專利名稱：多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種現(xiàn)場控制器，尤其涉及一種多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制
O
背景技術(shù)：
目前伴隨著智能測控技術(shù)的發(fā)展，各種行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域(如化工、石化、機械、冶金、 船舶、環(huán)境處理及建筑)對智能測控技術(shù)的應(yīng)用要求具有越來越大的相似性。智能測控技術(shù)中所應(yīng)用的現(xiàn)場控制器，通常主要由主控CPU卡和采集模塊連接組成，采集模塊負責采集對應(yīng)被控設(shè)備的控制參數(shù)及向被控設(shè)備發(fā)送控制指令。目前市面上較為常見的現(xiàn)場控制器，主要為針對特定設(shè)備或應(yīng)用設(shè)計，其數(shù)據(jù)采集的規(guī)格較為單一，數(shù)據(jù)采集通道較少，實現(xiàn)的功能也較單一，不能滿足各種現(xiàn)場的采集和控制需求。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種可以多功能多通道采集數(shù)據(jù)的現(xiàn)場控制器，滿足各種現(xiàn)場的采集和控制需求。本實用新型提供一種多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器，由主控CPU卡和采集模塊連接組成，其中，采集模塊包括=FPGA芯片、復數(shù)路A/D輸入電路、溫度補償電路、復數(shù)路 D/A輸出電路、復數(shù)路繼電器輸出電路、復數(shù)路數(shù)字量輸入電路及復數(shù)路定時/計數(shù)器電路，所述復數(shù)路A/D輸入電路、溫度補償電路、復數(shù)路D/A輸出電路、復數(shù)路繼電器輸出電路、復數(shù)路數(shù)字量輸入電路及復數(shù)路定時/計數(shù)器電路分別電性連接至FPGA芯片。其中，所述復數(shù)路A/D輸入電路的數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片。其中，所述溫度補償電路的數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片。其中，所述復數(shù)路D/A輸出電路的數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片。其中，所述復數(shù)路繼電器輸出電路的數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片。其中，所述復數(shù)路數(shù)字量輸入電路的數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片。其中，所述主控CPU卡通過PC/104工業(yè)控制擴展總線與采集模塊電性連接。本實用新型的有益效果本實用新型的多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器可以提供多量程多變量信號多路模擬量的輸入通道，并具有針對熱電耦應(yīng)用的獨立的溫度補償電路，還具有多路模擬量輸出通道可以同時進行電壓和電流的輸出，具有多路繼電器輸出， 具有多路數(shù)字輸入及多路計數(shù)器輸入輸出，可靈活方便的實現(xiàn)多種現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制功能。為了能更進一步了解本實用新型的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本實用新型的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本實用新型加以限制。
以下結(jié)合附圖，通過對本實用新型的具體實施方式
詳細描述，將使本實用新型的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。附圖中，

圖1為本實用新型多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器的A/D輸入電路的接線端子連接電壓信號源的電路圖；圖3為本實用新型多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器的A/D輸入電路的接線端子連接電流信號源的電路圖；圖4為本實用新型多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器的數(shù)字量輸入電路的接線端子連接輸入信號的電路圖；圖5為本實用新型多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器的D/A輸出電路的接線端子連接負載的電路圖；圖6為本實用新型多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器的繼電器輸出電路的輸出邏輯圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型所采取的技術(shù)手段及其效果，以下結(jié)合本實用新型的優(yōu)選實施例及其附圖進行詳細描述。如圖1所示，本實用新型提供的多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器由主控CPU卡1 和采集模塊2連接組成，其中，采集模塊2包括FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)芯片3、復數(shù)路 A/D輸入電路4、溫度補償電路5、復數(shù)路D/A輸出電路6、復數(shù)路繼電器輸出電路7、復數(shù)路數(shù)字量輸入電路8及復數(shù)路定時/計數(shù)器電路9，所述復數(shù)路A/D輸入電路4、溫度補償電路5、復數(shù)路D/A輸出電路6、復數(shù)路繼電器輸出電路7、復數(shù)路數(shù)字量輸入電路8及復數(shù)路定時/計數(shù)器電路9分別電性連接至FPGA芯片3。用戶可以對FPGA芯片3按照實際需求進行適應(yīng)性的編程設(shè)計，可以使該實用新型的現(xiàn)場控制器同時適用于化工、石化、機械、冶金、船舶、環(huán)境處理及建筑等各種行業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)場的采集和控制，具有較為理想的性價比及較為廣泛的適用性。系統(tǒng)高度智能化，全部時序均由系統(tǒng)內(nèi)部的FPGA芯片3匹配，特別是對模擬量的A/D轉(zhuǎn)換采用自動掃描和存儲，只需像操作一般I/O —樣簡單來讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，使得用戶編程和應(yīng)用更為簡單。在本實用新型的較佳實施方式中，主控CPU卡1通過PC/104工業(yè)控制擴展總線與采集模塊2電性連接；A/D輸入電路4為17路，其數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片3 ；溫度補償電路5的數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片3 ；D/A輸出電路6為6 路，其數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片3 ；繼電器輸出電路7為16路，其數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片3 ；數(shù)字量輸入電路8為M路，其數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片3。