模擬電流輸出模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開設(shè)及一種模擬電流輸出模塊，且更特別地，設(shè)及一種能夠通過檢測(cè)到由于 外部電流負(fù)載裝置的故障或互連錯(cuò)誤而可能出現(xiàn)的電流輸出過載狀態(tài)并提前切斷輸出來 防止損壞可編程邏輯控制器任LC)和外部負(fù)載系統(tǒng)且提高穩(wěn)定性的模擬電流輸出模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] PLC是一種計(jì)算機(jī)，其能夠通過在其內(nèi)嵌入諸如數(shù)字操作、邏輯操作、時(shí)序控制、定 時(shí)器和計(jì)數(shù)器的功能來控制各種自動(dòng)化機(jī)器和處理器，并包括能夠存儲(chǔ)程序和各種數(shù)據(jù)的 存儲(chǔ)器。
[0003] PLC可W應(yīng)用于包括裝置控制、裝置數(shù)字設(shè)定、時(shí)間控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集 和安全起動(dòng)裝置的各種作業(yè)。
[0004] PLC包括適用于給自動(dòng)化設(shè)施設(shè)備提供信號(hào)的模擬輸出模塊、和適用于接收來自 自動(dòng)化設(shè)施設(shè)備的信號(hào)輸出的模擬輸入模塊。模擬輸入模塊起到將從自動(dòng)化設(shè)施設(shè)備傳送 的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)且將數(shù)字信號(hào)傳送給內(nèi)部操作處理單元的作用。另外，模擬輸 出模塊起到接收來自操作處理單元的數(shù)字信號(hào)、將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)且將模擬信號(hào) 傳送給自動(dòng)化設(shè)施設(shè)備的作用。傳送給自動(dòng)化設(shè)施設(shè)備的模擬信號(hào)可W是電壓類型或電流 類型。因此，PLC的模擬輸出模塊包括輸出電壓類型的模擬信號(hào)的模擬電壓輸出模塊和輸 出電流類型的模擬信號(hào)的模擬電流輸出模塊。
[0005] PLC的典型的模擬電流輸出模塊在無需額外操作的情況下將數(shù)字值轉(zhuǎn)換成模擬 值，并且輸出模擬值。
[0006] PLC是用于工業(yè)領(lǐng)域的通用控制器，并且其外部負(fù)載系統(tǒng)也是各種各樣的。在由于 各種系統(tǒng)之中的特定負(fù)載裝置出現(xiàn)故障或互連錯(cuò)誤而使外部負(fù)載阻抗高于標(biāo)準(zhǔn)值的情況 下，模擬電壓過度增大，且外部負(fù)載系統(tǒng)和模擬電流輸出模塊可能會(huì)損壞。
[0007] 為了解決該個(gè)問題，需要PLC用戶在外部負(fù)載系統(tǒng)和每個(gè)輸出通道的模擬電流輸 出模塊之間安裝額外的過載切斷裝置，則相應(yīng)地增加了安裝成本。另外，過載切斷裝置也可 能具有故障或互連錯(cuò)誤問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引實(shí)施例提供了能夠通過檢測(cè)到由于外部電流負(fù)載裝置中的故障或互連錯(cuò)誤而可 能出現(xiàn)的電流輸出過載狀態(tài)并提前切斷輸出來防止損壞PLC模塊和外部負(fù)載系統(tǒng)的模擬 電流輸出模塊。
[0009] 實(shí)施例還提供了模擬電流輸出模塊，其包括生成并輸出數(shù)字信號(hào)的微處理器單元 (MPU)、將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)且輸出模擬信號(hào)的數(shù)字模擬值/A)轉(zhuǎn)換器、輸出與從D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)相對(duì)應(yīng)的控制電流的模擬電流輸出電路、W及通過測(cè)量控制電流 和比較控制電流的值與預(yù)設(shè)的參考值來檢測(cè)過載是否發(fā)生的過載檢測(cè)單元，其中，過載檢 測(cè)單元基于從MPU傳送的參考值生成信號(hào)來設(shè)定參考值，并且過載檢測(cè)單元包括比較控制 電流的值與參考值并檢測(cè)過載是否發(fā)生的比較器，和根據(jù)參考值生成信號(hào)生成參考值并提 供參考值給比較器的參考值設(shè)定單元。
[0010] 在下面的附圖和說明書中闡明了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。從說明書和附圖化及 權(quán)利要求書，其他特征將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0011] 圖1為根據(jù)實(shí)施例的模擬電流輸出模塊的配置圖。
[0012] 圖2為顯示通過使用根據(jù)實(shí)施例的模擬電流輸出模塊來確定過載是否發(fā)生的情 況的圖表。
[0013]圖3為示出了根據(jù)實(shí)施例的模擬電流輸出模塊的操作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 現(xiàn)將詳細(xì)地參考本公開的實(shí)施例，附圖中示出了本公開的實(shí)施例的示例。
