CN102945013B - 输入输出信号调理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明针对现有技术中，工业控制系统控制信号兼容性差的不足，提供一种输入输出信号调理系统，它由信号输入模块，嵌入式控制模块，以及信号输出模块连接组成，由信号输入模块识别信号，由嵌入式控制模块将所识别的信号进行编程处理，输出所述特定数值的电平信号至所述的信号输出模块，由信号输出模块将特定数值的电平信号转换为符合外部被控制部件电平的信号，采用本发明结构的输入输出信号调理系统不仅能够实现基本的控制功能，并且具有信号调理功能，能兼容多种电压信号。

Description

输入输出信号调理系统
技术领域
本发明涉及一种输入输出信号调理系统。
背景技术
当前，以PLC控制为核心的控制系统应用广泛，基于PLC的稳定和可靠，这类系统能满足大部分场合的控制要求。但是，由于PLC的输入输出控制信号都是以24V为基准，兼容性较差，并且输入输出端口较少，难以实现多路控制。而目前，信号源趋向于多元化，比如，当输入输出信号是5V，12V，24V电平信号时，需要先转化才能与这些信号兼容。这样给工作带来了极大的不便利。
发明内容
本发明的目的是，针对现有技术中，工业控制系统控制信号兼容性差的不足，提供一种输入输出信号调理系统，该输入输出信号调理系统不仅能够实现基本的控制功能，并且具有信号调理功能，能兼容多种电压信号。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种输入输出信号调理系统，由信号输入模块，嵌入式控制模块，以及信号输出模块连接组成；
所述的信号输入模块能对输入的不同的电平信号进行识别确定和调理，将其转换成所述嵌入式控制模块能够接受的特定数值的电平信号，并输入给所述的嵌入式控制模块；
所述的嵌入式控制模块接收所述的信号输入模块输入的特定数值的电平信号并进行编程处理，输出所述特定数值的电平信号至所述的信号输出模块；
所述的信号输出模块接收所述的特定数值的电平信号，将其转换成为符合外部被控制部件电平的控制信号，并输出所述的符合外部被控制部件电平的控制信号。
进一步地，所述的信号输入模块包括输入信号电平识别电路、输入信号调理选择电路及多级电平输入信号调理电路；
所述的信号输出模块由输出信号调理选择电路和多级电平输出信号调理电路组成；
所述的输入信号电平识别电路对所述的输入的电平信号进行电平识别确定，由所述的输入信号调理选择电路根据所述的输入信号电平识别电路确定的信号的电平级别选择多级电平输入信号调理电路中相应电平级别的输入信号调理电路，将所述的信号调理成为所述的特定数值的电平信号；
由所述的输出信号调理选择电路根据所述的外部被控制部件控制信号的电平级别选择所述的多级电平输出信号调理电路中相应电平级别的输出信号调理电路，由所述的相应电平级别的输出信号调理电路接收经编程处理的所述的特定数值的电平信号，并将其转换成为所述的符合外部被控制部件电平的控制信号。
进一步地，所述的多级电平输入信号调理电路由5V电平输入信号调理电路、24V电平输入信号调理电路及12V电平输入信号调理电路并联组成，所述的多级电平输出信号调理电路由24V电平输出信号调理电路、12V电平输出信号调理电路和5V电平输出信号调理电路并联组成；
进一步地，所述的特定数值由所述的嵌入式控制模块的引脚电平决定，其为3.3V；
进一步地，在所述的信号输入模块上设置有输入信号指示灯指示所述的输入的不同电平信号的电平级别，所述的信号输出模块上设置有输出信号指示灯指示所述的外部被控制部件控制信号的电平级别；
进一步地，所述的输入信号指示灯包括5V输入信号指示灯，12V输入信号指示灯，24V输入信号指示灯，所述的输出信号指示灯包括5V输出信号指示灯，12V输出信号指示灯，24V输出信号指示灯；
