CN104242911B - 连接单片机和plc实验台执行机构的模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连接单片机和PLC实验台执行机构的模块，包括香蕉插座组、隔离耦合驱动电路、插座。所述香蕉插座组包括第一香蕉插座组和第二香蕉插座组，所述隔离耦合驱动电路包括输入光耦电路、输出光耦电路和输出驱动，所述插座包括第一插座和第二插座。本发明通过PLC实验台执行机构‑本发明模块‑单片机电路的相互连接，可以实现在PLC实验台上直接完成开关量控制方面的单片机应用实验，省去了独立单片机应用实验设备中所需要的执行机构，同时克服单片机实验箱和开发板接插件耐用性较差，实验时容易损坏的缺陷，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种连接单片机和PLC实验台执行机构的模块，尤其涉及单片机实验技术领域里一种实用化的电路模块，属于单片机实验技术领域。
背景技术
单片机又称微控制器，是微型计算机的一个重要分支。由于单片机具有功能强、体积小、可靠性好、价格便宜、应用灵活等特点，因此广泛应用于仪器仪表、家用电器、航空航天等领域。
目前大部分高校的实验室都采用互相独立的PLC应用实验台和单片机实验应用台或者单片机开发板等多种实验设备进行实验。然而，有些单片机实验设备存在一些缺陷和不足。一些单片机实验箱只适合于做一些验证性实验，由于缺少执行机构，难以完成开关量控制方面的单片机应用实验，还有一些单片机实验箱和单片机开发板接插件结构单薄，耐用性较差，在实验时很容易损坏。
如果设计出一种电路模块，使单片机电路可以通过该模块控制PLC实验台执行机构，就可以完成开关量控制方面的单片机应用实验任务，实现单片机电路和PLC实验台对执行机构的共享，并且在构成一个新的单片机应用实验系统的同时克服接插件结构单薄，耐用性较差，实验时很容易损坏的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连接单片机和PLC实验台执行机构的模块，解决高校单片机实验设备缺乏执行机构，难以完成相关开关量控制实验的技术问题。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：一种连接单片机和PLC实验台执行机构的模块，包括香蕉插座组(1)、隔离耦合驱动电路(2)和插座(3)。其中，所述香蕉插座组(1)包括第一香蕉插座组(4)和第二香蕉插座组(10)，所述隔离耦合驱动电路(2)包括输入光耦电路(5)、输出光耦电路(8)和输出驱动(9)，所述插座(3)包括第一插座(6)和第二插座(7)。
第一香蕉插座组(4)的一端和PLC实验台执行机构相连，另一端和输入光耦电路(5)的输入端相连，输入光耦电路(5)的输出端和第一插座(6)一端相连，第一插座(6)的另一端和单片机电路输入端口相连。第二插座(7)的一端和单片机电路输出端口相连，另一端和输出光耦电路(8)的输入端相连，输出光耦电路(8)的输出端和输出驱动(9)的输入端相连，输出驱动(9)的输出端和第二香蕉插座组(10)的一端相连，第二香蕉插座组(10)的另一端连接PLC实验台执行机构。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：所述输入光耦电路(5)包括第一光耦U1和第一电阻R1，所述第一光耦U1包括第一发光二极管LED1和第一光敏三极管BG1。驱动电源VCC1连接第一电阻R1一端，第一电阻R1另一端连接第一光耦U1的第一发光二极管LED1的正极，第一发光二极管LED1的负极连接输入电平信号。第一发光二极管LED1和第一光敏三极管BG1封装在第一光耦U1中，第一光敏三极管BG1接收到第一发光二极管LED1发出的光并转换为相应的集电极电流，输出集电极电流作为输出信号进入第一插座(6)的一端，第一光敏三极管BG1发射极接地。
所述输出光耦电路(8)包括第二光耦U2和第二电阻R2、第三电阻R3，所述输出驱动(9)包括三极管VT1、续流二极管VD1和继电器K1，所述第二光耦U2包括第二发光二极管LED2和第二光敏三极管BG2，所述继电器K1包括线圈RC1和触点RL1。+5V电源连接第二电阻R2一端，第二电阻R2另一端连接第二光耦U2的第二发光二极管LED2的正极，第二发光二极管LED2的负极连接输入电平信号。第二发光二极管LED2和第二光敏三极管BG2封装在第二光耦U2中，第二光耦U2内的第二光敏三极管BG2的集电极连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接驱动电源VCC1，第二光耦U2内的第二光敏三极管BG2的发射极和三极管VT1的基极连接，三极管VT1发射极接地，三极管VT1的集电极接继电器K1的线圈RC1一端，继电器K1的线圈RC1另一端接驱动电源VCC1。继电器K1的线圈RC1内的电流控制触点RL1的闭合断开，触点RL1的一端连接第二香蕉插座组(10)，另一端接地。续流二极管VD1并联在继电器K1的线圈RC1两端，负极接电源，正极接三极管VT1集电极。