[0015] 將參照附圖詳細(xì)地描述根據(jù)實(shí)施例的模擬電流輸出模塊。然而，本發(fā)明可W采用 許多不同形式來體現(xiàn)且不應(yīng)該被解釋為限于在本文中所闡述的實(shí)施例；相反地，通過添加、 改變和變化能夠很容易地得出包含在其他退化的發(fā)明中或落入本公開的精神和范圍內(nèi)的 替代實(shí)施例，并且該些替代實(shí)施例將充分地傳達(dá)本發(fā)明的構(gòu)思給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0016] 參照?qǐng)D1至圖3將提供關(guān)于根據(jù)實(shí)施例的模擬電流輸出模塊的描述。
[0017] 首先，在由于負(fù)載裝置的故障或互連錯(cuò)誤而使外部負(fù)載阻抗高于標(biāo)準(zhǔn)值的情況 下，本實(shí)施例可W防止損壞負(fù)載系統(tǒng)和模擬電流輸出模塊。
[001引圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的模擬電流輸出模塊的配置。
[0019] 參照?qǐng)D1，模擬電流輸出模塊200輸出控制電流至外部負(fù)載系統(tǒng)100。外部負(fù)載系 統(tǒng)100由電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)且控制電流具有模擬電流值。此外，外部負(fù)載系統(tǒng)100具有外部負(fù) 載阻抗化并且外部負(fù)載阻抗化不大于600Q且可W由用戶來改變其數(shù)值。
[0020] 另一方面，模擬電流輸出模塊200可W包括微處理器單元（MPU)210、光禪合器 220、數(shù)字模擬值/A)轉(zhuǎn)換器230、模擬電流輸出電路240,W及過載檢測(cè)單元250。
[0021] 另外，模擬電流輸出模塊200可W包括多個(gè)通道，且光禪合器220、D/A轉(zhuǎn)換器230、 模擬電流輸出電路240,和過載檢測(cè)單元250可W形成一個(gè)通道。多個(gè)通道接收來自MPU 210的數(shù)字值，并輸出具有模擬值的控制電流。在下文中，主要描述了一個(gè)通道的配置。
[0022]MPU210對(duì)電流輸出執(zhí)行內(nèi)部序列處理并生成具有數(shù)字值的數(shù)字信號(hào)然后輸出數(shù) 字信號(hào)。另外，數(shù)字信號(hào)通過光禪合器220經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器230被轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
[0023] 另外，MPU210傳送參考值信息（參考值生成信號(hào)）給過載檢測(cè)單元250,其中，參 考值信息為用于檢測(cè)過載的參照。在該一點(diǎn)上，由MPU210來設(shè)定參考值信息并且MPU210 是基于外部負(fù)載系統(tǒng)100的外部負(fù)載阻抗化的值（阻抗值）和所生成的數(shù)字信號(hào)值來設(shè) 定參考值信息。
[0024] 光禪合器220將數(shù)字電路與模擬電路隔離開，并將從MPU210輸出的數(shù)字信號(hào)傳 送進(jìn)D/A轉(zhuǎn)換器230中。
[0025]D/A轉(zhuǎn)換器230將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并放大模擬信號(hào)，然后傳送模擬信號(hào) 至模擬電流輸出電路240。
[0026] 模擬電流輸出電路240根據(jù)從D/A轉(zhuǎn)換器230輸出的模擬信號(hào)輸出控制電流?？?審IJ電流可W介于4mA至20mA之間，并驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載系統(tǒng)100,外部負(fù)載系統(tǒng)100的外部負(fù)載 電阻不大于600Q。
[0027] 過載檢測(cè)單元250測(cè)量輸出至外部負(fù)載系統(tǒng)100的控制電流并基于所測(cè)得的控制 電流值來檢測(cè)過載是否發(fā)生。然后，當(dāng)檢測(cè)到過載時(shí)，過載檢測(cè)單元250輸出過載檢測(cè)信號(hào) 至MPU210。
[0028] 當(dāng)過載檢測(cè)單元250輸出過載檢測(cè)信號(hào)時(shí)，MPU210切斷控制電流的輸出或生成 預(yù)設(shè)的錯(cuò)誤輸出電流值。通過該操作，防止由于過載而損壞外部負(fù)載系統(tǒng)100和模擬電流 輸出模塊200。
[0029] 當(dāng)發(fā)生過載時(shí)，錯(cuò)誤輸出電流值被預(yù)設(shè)為不大于與過載對(duì)應(yīng)的數(shù)值的值。另外，當(dāng) 接收過載檢測(cè)信號(hào)時(shí)，MPU210生成錯(cuò)誤代碼并將其提供給外部用戶。
[0030] 另一個(gè)方面，過載檢測(cè)電路250測(cè)量控制電流并包括比較控制電流值與參考值且 確定過載是否發(fā)生的比較器251，和連接至比較器251且提供根據(jù)從MPU210傳送的參考值 生成信號(hào)（參考值信息）而改變的參考值給比較器251的參考值設(shè)定單元252。
[0031] 例如，參考值設(shè)定單元252可W是數(shù)字電位器并根據(jù)參考值生成信號(hào)調(diào)整數(shù)字電 位器的分壓比。另外，參考值設(shè)定單元252可W重新設(shè)定調(diào)整后的數(shù)值為參考值并提供參 考值給比較器251。
[0032] 在該一點(diǎn)上，可W根據(jù)下列等式（1)確定參考值Vf:
