專利名稱：一種用于現(xiàn)場總線的io模擬量模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于現(xiàn)場總線IO模塊，更確切地說涉及DeviceNet IO模擬量模塊。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷前進，人們對生產(chǎn)過程的控制提出了更高的要求。智能化、網(wǎng)絡化、分散化代表當代自動化控制技術(shù)發(fā)展的主流方向，而現(xiàn)場總線技術(shù)正是促使自動化系統(tǒng)順應這一發(fā)展要求的先進技術(shù)。DeviceNet是基于CAN總線的一種開放式現(xiàn)場總線技術(shù)，在世界各大供應商的共同努力下，已經(jīng)成為普及率比較高的現(xiàn)場總線技術(shù)之一，在國內(nèi)外得到較大范圍的推廣和應用。
DeviceNet遠程輸入輸出終端模塊，用于連接工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種現(xiàn)場裝置如傳感器、按鈕、指示燈、閥門、變送器等現(xiàn)場裝置的開關(guān)量及模擬量的輸入、輸出信號。根據(jù)開關(guān)量信號的應用場合，產(chǎn)品按型號分為開關(guān)量輸入及開關(guān)量輸出型；輸出方式分晶體管PNP輸出，晶體管NPN輸出，繼電器輸出型。
國外通過DeviceNet一致性測試的產(chǎn)品主要有美國AutomationDirect公司的DL205，DL105系列，美國InterlinkBT LLC的busstop系列模塊，美國WAGOCorporation的遠程數(shù)字IO模塊，美國Rockwell Automation的1769、1799模塊，德國奔馳公司的B-IO模塊，日本Omron的IO系列模塊等等，中國目前通過DeviceNet一致性測試的IO模塊只有上海電器科學研究所(SEARI)設(shè)計生產(chǎn)的本模塊產(chǎn)品系列。
DeviceNet IO模塊，其主要特點如下
基于CAN物理層，具有強大的通訊功能；DeviceNet具有較高的抗電磁干擾能力及通訊可靠性；可設(shè)置的通訊速率；網(wǎng)絡最多可支持64個節(jié)點；總線電源與通訊使用同一電纜；總線與模塊工作電源及端口電源完全隔離；輸入采用輔助電源供電，確?？偩€通訊不受負載影響；模塊化設(shè)計、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、性價比高；狀態(tài)顯示為控制CPU認可信號，顯示信息準確；系列模塊產(chǎn)品已通過ODVA國際DeviceNet一致性認證測試。
一般來說，上述國內(nèi)外產(chǎn)品，均未考慮到產(chǎn)品通用性(產(chǎn)品外形的一致性)和軟件涉及的一致性，這就給產(chǎn)品升級、系列化、多樣化帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品性能，考慮到產(chǎn)品通用性、升級換代的現(xiàn)場總線IO模擬量模塊。
為了達到上述目的，本實用新型的解決方案是本實用新型的硬件分為模擬量輸入和模擬量輸出兩個模塊，電源分三路，一路是網(wǎng)絡電源，一路是CPU電源，提供控制模塊的電源，一路是IO接口模塊電源，提供IO接口的電源供應。上述電路的信號傳遞為IO模擬量輸入，依次經(jīng)過信號放大電路、模擬量輸入轉(zhuǎn)換電路、微處理器CPU、DeviceNet網(wǎng)絡傳輸；IO模擬量輸出，由DeviceNet網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)依次到微處理器CPU、數(shù)模轉(zhuǎn)換、信號放大電路、模擬量輸出傳輸。
本實用新型的有益效果在用于連接工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種現(xiàn)場裝置如傳感器、按鈕、指示燈、閥門、變送器等現(xiàn)場裝置的模擬量的輸入、輸出信號，能產(chǎn)生有益的效果。


圖1、圖2為本實用新型的IO模擬量輸入及輸出模塊的原理框圖；
圖3為圖1和圖2中主CPU及外圍電路原理示意圖；圖4為圖1中模擬量輸入電路具體線路原理示意圖；圖5為圖1中模擬量輸出電路具體線路原理示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和一個較隹的實施例對本實用新型作較詳細的說明。
參照圖1和2，這是本實用新型的輸入和輸出電路的框圖。
模擬量輸入1將信號傳至信號放大2，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換3把差模轉(zhuǎn)為共模，作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片MAX1270的輸入，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，通過光藕傳入CPU單片機4。單片機4收到數(shù)字量數(shù)據(jù)發(fā)送到DeviceNet網(wǎng)絡5上。DeviceNet網(wǎng)絡5上的數(shù)據(jù)收發(fā)，采用光藕隔離保護。
