專利名稱：繼電器數字量輸出電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種輸出電路，特別是指一種工業(yè)過程自動化控制終端設備的繼電器數字量輸出電路，適用于石化、給排水、電力、冶金等領域對現場閥門、開關進行控制的終端設備的繼電器數字量輸出電路。
背景技術：
目前，在我國應用于工業(yè)過程自動化領域控制設備中數字量的輸出電路，由于電路設計簡單，而作業(yè)現場又存在信號干擾大的特點，不足之處是在現場應用過程中，輸出信號失真、不準確，給控制系統的整體控制造成極大影響，而且隨著現場控制信號點的增加，可擴展能力差。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于避免上述現有技術中的不足之處而為工業(yè)現場設計的一種繼電器數字量輸出電路，輸出端通過接線端子與現場閥門、開關等設備相連，將主控制器傳來的控制信息數據轉換為相應的控制信號對現場閥門、開關進行控制；通過撥碼開關的設置可進行電路的擴展，最多可擴展連接八個電路。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到一種繼電器數字量輸出電路，該電路連接構成如下電源Vcc通過電阻R2接一非門U3D的輸入端和數據總線端，其輸出端接三非門U3F、U3E、U3C并聯的輸入端，三非門U3F、U3E、U3C的輸出端接發(fā)光二極管的負端，電源Vcc通過電阻R3接數據總線端和通過電阻R4接一非門U3A的輸入端，同時接一電容C1到接口擴展芯片U2的8腿、反相器U4的10腿、驅動陣列U1的9腿和下拉電阻的一端，下拉電阻的另一端接接口擴展芯片U2的1、2、3腿和撥碼開關SW1的16、15、14腿，其輸出端接一非門U3B的輸入端、接口擴展芯片U2的16腿和撥碼開關SW1的1、2、3腿，其輸出端接反相器的1、19腿；發(fā)光二極管的正端通過各自的電阻R1接驅動陣列U1的1、2、3、4、5、6、7、8、腿，驅動陣列U1的1、2、3、4、5、6、7、8、腿分別接反相器U4的12、14、16、18、3、5、7、9腿，接口擴展芯片U2的14、15腿接數據總線，接口擴展芯片U2的4、5、6、7、9、10、11、12腿分別接反相器的8、6、4、2、17、15、13、11腿，驅動陣列的U1的10腿、反相器的20腿和繼電器的一端接電源Vcc，繼電器的另一端分別接驅動陣列U1的11、12、13、14、15、16、17、18，繼電器的接點接被控制電路。
本實用新型與現有技術相比具有如下優(yōu)點繼電器數字量輸出電路可用于各種控制儀表的指示燈、電機開關、閥門等的控制；主控制器經過數據總線通過繼電器數字量輸出電路上的TTL邏輯電路對發(fā)光二極管進行使能控制，從而可達到節(jié)能的作用。還可根據現場要求，設置電路地址，易于電路的擴展。該電路已制成模塊，安裝方便快捷，安裝在7.5mm×35mm的DIN導軌上，連接到系統總線上。輸入電壓超過額定電壓的150％也不會損壞，特別適用于電流較大或要求非標準電流和電壓的場合下應用。由于本實用新型采用的都是工業(yè)級元器件，可適應的溫度泛圍非常廣，為-40℃～60℃。能夠在較惡劣的環(huán)境下工作。


圖1.繼電器數字量輸出電路的電路圖。
具體實施方式
請參考圖1繼電器數字量輸出電路的電路圖，繼電器數字量輸出電路分兩部分信號出口電路和邏輯控制電路。由數據總線I2C接口擴展芯片U2、反相器U4 74HC240AP、TTL邏輯電路U3、驅動陣列U1、撥碼開關SW1及一組發(fā)光二極管LED、一組繼電器J組成。接入16芯插座通過數據總線與主控制器相連。