进一步地，所述的信号输入模块上设置有输入信号电平选择开关，由所述的输入信号电平选择开关连通所述的输入信号调理选择电路和所述的多级电平输入信号调理电路中相应电平级别的输入信号调理电路；所述的信号输出模块上设置有输出信号电平选择开关，由所述的信号输出模块上设置的输出信号电平选择开关连通所述的输出信号调理选择电路和所述的多级电平输出信号调理电路中相应电平级别的输出信号调理电路。
采用本发明结构的输入输出信号调理系统，由信号输入模块，嵌入式控制模块，以及信号输出模块连接组成，由信号输入模块对输入的电平信号进行调理，将其转换成嵌入式控制模块能够接受的特定数值的电平信号，并通过嵌入式控制模块的编程处理，输出信号输出模块所需的特定数值的电平信号，所以，能兼容多种电平控制信号。
附图说明
图1是本发明的工作原理框图；
图2是本发明的输入信号调理电路框图；
图3是本发明的输出信号调理电路框图；
图4是输入输出信号调理系统第一个实施例的结构示意图；
图5是输入输出信号调理系统第二个实施例的结构示意图。
附图标记说明
1-信号输入模块  2-嵌入式控制模块  3-信号输出模块  4-信号输入端口5-嵌入式控制模块信号输入端口  6-嵌入式控制模块信号输出端口  7-信号输出端口  8-5V输入信号指示灯  9-12V输入信号指示灯  10-24V输入信号指示灯  11-输入信号电平选择开关  12-5V输出信号指示灯  13-12V输出信号指示灯  14-24V输出信号指示灯  15-输出信号电平选择开关  16-24V直流供电电源  200-多级电平输入信号调理电路  201-输入信号电平识别电路202-5V电平输入信号调理电路  203-24V电平输入信号调理电路  204-12V电平输入信号调理电路  205-输入信号调理选择电路  300-多级电平输出信号调理电路  301-24V电平输出信号调理电路  302-12V电平输出信号调理电路303-5V电平输出信号调理电路  304-输出信号调理选择电路  401-多路5V输入信号  402-多路24V输出信号  501-多路24V输入信号  502-多路12V输出信号
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步地描述：
如图1所示，多路输入信号通过信号输入端口4输入，具有信号调理功能的信号输入模块(以下简称信号输入模块)1对接收到的输入信号进行信号调理，将其转换成嵌入式控制模块2能够接受的3.3V电平输入信号，嵌入式控制模块2对接收的3.3V电平输入信号进行编程处理，向具有信号调理功能的信号输出模块(以下简称信号输出模块)3输出3.3V电平输出信号，信号输出模块3根据外部被控制部件的电平，对所接收的3.3V电平输出信号进行信号调理，输出符合外部被控制部件电平的控制信号，完成信号的输入和输出调理。
其中嵌入式控制模块2为核心模块，它实现了系统的控制功能，对所有的输入信号进行编程处理，输出相应的各种信号。嵌入式控制模块引脚电平决定了嵌入式控制模块能够接受的和输出的电平信号，在此设定为3.3V，当然也可根据需要设定相应的引脚电平；具有信号调理功能的信号输入模块1主要功能是对不同电平的输入信号进行调理，转换成嵌入式控制模块2能够接受的3.3V电平信号。具有信号调理功能的信号输出模块主要功能是对嵌入式控制模块输出的3.3V电平信号进行调理，转换成符合外部被控制部件电平的控制信号。
其优选结构和控制过程如下：
图2所示，信号输入模块1优选如下的输入信号调理电路：它由输入信号电平识别电路201、输入信号调理选择电路205、多级电平输入信号调理电路200组成，信号输入模块1通过输入信号电平识别电路201识别其接收的电平信号后，将电平信号输入给输入信号调理选择电路205，输入信号调理选择电路205根据所接收到的电平输入信号，进行调理电路选择，由输入信号调理选择电路205上设置的输入信号电平选择开关11连通多级电平输入信号调理电路200中相应电平级别的输入信号调理电路进行输入信号调理，将输入信号转换成为嵌入式控制模块2能够接受的3.3V电平输入信号。优选多级电平输入信号调理电路200由5V电平输入信号调理电路202、24V电平输入信号调理电路203及12V电平输入信号调理电路204并联组成。为了便于观察输入信号的级别，在信号输入模块1上设置多级输入电平信号指示灯，与所识别的信号的电平级别相匹配，多级输入电平信号指示灯包括5V输入信号指示灯8、12V输入信号指示灯9和24V输入信号指示灯10。