前述连接单片机和PLC实验台执行机构的模块，其中所述第一香蕉插座组(4)和第二香蕉插座组(10)都至少包括一个香蕉插座，所述输入光耦电路(5)、输出光耦电路(8)和输出驱动(9)可以并联一路或多路光耦隔离驱动电路，用于对一个或多个PLC实验台执行机构开关量进行同时控制。
前述连接单片机和PLC实验台执行机构的模块，其中所述三极管VT1为NPN型三极管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：省去了独立单片机应用实验设备中所需要的执行机构，实现了单片机应用实验和PLC应用实验对执行机构的共享，大大降低了实验室的建设成本，提高了实验室实验设备的利用率，同时也减少了实验设备维护成本。
附图说明
图1是通过本发明将单片机和PLC实验台执行机构进行连接的结构图；
图2是本发明实施方案输入光耦的电路原理图；
图3是本发明实施方案输出光耦电路和输出驱动电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
在图1中，本发明连接单片机和PLC实验台执行机构的模块包括香蕉插座组(1)、隔离耦合驱动电路(2)和插座(3)。其中，所述香蕉插座组(1)包括第一香蕉插座组(4)和第二香蕉插座组(10)，所述隔离耦合驱动电路(2)包括输入光耦电路(5)、输出光耦电路(8)和输出驱动(9)，所述插座(3)包括第一插座(6)和第二插座(7)。第一香蕉插座组(4)的一端和PLC实验台执行机构相连，另一端和输入光耦电路(5)的输入端相连，输入光耦电路(5)的输出端和第一插座(6)一端相连，第一插座(6)的另一端和单片机电路输入端口相连。第二插座(7)的一端和单片机电路输出端口相连，另一端和输出光耦电路(8)的输入端相连，输出光耦电路(8)的输出端和输出驱动(9)的输入端相连，输出驱动(9)的输出端和第二香蕉插座组(10)的一端相连，第二香蕉插座组(10)的另一端连接PLC实验台执行机构。
在图2中，所述输入光耦电路(5)包括第一光耦U1和第一电阻R1，所述第一光耦U1包括第一发光二极管LED1和第一光敏三极管BG1。驱动电源VCC1连接第一电阻R1一端，第一电阻R1另一端连接第一光耦U1的第一发光二极管LED1的正极，第一发光二极管LED1的负极连接输入电平信号。第一发光二极管LED1和第一光敏三极管BG1封装在第一光耦U1中，当第一发光二极管LED1的两端加上正向电压时，第一发光二极管LED1导通发光，光的强弱和通过第一发光二极管LED1的电流有关。第一光耦U1内的第一光敏三极管BG1接收到第一发光二极管LED1发出的光并转换为相应的集电极电流，输出集电极电流作为输出信号进入第一插座(6)的一端，第一光敏三极管BG1另一端接地。
在图3中，所述输出光耦电路(8)包括第二光耦U2和第二电阻R2、第三电阻R3，所述输出驱动(9)包括NPN三极管VT1、续流二极管VD1和继电器K1，所述第二光耦U2包括第二发光二极管LED2和第二光敏三极管BG2，所述继电器K1包括线圈RC1和常开触点RL1。+5V电源连接第二电阻R2一端，第二电阻R2另一端连接第二光耦U2的第二发光二极管LED2的正极，第二发光二极管LED2的负极连接输入电平信号。第二发光二极管LED2和第二光敏三极管BG2封装在第二光耦U2中。当第二发光二极管LED2的两端加上正向电压时，第二发光二极管LED2导通发光，光的强弱和通过第二发光二极管LED2的电流有关。第二光耦U2内的第二光敏三极管BG2的集电极连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接驱动电源VCC1，第二光耦U2内的第二光敏三极管BG2的发射极和三极管VT1的基极连接，NPN三极管VT1发射极接地。NPN三极管VT1的集电极接继电器K1的线圈RC1一端，继电器K1的线圈RC1另一端接驱动电源VCC1。当有电流通过线圈RC1时，产生电磁效应，继电器K1的常开触点RL1吸合，线圈RC1断电时，常开触点RL1断开。常开触点RL1的一端连接第二香蕉插座组(10)，另一端接地。续流二极管VD1并联在继电器K1的线圈RC1两端，负极接电源，正极接NPN三极管VT1集电极，起保护作用。
