CN106227182A - 模拟输出模块的输出调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模拟输出模块的输出调节装置从而核实用于在可编程逻辑控制器(PLC)中使用的正常操作。根据本发明的一个实施例的模拟输出模块的输出调节装置包括:微处理器单元(MPU),其执行关于数字信号的算术运算;模拟输出模块,其具有接收从MPU输出的信号以输出模拟信号的模拟信号输出单元;以及输出信号调节单元,其将用于控制输出模拟信号的幅值或幅度的控制信号输出到MPU。

Description

模拟输出模块的输出调节装置
技术领域
本发明涉及用于输出模拟信号的模拟输出模块,更特别地涉及模拟输出模块的输出调节装置从而核实用于在可编程逻辑控制器(在下文中被称为PLC)中使用的其正常操作。
背景技术
在常见工业现场中,自动化设施已经包括使用中继器等的机械装备。为了改变包括机械装备的自动化设施的功能,可能在对装备中的每一个中的内部电路的布线进行修正时存在困难。为了解决这种困难,已经制作了PLC。
PLC是可编程逻辑控制器。一般地,PLC用作计算机,并且从机器接收信号并根据内部编程的流程来处理信号以将经处理的信号输出回到机器。PLC利用诸如集成装置、晶体管等的半导体装置来替代诸如中继器、计时器、计数器等的控制仪器的功能,并且可以通过将数值计算功能添加到基本序列控制功能来编程控制。额外地,PLC根据其内部存储器中预先存储的程序来执行预定逻辑。PLC可以适用于各种工作,例如装备控制、装备的数值设置、时间控制、实时监视、实时数据收集、安全装备的操作等。
PLC设置有用于将信号提供到自动化设施的机器等的模拟输出模块和用于从机器接收信号的模拟输入模块。模拟输入模块将从机器提供的模拟信号转换成数字信号以向内部算术运算单元提供经转换的数字信号。模拟输出模块接收反映从算术运算单元提供的算术运算结果的数字信号并将接收到的数字信号转换成模拟信号以将经转换的模拟信号发送到机器。在这一点上,模拟输出模块将从微处理单元(MPU)输出的数字信号转换成模拟信号以将经转换的模拟信号输出到外部负载装置。
PLC是在工业现场中使用的通用控制器,并且外部负载系统具有各种形式。当各种负载系统进行试运行时,可能出现负载装置的布线错误或故障,使得存在实施可快速维护的系统的需要。
为了输出模拟电压和电流,用于PLC的常见模拟模块通过用户使用诸如编程和调试工具(PADT)的调试工具来直接编程。另外,可以使用一种连接到PLC并下载程序的方法,或者高价的模拟装备可以被安装和被使用。即使高价的模拟装备被安装,针对输出通道中的每一个也需要该装备使得安装成本可以被增大n倍。此外,需要对用于对模拟装备进行配置的单独运输使得在快速维护时存在困难。
发明内容
因此,为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种能够简单控制用于PLC的模拟输出模块的输出信号的模拟输出模块的输出调节装置。
此外,本发明的另一目的在于提供一种能够快速地执行对PLC系统的布线错误和负载装置的故障做出响应的维护的模拟输出模块的输出调节装置。
根据本发明的一个实施例,一种模拟输出模块的输出调节装置可以包括:微处理器单元(MPU),其被配置为执行关于数字信号的算术运算;模拟输出模块,其具有被配置为接收从MPU输出的信号以输出模拟信号的模拟信号输出单元;以及输出信号调节单元,其被配置为将用于控制输出模拟信号的幅值或幅度的控制信号输出到MPU。
MPU可以包括模数(AD)转换器,其被配置为将从输出信号调节单元输出的控制信号转换成数字信号。
还可以包括被配置为控制AD转换器的打开/关闭的开关。输出信号调节单元可以是其电阻值根据控制信号而改变的电位计。
电位计可以包括可变电阻器并且可以输出由可变电阻器按电压分配的电压信号作为控制信号。
模拟信号输出单元可以包括:数模(DA)转换器,其被配置为接收从MPU输出的信号以将接收到的信号转换成模拟信号;电压放大单元,其被配置为放大并输出从DA转换器接收到的电压;以及电流放大单元,其被配置为放大并输出从DA转换器接收到的电流。
模拟信号输出单元还可以包括光电耦合器,其被配置使包括DA转换器、电压放大单元和电流放大单元的模拟电路单元与MPU绝缘。