如，当输入信号电平识别电路201识别到输入信号电平为24V时，将该信号输入给输入信号调理选择电路205，由输入信号调理选择电路205通过输入信号电平选择开关11连通24V电平输入信号调理电路203对输入信号进行调理，此时，24V输入信号指示灯10发出指示；同理，当输入信号电平为12V时，由输入信号调理选择电路205选择12V电平输入信号调理电路204进行信号调理，12V输入信号指示灯9发出指示；当输入信号电平识别电路201识别出输入信号电平为5V时，由5V电平输入信号调理电路202对信号进行调理，此时，5V输入信号指示灯8发出指示。
如图3所示，信号输出模块3优选如下的输出信号调理电路：它包括输出信号调理选择电路304和多级电平输出信号调理电路300。优选多级电平输出信号调理电路300由24V电平输出信号调理电路301、12V电平输出信号调理电路302和5V电平输出信号调理电路303并联组成。为了直观观察实际需要的电平控制信号的级别，在信号输出模块3上设置多级输出电平信号指示灯，多级输出电平信号指示灯包括5V输出信号指示灯12、12V输出信号指示灯13和24V输出信号指示灯14。在输出信号调理选择电路304设置有输出信号电平选择开关15，通过输出信号电平选择开关15向输出信号调理选择电路304发出实际需要的电平控制信号，输出信号调理选择电路304根据实际需要的电平信号，选择多级电平输出信号调理电路300中相应电平级别的输出信号调理电路进行信号调理，则相应急别的电平信号指示灯发出指示。
如，当实际需要的电平为12V时，输出信号调理选择电路304通过输出信号电平选择开关15连通12V电平输出信号调理电路302，对接收到的来自嵌入式控制模块2的3.3V电平输出信号进行调理，将输出信号调理成为12V，此时，12V输出信号指示灯12亮。同理，当实际需要的电平为24V时，由输出信号调理选择电路304选择24V电平输出信号调理电路301，将输出的信号调理成24V，此时，24V输出信号指示灯13亮。同理，当实际需要的电平为5V时，由输出信号调理选择电路304选择5V电平输出信号调理电路303，将输出的信号调理成24V，此时5V输出信号指示灯11亮。
优选输入输出信号调理系统通过24V直流供电电源16进行系统供电。
实施例1
多路输入电平为5V，用电设备实际需要的电平为24V。
如图4所示，多路5V输入信号401从信号输入端口4输入，信号输入模块1的输入信号电平识别电路201，识别到5V输入信号401，将该信号输入给输入信号调理选择电路205，5V输入信号指示灯8点亮，输入信号电平选择开关11接通5V电平输入信号调理电路202，由5V电平输入信号调理电路202对输入信号进行调理，将其转换成嵌入式控制模块2能够接受的3.3V电平输入信号，并通过嵌入式控制模块信号输入端口5输入给嵌入式控制模块2，嵌入式控制模块2对接收的3.3V电平输入信号进行编程处理，通过嵌入式控制模块信号输出端口6输出3.3V电平输出信号至具有信号调理功能的信号输出模块3，输出信号调理选择电路304通过输出信号电平选择开关15连通24V电平输出信号调理电路301，24V电平输出信号调理电路301将所接收的3.3V电平输出信号调理成多路24V输出信号402，由信号输出端口7输出，完成对信号的输入输出调理。此时，24V输出信号指示灯14亮，输出信号电平选择开关15将开关拨至24V档。
实施例2
多路输入电平为24V，用电设备实际需要的电平为12V。