本发明的工作原理如下：以对PLC实验台执行机构的单个开关量进行控制，本发明模块输出驱动(9)内继电器K1的触点RC1状态直接控制PLC实验台执行机构单个开关量的状态为例。当输出驱动(9)内继电器K1的常开触点RC1断开时，由PLC实验台执行机构向本发明模块发送的初始电平信号通过第一香蕉插座组(4)进入输入光耦电路(5)，输入信号从第一光耦U1的第一发光二极管LED1的负极接入，在第一光耦U1内进行电-光-电的隔离转换后通过第一插座(6)进入单片机P1.0端口。单片机的控制程序在接收到P1.0端口的信号后，通过程序处理在P2.0端口输出高电平，通过第二插座(7)进入输出光耦电路(8)的第二光耦U2，在第二光耦U2内进行电-光-电的信号转换，转换后的高电平信号进入输出驱动(9)的NPN三极管VT1基极，NPN三极管VT1饱和导通，同时继电器K1的线圈RC1通电导通，产生电磁效应，使继电器K1的常开触点RL1吸合。
当输出驱动(9)内继电器K1的触点RC1闭合时，由PLC实验台执行机构向本发明模块发送的初始电平信号通过第一香蕉插座组(4)进入输入光耦电路(5)，输入信号从第一光耦U1的第一发光二极管LED1的负极接入，在第一光耦U1内进行电-光-电的隔离转换后通过第一插座(6)进入单片机P1.0端口。单片机的控制程序在接收到P1.0端口的信号后，通过程序处理在P2.0端口输出低电平，通过第二插座(7)进入输出光耦电路(8)的第二光耦U2，在第二光耦U2内进行电-光-电的信号转换，转换后的低电平信号进入输出驱动(9)的NPN三极管VT1基极，NPN三极管VT1截止，同时继电器K1的线圈RC1内无电流通过，无电磁效应，使继电器K1的常开触点RL1断开。
执行机构的工作过程是在单片机控制程序的控制下完成的。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (3)
1.连接单片机和PLC实验台执行机构的模块，其特征在于，包括香蕉插座组(1)、隔离耦合驱动电路(2)和插座(3)；其中，所述香蕉插座组(1)包括第一香蕉插座组(4)和第二香蕉插座组(10)，所述隔离耦合驱动电路(2)包括输入光耦电路(5)、输出光耦电路(8)和输出驱动(9)，所述插座(3)包括第一插座(6)和第二插座(7)；第一香蕉插座组(4)的一端和PLC实验台执行机构相连，另一端和输入光耦电路(5)的输入端相连，输入光耦电路(5)的输出端和第一插座(6)一端相连，第一插座(6)的另一端和单片机电路输入端口相连；第二插座(7)的一端和单片机电路输出端口相连，另一端和输出光耦电路(8)的输入端相连，输出光耦电路(8)的输出端和输出驱动(9)的输入端相连，输出驱动(9)的输出端和第二香蕉插座组(10)的一端相连，第二香蕉插座组(10)的另一端连接PLC实验台执行机构；其中，所述输入光耦电路(5)包括第一光耦U1和第一电阻R1，所述第一光耦U1包括第一发光二极管LED1和第一光敏三极管BG1；驱动电源VCC1连接第一电阻R1一端，第一电阻R1另一端连接第一光耦U1的第一发光二极管LED1的正极，第一发光二极管LED1的负极连接输入电平信号；第一发光二极管LED1和第一光敏三极管BG1封装在第一光耦U1中，第一光敏三极管BG1接收到第一发光二极管LED1发出的光并转换为相应的集电极电流，输出集电极电流作为输出信号进入第一插座(6)的一端，第一光敏三极管BG1发射极接地；所述输出光耦电路(8)包括第二光耦U2和第二电阻R2、第三电阻R3，所述输出驱动(9)包括三极管VT1、续流二极管VD1和继电器K1，所述第二光耦U2包括第二发光二极管LED2和第二光敏三极管BG2，所述继电器K1包括线圈RC1和触点RL1；+5V电源连接第二电阻R2一端，第二电阻R2另一端连接第二光耦U2的第二发光二极管LED2的正极，第二发光二极管LED2的负极连接输入电平信号；第二发光二极管LED2和第二光敏三极管BG2封装在第二光耦U2中；第二光耦U2内的第二光敏三极管BG2的集电极连接第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端接驱动电源VCC1，第二光耦U2内的第二光敏三极管BG2的发射极和三极管VT1的基极连接，三极管VT1发射极接地；三极管VT1的集电极接继电器K1的线圈RC1一端，继电器K1的线圈RC1另一端接驱动电源VCC1；继电器K1的线圈RC1内的电流控制触点RL1的闭合断开；触点RL1的一端连接第二香蕉插座组(10)，另一端接地；续流二极管VD1并联在继电器K1的线圈RC1两端，负极接电源，正极接三极管VT1集电极。
2.根据权利要求1所述的连接单片机和PLC实验台执行机构的模块，其特征在于，所述第一香蕉插座组(4)和第二香蕉插座组(10)都至少包括一个香蕉插座，所述输入光耦电路(5)、输出光耦电路(8)和输出驱动(9)可以并联一路或多路光耦隔离驱动电路，用于对一个或多个PLC实验台执行机构开关量进行同时控制。
3.根据权利要求1所述的连接单片机和PLC实验台执行机构的模块，其特征在于，所述三极管VT1为NPN型三极管。
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