通過一單非門串聯一組三個并聯的非門邏輯電路接入一組發(fā)光二極管LED，通過兩個非門電路分別接入撥碼開關SW1的1、2、3撥碼處和反相器U4 74HC240AP的1G和2G管腿。數據總線I2C接口擴展芯片U2 PCF8574A的A3、A2、A1三個控制端的管腿接入下拉電阻與撥碼開關相連，其輸入SCL、SDA接入數據總線將輸入的八路數據量進行擴展為八路，數據總線I2C接口擴展芯片U2 PCF8574A的輸出端與反相器U4 74HC240AP的輸入端相連，反相器U4 74HC240AP八個輸出端通過分壓電阻同發(fā)光二極管LED相連，VCC端接入+5V電源，GND端接地，其片選信號1G、2G管腿通過非門邏輯電路連接到數據總線與主控器相連，發(fā)光二極管LED工作時，反相器U4 74HC240AP八個輸出端通過接入驅動陣列U1與一組繼電器相連，從而控制繼電器的閉合。
下面結合電路圖，再對本實用新型作進一步的說明。
通過在此電路上設計了兩個TTL邏輯電路U3，數據總線端通過一單非門串聯一組三個并聯的非門邏輯電路U3接入一組發(fā)光二極管LED，使控制器可以控制發(fā)光二極管LED的使能作用，從而可達到節(jié)能的效果。數據總線端通過兩個非門電路U3分別接入撥碼開關SW1的1、2、3撥碼處和反相器U4 74HC240AP的1G和2G管腿，實現復位功能，通過兩個非門邏輯電路來復位地址和反相器。數據總線與數據總線I2C接口擴展芯片U2 PCF8574A之間接入撥碼開關SW1，其作用就是控制擴展芯片的地址位，從而決定了這個電路在總線中的地址，實現電路的擴展；通過撥碼開關SW1的地址選擇來決定總線中的地址實現電路的擴展，最多可擴展到八個電路。主控器通過數據總線端將串行數據通過U2 PCF8574A數據總線I2C接口擴展輸出芯片SDA數據端輸入，經數據總線I2C接口擴展芯片將串行數據轉換為8位并行信號，當信號輸出端為低時，通過反相器后輸出信號置高，這時可使接入的發(fā)光二極管工作，同時可通過接入的驅動陣列U1控制繼電器J的吸合，從而完成外部相關的控制動作；當信號輸出端為高時，通過反相器U4后輸出信號置低，這時發(fā)光二極管LED不工作，相應的繼電器斷開?？刂破魍ㄟ^數據總線接入非門電路，當輸入信號為高時，通過非門電路輸出為高，從而控制發(fā)光二極管LED不工作；當輸入信號為低時，通過非門電路U3輸出為低，從而控制發(fā)光二極管工作?？刂破魍ㄟ^數據總線接入兩非門復位電路，當復位信號為低時，通過非門電路，輸出信號為高，從而通過撥碼開關SW1與數據總線I2C接口擴展輸出芯片將該模塊在總線中的地址傳送到主控制器，同時通過另一非門電路接入反相器U4的1G、2G管腿控制反相器的工作狀態(tài)。
繼電器數字量輸出電路提供了8路數字量輸出，繼電器數字量輸出可在系統中被設定為常開或常閉狀態(tài)，數字量輸入電壓24V；與主控制通過數據總線I2C總線通訊；三位地址撥碼，可同時并聯8個電路。
通常用于控制儀表的指示燈、繼電器、電機開關及其他ON/OFF驅動器。繼電器輸出特別適用于電流較大或要求非標準電流和電壓的應用。
繼電器數字量輸出電路上的發(fā)光二極管顯示每一路輸出端口的狀態(tài)。SmartWIRE、SCADAPack或TeleSAFE Microl6控制器可以控制這些LED。
該用于自動化控制終端的繼電器數字量輸出電路，已制成模塊，本廠編號和名稱為E104繼電器數字輸出模塊，E104繼電器數字輸出模塊采用B型盒(115mm×110mm)封裝，安裝在7.5mm×35mm的DIN導軌上，連接到系統I/OBUS總線上。
