
如图3和4，基于上述***的自动编码方法，步骤为：
S1、通过编码线将若干从机2串联在主机1的电源模块1-1的正负极之间；对于相邻的从机2，前一从机2的输出端口2-6与下一从机2的输入端口2-5相连接；第一台从机2的输入端口2-5与电源模块1-1的正极相连接，最后一台从机2的输出端口2-6与电源模块1-1的负极相连接；主机1与各从机2还通过通讯总线3进行通讯。
S2、主机1通过通讯总线3发出自动编码开始命令。
S3、所有从机2收到自动编码开始命令后，检测输入端口2-5的电压，未完成编码且输入端口2-5电压有效的从机2按序自动编码为下一编码，存储编码，然后控制本机的输出端口2-6输出电压，并发送本机编码完成命令。
对于第一台从机2的编码，如果经过预设的时长后，主机1仍未收到第一台从机2的编码完成命令，则判定主机1到第一台从机2之间的连接出现故障，编码失败。此情况下，可能存在的故障为：（1）主机到位置1从机的编码线断线；（2）位置1从机的供电线出现故障；（3）位置1从机的通信线出现故障；（4）位置1从机的设备运行出现故障。
S4、主机1收到从机2的编码完成命令后，更新已编码的序号；主机1及其它从机2返回步骤S3继续编码；
同时，步骤S3中刚完成编码的从机2根据其输出端口2-6的状态进行判断：
情况a、如果输出电压在预设的有效区间内，说明输出端口2-6正常连接下一从机2，继续监测下一台从机2的编码完成命令是否超时发出，如果未超时，本机编码工作结束；如果超时，则发出后级无响应报警命令，主机1收到后级无响应报警命令后判定出现后级无响应报警故障，并记录发出该报警命令的从机2的编码用于定位故障，编码失败。造成无响应的原因有：（1）后级的供电线出现故障；（2）后级的通信线出现故障；（3）后级的设备运行出现故障。
情况b、如果输出电压为0V，说明输出端口2-6连接主机1的电源模块1-1的负极，则发出编码结束命令，主机1收到编码结束命令后，结束编码，编码成功。
情况c、如果输出电压为24V，说明输出端口2-6悬空，则发出后级悬空报警命令，主机1收到后级悬空报警命令后停止编码，编码失败。此情况下，可能存在的故障为：连接后级的编码线存在断线故障。
Claims (8)
1.一种自动编码***，包括主机（1）和若干从机（2），其特征在于：所述主机（1）与各从机（2）通过通讯总线（3）相连接；
所述主机（1）包括电源模块（1-1）；
所述从机（2）包括处理芯片（2-1）、输入端口（2-5）和输出端口（2-6）；所述处理芯片（2-1）用于根据输入端口（2-5）的状态控制输出端口（2-6）输出电压；
所述从机（2）通过编码线串联于电源模块（1-1）的正极与负极之间；相邻的从机（2），前一从机（2）的输出端口（2-6）与下一从机（2）的输入端口（2-5）相连接，第一台从机（2）的输入端口（2-5）与电源模块（1-1）的正极相连接，最后一台从机（2）的输出端口（2-6）与电源模块（1-1）的负极相连接。
2.如权利要求1所述的自动编码***，其特征在于：所述从机（2）的输入端口（2-5）通过输入模块（2-4）与处理芯片（2-1）的输入检测端（2-1-1）相连接，所述从机（2）的输出端口（2-6）通过输出模块（2-2）与处理芯片（2-1）的输出控制端（2-1-2）相连接；
所述输入模块（2-4）为分压检测电路；
所述输出模块（2-2）包括控制电路和输出电阻，从机（2）的供电端依次通过控制电路以及输出电阻与输出端口（2-6）相连接，控制电路与输出控制端（2-1-2）相连接。
3.如权利要求2所述的自动编码***，其特征在于：所述从机（2）还包括检测模块（2-3），所述检测模块（2-3）用于检测输出端口（2-6）的输出电压，处理芯片（2-1）的输出检测端（2-1-3）通过检测模块（2-3）与输出端口（2-6）相连接。
4.如权利要求3所述的自动编码***，其特征在于：所述检测模块（2-3）为分压检测电路。
5.一种自动编码方法，其特征在于步骤为：
S1、通过编码线将若干从机（2）串联在主机（1）的电源模块（1-1）的正负极之间；对于相邻的从机（2），前一从机（2）的输出端口（2-6）与下一从机（2）的输入端口（2-5）相连接；第一台从机（2）的输入端口（2-5）与电源模块（1-1）的正极相连接，最后一台从机（2）的输出端口（2-6）与电源模块（1-1）的负极相连接；主机（1）与各从机（2）还通过通讯总线（3）进行通讯；
S2、主机（1）通过通讯总线（3）发出自动编码开始命令；
S3、所有从机（2）收到自动编码开始命令后，检测输入端口（2-5）的电压，未完成编码且输入端口（2-5）电压有效的从机（2）按序自动编码为下一编码，然后控制本机的输出端口（2-6）输出电压，并发送本机编码完成命令；
S4、主机（1）收到从机（2）的编码完成命令后，更新已编码的序号；主机（1）及其它从机（2）返回步骤S3继续编码；
同时，步骤S3中刚完成编码的从机（2）根据其输出端口（2-6）的状态进行判断：
情况a、如果输出端口（2-6）正常连接下一从机（2），本机编码工作结束；
情况b、如果输出端口（2-6）连接主机（1），则发出编码结束命令，主机（1）收到编码结束命令后，结束编码，编码成功；
情况c、如果输出端口（2-6）悬空，则发出后级悬空报警命令，主机（1）收到后级悬空报警命令后停止编码，编码失败。
6.如权利要求5所述的自动编码方法，其特征在于：所述从机（2）中通过分压检测电路检测输入端口（2-5）的电压；所述从机（2）中的供电端依次通过控制电路以及输出电阻与输出端口（2-6）相连接，并通过控制电路控制供电端与输出电阻之间的通断；
步骤S4中对输出端口（2-6）的状态进行判断的方法为：如果输出电压在预设的有效区间内，则判定为情况a；如果输出电压为0V，则判定为情况b；如果输出电压为供电端电压，则判定为情况c。
7.如权利要求5或6所述的自动编码方法，其特征在于：在步骤S4中，如果从机（2）根据其输出端口（2-6）的状态进行判断的结果为情况a，则在本机编码工作结束之前，监测下一台从机（2）的编码完成命令是否超时发出，如果超时则发出后级无响应报警命令，主机（1）收到后级无响应报警命令后判定出现后级无响应报警故障，并记录发出该报警命令的从机（2）的编码用于定位故障，编码失败。
8.如权利要求5或6所述的自动编码方法，其特征在于：主机（1）发出自动编码开始命令后，如果经过预设的时长后仍未收到第一台从机（2）的编码完成命令，则判定主机（1）到第一台从机（2）之间的连接出现故障，编码失败。
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