[0033]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種模擬電流輸出模塊，包括： 微處理器單元（MPU)，其生成并輸出數(shù)字信號(hào)； 數(shù)字模擬（D/A)轉(zhuǎn)換器，其將所述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并輸出所述模擬信號(hào)； 模擬電流輸出電路，其輸出與從所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的所述模擬信號(hào)相對(duì)應(yīng)的控 制電流；以及 過載檢測(cè)單元，其通過測(cè)量所述控制電流并比較所述控制電流的值和預(yù)設(shè)的參考值來 檢測(cè)過載是否發(fā)生， 其中，所述過載檢測(cè)單元基于從所述微處理器單元傳送的參考值生成信號(hào)來設(shè)定所述 參考值，并且 所述過載檢測(cè)單元包括比較所述控制電流的值與所述參考值并檢測(cè)所述過載是否發(fā) 生的比較器，和根據(jù)所述參考值生成信號(hào)生成所述參考值并提供所述參考值給所述比較器 的參考值設(shè)定單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬電流輸出模塊，其中，所述微處理器單元基于所述數(shù)字 信號(hào)的值和外部負(fù)載阻抗的值來確定所述參考值生成信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬電流輸出模塊，其中，當(dāng)所述微處理器單元接收到來自 所述過載檢測(cè)單元的過載檢測(cè)信號(hào)時(shí)，所述微處理器單元輸出控制電流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬電流輸出模塊，其中，當(dāng)所述微處理器單元接收到來自 所述過載檢測(cè)單元的過載檢測(cè)信號(hào)時(shí)，所述微處理器單元輸出預(yù)設(shè)的錯(cuò)誤輸出電流值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬電流輸出模塊，其中，當(dāng)所述微處理器單元接收到來自 所述過載檢測(cè)單元的過載檢測(cè)信號(hào)時(shí)，所述微處理器單元生成錯(cuò)誤代碼并提供所述錯(cuò)誤代 碼給外部用戶。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬電流輸出模塊，其中，所述參考值設(shè)定單元是數(shù)字電位 器，并且 所述數(shù)字電位器根據(jù)所述參考值生成信號(hào)調(diào)整其分壓比，并傳送調(diào)整后的值給所述比 較器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬電流輸出模塊，其中，根據(jù)下列等式來確定所述參考值 Vr：
其中，&和R2為所述數(shù)字電位器的分壓比（R1:R2)，Mi表示負(fù)載檢測(cè)裕度常數(shù)，表示 外部負(fù)載阻抗，L表示數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換的電流輸出值，以及VKEF表示參考電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬電流輸出模塊，進(jìn)一步包括光耦合器，其傳送從所述微 處理器單元輸出的所述數(shù)字信號(hào)給所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器， 其中，所述光耦合器將數(shù)字電路和模擬電路隔離開。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬電流輸出模塊，其中，所述控制電流介于4mA至20mA之
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬電流輸出模塊，其中，所述微處理器單元基于外部負(fù)載 系統(tǒng)的外部負(fù)載阻抗來設(shè)定參考值設(shè)定信息。
【專利摘要】一種模擬電流輸出模塊，包括生成和輸出數(shù)字信號(hào)的MPU、將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)且輸出模擬信號(hào)的D/A轉(zhuǎn)換器、輸出與從D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)相對(duì)應(yīng)的控制電流的模擬電流輸出電路，和通過測(cè)量控制電流并比較控制電流的值與預(yù)設(shè)的參考值來檢測(cè)過載是否發(fā)生的過載檢測(cè)單元，其中，過載檢測(cè)單元基于從MPU傳送的參考值生成信號(hào)來設(shè)定參考值，并且過載檢測(cè)單元包括比較控制電流值與參考值并檢測(cè)過載是否發(fā)生的比較器，和根據(jù)參考值生成信號(hào)生成參考值并提供參考值給比較器的參考值設(shè)定單元。
【IPC分類】H02H3-08
【公開號(hào)】CN104810783
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510033623
【發(fā)明人】權(quán)宰逸
【申請(qǐng)人】Ls產(chǎn)電株式會(huì)社
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日
【公告號(hào)】US20150214728