如图5所示，多路24V输入信号501从信号输入端口4输入，信号输入模块1的输入信号电平识别电路201，识别到24V输入信号501，将该信号输入给输入信号调理选择电路205，24V输入信号指示灯10点亮，输入信号电平选择开关11接通24V电平输入信号调理电路203，对输入信号进行调理，将其转换成嵌入式控制模块2能够接受的3.3V电平输入信号，嵌入式控制模块2对接收的3.3V电平输入信号进行编程处理，输出3.3V电平输出信号至具有信号调理功能的信号输出模块3，输出信号调理选择电路304接通12V电平输出信号调理电路302对所接收的3.3V电平输出信号进行信号调理，通过信号输出端口7输出多路12V输出信号502，完成对信号的调理。此时，12V输出信号指示灯13亮，输出信号电平选择开关15将开关拨至12V档。
通过对嵌入式控制模块2主芯片的引脚配置，该输入输出信号调理系统可具有多路输入/输出端口，如具有32路输入/32输出端口。

Claims (4)

1.一种输入输出信号调理系统，其特征在于，由信号输入模块(1)，嵌入式控制模块(2)，以及信号输出模块(3)连接组成；
所述的信号输入模块(1)能对输入的不同的电平信号进行识别确定和调理，将其转换成所述嵌入式控制模块(2)能够接受的特定数值的电平信号，并输入给所述的嵌入式控制模块(2)；
所述的嵌入式控制模块(2)接收所述的信号输入模块(1)输入的特定数值的电平信号并进行编程处理，输出所述特定数值的电平信号至所述的信号输出模块(3)；
所述的信号输出模块(3)接收所述的特定数值的电平信号，将其转换成为符合外部被控制部件电平的控制信号，并输出所述的符合外部被控制部件电平的控制信号；
所述的特定数值由所述的嵌入式控制模块(2)的引脚电平决定。
2.如权利要求1所述的输入输出信号调理系统，其特征在于，所述的信号输入模块(1)包括输入信号电平识别电路(201)、输入信号调理选择电路(205)及多级电平输入信号调理电路(200)；
所述的信号输出模块(3)由输出信号调理选择电路(304)和多级电平输出信号调理电路(300)组成；
所述的输入信号电平识别电路(201)对所述的输入的电平信号进行电平识别确定，由所述的输入信号调理选择电路(205)根据所述的输入信号电平识别电路(201)确定的信号的电平级别选择多级电平输入信号调理电路(200)中相应电平级别的输入信号调理电路，将所述的信号调理成为所述的特定数值的电平信号；
由所述的输出信号调理选择电路(304)，根据所述的外部被控制部件控制信号的电平级别，选择所述的多级电平输出信号调理电路(300)中相应电平级别的输出信号调理电路，由所述的相应电平级别的输出信号调理电路，接收经编程处理的所述的特定数值的电平信号，并将其转换成为所述的符合外部被控制部件电平的控制信号。
3.如权利要求2所述的输入输出信号调理系统，其特征在于，所述的多级电平输入信号调理电路(200)由5V电平输入信号调理电路(202)、24V电平输入信号调理电路(203)及12V电平输入信号调理电路(204)并联组成，所述的多级电平输出信号调理电路(300)由24V电平输出信号调理电路(301)、12V电平输出信号调理电路(302)和5V电平输出信号调理电路(303)并联组成。
4.如权利要求3所述的输入输出信号调理系统，其特征在于，所述的信号输入模块(1)上设置有输入信号电平选择开关(11)，由所述的输入信号电平选择开关(11)连通所述的输入信号调理选择电路(205)和所述的多级电平输入信号调理电路(200)中相应电平级别的输入信号调理电路；所述的信号输出模块(3)上设置有输出信号电平选择开关(15)，由所述的信号输出模块(3)上设置的输出信号电平选择开关(15)连通所述的输出信号调理选择电路(304)和所述的多级电平输出信号调理电路(300)中相应电平级别的输出信号调理电路。
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