E104提供了8路繼電器數字量輸出點。繼電器數字量輸出點在出廠時被設置為常開觸點，每個點之間是隔離的。模塊使用接線端子與外圍電路連接，推薦使用22～12AWG的標準電線。輸出端通過接線端子與現場閥門、開關等設備相聯，將主控制器傳來的控制信息數據通過數據總線I2C接口擴展芯片U2、反相器U4 74HC240AP轉換為相應的控制信號，再通過驅動陣列U1啟動繼電器J的吸合和斷開從而實現對現場閥門、開關進行控制；另外通過接入相應數量的發(fā)光二極管LED可顯示每路的輸出及控制狀態(tài)；通過撥碼開關SW1的設置可進行電路的擴展，最多可擴展連接八個電路。
現以ECHO鍋爐干度控制儀為例，對E104繼電器數字量輸出電路在本產品的控制過程及作用進行闡述。ECHO鍋爐干度控制儀是一種應用于油田高壓直流式蒸汽鍋爐的干度控制儀。其主要目的是通過調節(jié)變頻器來調節(jié)給水量或通過電氣轉換器來調節(jié)火量，從而達到調節(jié)干度值的目的。它由主控電路、數字量輸入/輸出電路、數字量輸出電路(E104)、模擬量輸入電路、模擬量輸出電路、熱電阻調理電路、熱電偶調理電路及信號隔離電路等組成。
E104電路在該產品中完成干度下限報警指示燈、過熱報警指示燈、水流量低報警指示燈、運行狀態(tài)指示燈、自動狀態(tài)指示燈、報警指示燈的控制。
現場應用表明，E104繼電器數字量輸出電路具有應用靈活、精度高、可靠性高、安裝使用方便等特點，并可應用于-40℃-60℃的環(huán)境溫度，適用于野外惡劣的工業(yè)現場環(huán)境。
權利要求1.一種繼電器數字量輸出電路，其特征在于該電路連接構成如下電源Vcc通過電阻R2接一非門U3D的輸入端和數據總線端，其輸出端接三非門U3F、U3E、U3C并聯的輸入端，三非門U3F、U3E、U3C的輸出端接發(fā)光二極管的負端，電源Vcc通過電阻R3接數據總線端和通過電阻R4接一非門U3A的輸入端，同時接一電容C1到接口擴展芯片U2的8腿、反相器U4的10腿、驅動陣列U1的9腿和下拉電阻的一端，下拉電阻的另一端接接口擴展芯片U2的1、2、3腿和撥碼開關SW1的16、15、14腿，其輸出端接一非門U3B的輸入端、接口擴展芯片U2的16腿和撥碼開關SW1的1、2、3腿，其輸出端接反相器的1、19腿；發(fā)光二極管的正端通過各自的電阻R1接驅動陣列U1的1、2、3、4、5、6、7、8、腿，驅動陣列U1的1、2、3、4、5、6、7、8、腿分別接反相器U4的12、14、16、18、3、5、7、9腿，接口擴展芯片U2的14、15腿接數據總線，接口擴展芯片U2的4、5、6、7、9、10、11、12腿分別接反相器的8、6、4、2、17、15、13、11腿，驅動陣列的U1的10腿、反相器的20腿和繼電器的一端接電源Vcc，繼電器的另一端分別接驅動陣列U1的11、12、13、14、15、16、17、18，繼電器的接點接被控制電路。
專利摘要本實用新型涉及一種繼電器數字量輸出電路，此電路有兩個TTL邏輯電路U3，通過一單非門串聯一組三個并聯的非門邏輯電路U3，接入一組發(fā)光二極管LED，控制器控制發(fā)光二極管LED的使能作用，通過兩個非門電路U3接入撥碼開關SW1和反相器U4，實現復位功能及電路的擴展，最多可擴展到八個電路，將串行數據轉換為8位并行信號，當信號輸出端為低時，發(fā)光二極管工作，同時通過接入的驅動陣列U1控制繼電器J的吸合，反之，相應的繼電器斷開，完成控制動作，控制器通過數據總線接入兩非門復位電路，當復位信號為低時，通過撥碼開關SW1與數據總線I
文檔編號H03K19/0175GK2572671SQ02257460
公開日2003年9月10日 申請日期2002年9月26日 優(yōu)先權日2002年9月26日
發(fā)明者俞凌, 莊貴林 申請人:北京安控科技發(fā)展有限公司