參照圖3，這是本實用新型主CPU電路。這里所述的主CPU指的是單片機4，在DeviceNet網(wǎng)絡5上收到數(shù)據(jù)后，再通過并行口發(fā)到輸出板上，經(jīng)過光藕隔離數(shù)模芯片MAX525接收到CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成模擬量后，經(jīng)過運放LM348放大后，由模擬量輸出7輸出。
撥盤SW用于測量電流和電壓的切換。
電源電路采用的方式是RC加場效應管的開關(guān)振蕩，24V直流輸入，通過變壓器輸出二路，是完全隔離的，一路5V為CPU供電；另一路是正負14V，+14V由7805變成5V，為輸入電路供電。
模擬量輸入模塊的運放輸入前加濾波電路，參數(shù)選擇精確，可以提供測量精度，使得模數(shù)轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)跳動很小。
模擬量輸出模塊的輸出范圍由硬件來實現(xiàn)。
參照圖4，這是本實用新型的模擬量輸入電路1的原理圖。它包括四路輸入電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、光電隔離幾部分。
參照圖5，這是本實用新型的模擬量輸出電路7的原理圖。它包括四路輸出電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和光藕隔離幾部分。
模擬量IO模塊的研制在數(shù)字量IO模塊的基礎(chǔ)上進行的?；谀M量模塊的接線端子不多，盡量減小產(chǎn)品體積，模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換采用14點端子產(chǎn)品的外形。模擬量IO模塊的輸入、輸出電路，需要正負12V的直流電源。在其它電源系統(tǒng)上改進的有在原來DC-DC變壓器上增加一個繞組、三個抽頭，利用自激振蕩后通過濾波得到正負14V電源，5V芯片用電源通過78L05對+14V電源降壓獲得。
模擬量IO模塊采用的器件比數(shù)字量IO模塊多，各個系統(tǒng)之間要求相互之間隔離。
權(quán)利要求1.一種用于現(xiàn)場總線的IO模擬量模塊，包括輸入模塊和輸出模塊，其特征在于所述的輸入模塊還包括模擬量輸入電路〔1〕、信號放大電路〔2〕、AD轉(zhuǎn)換電路〔3〕、單片機〔4〕和DeviceNet網(wǎng)絡〔5〕；所述的輸出模塊還包括DeveiceNet網(wǎng)絡〔5〕傳輸數(shù)據(jù)，單片機〔4〕、DA轉(zhuǎn)換電路〔6〕、信號放大電路〔2〕、模擬量輸出〔7〕；上述電路之間信號傳遞，按以上模擬量輸入電路〔1〕開始，依次是信號放大電路〔2〕、AD轉(zhuǎn)換電路〔3〕、單片機〔4〕、DeviceNet網(wǎng)絡〔5〕、單片機〔4〕、DA轉(zhuǎn)換電路〔6〕、信號放大電路〔2〕、到模擬量輸出電路〔7〕輸出；電源分別向單片機和輸入、輸出電路供電。
2.如權(quán)利要求1所述的IO模擬量模塊，其特征在于模擬量輸入電路還包含四路輸入電路、AD轉(zhuǎn)換電路、光電隔離電路。
3.如權(quán)利要求1所述的IO模擬量模塊，其特征在于模擬量輸出電路還包含四路輸出電路、DA轉(zhuǎn)換電路和光電隔離電路。
4.如權(quán)利要求1所述的IO模擬量模塊，其特征在于所述的單片機及其外圍電路還包含單片機cpu和數(shù)據(jù)收發(fā)電路。
專利摘要本實用新型涉及一種DeviceNet IO模擬量模塊，屬于現(xiàn)場總線技術(shù)領(lǐng)域。該模塊包括模擬量輸入電路、信號放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機、DeviceNet網(wǎng)絡、DA轉(zhuǎn)換電路、模擬量輸出電路，上述電路的信號傳遞按照下述的流向進行，從模擬量輸入電路依次到信號放大、AD轉(zhuǎn)換、單片機、DeviceNet網(wǎng)絡、單片機、DA轉(zhuǎn)換、信號放大，最后有模擬量輸出。該模塊是在數(shù)字量IO模塊的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，在電源設(shè)計上采用了開關(guān)電源，以降低功耗和實現(xiàn)隔離；該IO模擬量模塊用于工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種現(xiàn)場裝置如傳感器、按鈕、指示燈、閥門、變送器的模擬量的輸入、輸出信號。
文檔編號G06F3/05GK2733451SQ200420023469
公開日2005年10月12日 申請日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月7日
發(fā)明者奚培鋒 申請人:上海電器科學研究所(集團)有限公司