本實用新型中與FPGA芯片3相連的各種電路都為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，因此在此不再贅述其具體結(jié)構(gòu)。以下具體說明如何應(yīng)用本實用新型實現(xiàn)多功能多通道數(shù)據(jù)采集的功能。如圖2及圖3所示，圖2為本實用新型的A/D輸入電路的接線端子連接電壓信號源的電路圖，圖3為本實用新型的A/D輸入電路的接線端子連接電流信號源的電路圖。17路A/D輸入電路4通過接線端子31 (i = 0-16)連接電壓信號源312或電流信號源314，從而接收現(xiàn)場的電壓或電流信號的輸入。17路模擬的輸入端都為差動輸入，并在數(shù)字端采用光電隔離，可直接輸入差動、單端、單極性、雙極性信號，采用自動掃描的轉(zhuǎn)換方式，轉(zhuǎn)換時間約30us/每路，當輸入0-20mV的電壓信號時，則轉(zhuǎn)換時間為IOOus/每路；當輸入0_20mA 的電流信號時，則按如圖3所示需要連接電阻。本實用新型可提供多達17路數(shù)字隔離、全差動、多規(guī)格模擬量輸入通道，支持多量程多變量信號多路模擬量的輸入。結(jié)合可調(diào)節(jié)的電位器，17路A/D輸入電路4可設(shè)置為不同量程不同精度來使用，從而方便用戶。溫度補償電路5為針對熱電偶應(yīng)用的獨立1路冷端溫度補償傳感器，可與A/D輸入電路4結(jié)合使用。如圖4所示，其為本實用新型多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器的數(shù)字量輸入電路的接線端子連接輸入信號的電路圖。M路數(shù)字量輸入電路8通過接線端子32 (i =0-23) 接收輸入信號，由外接的MV電源322供電，輸入信號為高電平時，輸入值為1，輸入信號為低電平時，輸入值為0，輸入值經(jīng)光電隔離后再經(jīng)門控信號(TTL)緩沖模塊3M緩沖。如圖5所示，其為本實用新型多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器的D/A輸出電路的接線端子連接負載的電路圖。按照用戶需要，6路D/A輸出電路6的接線端子34 (i = 0-5) 可以連接不同的負載，如電壓負載342及電流負載344。6路D/A輸出電路6刷新時間可以為15us/每路，用戶可根據(jù)需要在每路接入不同的負載，實現(xiàn)控制功能。如圖6所示，其為本實用新型多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器的繼電器輸出電路的輸出邏輯圖。16路繼電器輸出電路7通過接線端子35 (i =0-1 連接外部負載。繼電器輸出電路7主要包括繼電器352、達林頓驅(qū)動模塊邪4及門控信號(TTL)驅(qū)動模塊356， 達林頓驅(qū)動模塊邪4及門控信號(TTL)驅(qū)動模塊356之間采用光電隔離。用戶可用常開觸點控制外部負載，驅(qū)動信號為0時，繼電器352吸合(觸點閉合)，驅(qū)動信號為1時，繼電器 352釋放(觸點斷開)，從而控制外部負載工作。定時/計數(shù)器電路9為3路，可由INTEL82CM構(gòu)成，提供3個獨立的計數(shù)器，從而方便用戶編程。綜上所述，本實用新型的多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器可以提供多量程多變量信號多路模擬量的輸入通道，并具有針對熱電耦應(yīng)用的獨立的溫度補償電路，還具有多路模擬量輸出通道可以同時進行電壓和電流的輸出，具有多路繼電器輸出，具有多路數(shù)字輸入及多路計數(shù)器輸入輸出，可靈活方便的實現(xiàn)多種現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制功能。以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型后附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器，由主控CPU卡和采集模塊連接組成，其特征在于，所述采集模塊包括FPGA芯片、復數(shù)路A/D輸入電路、溫度補償電路、復數(shù)路D/A輸出電路、復數(shù)路繼電器輸出電路、復數(shù)路數(shù)字量輸入電路及復數(shù)路定時/計數(shù)器電路，所述復數(shù)路A/D輸入電路、溫度補償電路、復數(shù)路D/A輸出電路、復數(shù)路繼電器輸出電路、復數(shù)路數(shù)字量輸入電路及復數(shù)路定時/計數(shù)器電路分別電性連接至FPGA芯片。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器，其特征在于，所述復數(shù)路 A/D輸入電路的數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器，其特征在于，所述溫度補償電路的數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器，其特征在于，所述復數(shù)路 D/A輸出電路的數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器，其特征在于，所述復數(shù)路繼電器輸出電路的數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器，其特征在于，所述復數(shù)路數(shù)字量輸入電路的數(shù)字端經(jīng)由光電隔離電路連接至FPGA芯片。
7.如權(quán)利要求1所述的多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器，其特征在于，所述主控CPU 卡通過PC/104工業(yè)控制擴展總線與采集模塊電性連接。
專利摘要本實用新型涉及一種多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器，由主控CPU卡和采集模塊連接組成，其中，采集模塊包括FPGA芯片、復數(shù)路A/D輸入電路、溫度補償電路、復數(shù)路D/A輸出電路、復數(shù)路繼電器輸出電路、復數(shù)路數(shù)字量輸入電路及復數(shù)路定時/計數(shù)器電路，所述復數(shù)路A/D輸入電路、溫度補償電路、復數(shù)路D/A輸出電路、復數(shù)路繼電器輸出電路、復數(shù)路數(shù)字量輸入電路及復數(shù)路定時/計數(shù)器電路分別電性連接至FPGA芯片。本實用新型的多功能多通道數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場控制器可以提供多路模擬量輸入通道，并具有針對熱電耦應(yīng)用的獨立的溫度補償電路，還具有多路模擬量輸出通道可以同時進行電壓和電流的輸出，具有多路繼電器輸出，具有多路數(shù)字輸入及多路計數(shù)器輸入輸出。
文檔編號G05B19/05GK201984318SQ201120057508
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者段夢生 申請人:深圳市華邦德科技有限公司