根据本发明的实施例,附接到模拟输出模块的简化的调节装置可以被控制使得模拟输出模块的输出的幅值或幅度可以容易地得到控制。
因此,当模拟输出电路的配置和性能完全地被维持在用于在PLC中使用的模拟输出模块中时,快速维护能够对PLC系统的布线错误或负载装备的故障做出响应,使得可以减小对用户造成额外成本的运输,并且可以提高系统的稳定性。
另外,输出系统可以被配置为以适合于各种模拟负载系统的形式的通用控制器。并且,用户可以在不对单独的复杂的试运行程序进行编程或不使用单独的模拟装备的情况下进行试运行,使得系统实施成本可以被减小。
附图说明
图1是示出了传统模拟输出模块的配置的框图。
图2是示出根据本发明的一个实施例的模拟输出模块的输出调节装置的配置的框图。
图3是示出根据本发明的一个实施例的模拟输出模块的输出调节方法的流程图。
图4是示出根据本发明的一个实施例的模拟输出模块的内部操作过程的流程图。
具体实施方式
在下文中,将结合附图详细描述本发明的说明性实施例。然而,本发明的精神不限于这些说明性实施例,并且可以在不脱离本发明的精神的情况下通过添加、修改和消除另一部件来容易地提出其他回归发明或其他实施例。
尽管本文中使用的术语从当前并且宽泛地被使用的一般术语中选择,但是申请人在特定情况下任意地选择术语。在这样的情况下,在对应的说明书中描述由申请人选择的术语的意义。因此,应当指出本发明可以被解释为术语的意义不是其名称。
即,在下面的描述中,‘包括’和/或‘包含’的术语不排除陈述的部件、其他部件或操作的存在。
图1是典型模拟输出模块的框图。如图1所示,模拟输出模块设置有微处理器单元(本文被称为MPU)10以及多个模拟输出电路20。各模拟输出电路具有彼此相同的配置使得对其给出一个附图标记。各模拟输出电路20中的每一个输出模拟电压输出信号和模拟电流输出信号从而通过对应的输出端来驱动外部装备。
MPU 10执行关于从中央处理单元(CPU)模块2输入的数字信号的算术运算,并向模拟输出电路20提供与算术运算结果对应的数字信号。具有可安装在可编程逻辑控制器(PLC)上的CPU模块2从PLC调试工具4接收数据并执行由用户在PLC调试工具4中编程的程序以计算要被发送到模拟输出模块的数字输出值。PLC调试工具4是用于使得用户能够对PLC进行编程和调试的装置,可以可安装在诸如个人计算机(PC)的计算机上并且可以一般采用编程和调试工具(PADT)。
模拟输出电路20设置有光电耦合器21、数模(DA)转换器22、电压放大单元23、电流放大单元24、电压信号输出端25以及电流信号输出端26。
光电耦合器21接收从MPU 10提供的信号并将其发送到DA转换器22。另外,光电耦合器21用于使MPU 10与包括DA转换器22、电压放大单元23和电流放大单元24的模拟电路单元绝缘。
DA转换器22将通过光电耦合器21发送的数字信号转换成模拟信号。
电压放大单元23放大并输出从DA转换器22提供到对应的电压信号输出端25的电压信号。并且电流放大单元24放大并输出从DA转换器22提供到对应的电流信号输出端26的电流信号。
在这种配置的情况下,当模拟输出模块进行试运行时,程序应当由用户通过调试工具4直接编程从而监测模拟电压和模拟电流的布线并核实外部负载系统的正常操作,使得其可能是耗时的工作。因此,需要开发一种能够简单地监测输出电流和输出电压的装置。
图2是示出根据本发明的一个实施例的模拟输出模块的输出调节装置的框图。如图2所示,模拟输出模块的输出调节装置可以包括MPU 100、模拟信号输出单元200、输出信号调节单元300和开关400。除了以上所述,还可以包括CPU模块和调试工具。然而,CPU模块和调试工具与如图1所示的相同,使得将省略对其的详细描述。MPU 100和模拟信号输出单元200是模拟输出模块的配置,并且输出信号调节单元300和开关400可以被安装为与模拟输出模块绝缘。
如以上所描述的,MPU 100接收从CPU模块提供的数字信号并生成用于控制外部负载装备(未示出)的操作的数字信号。额外地,MPU 100包括模数(AD)转换器110,其用于将从输出信号调节单元300输入的模拟信号转换成数字信号。
模拟信号输出单元200包括信号发送单元210和输出端220。
信号发送单元210包括光电耦合器211从而使包括DA转换器212、电压放大单元213以及电流放大单元214的模拟电路单元与输出数字信号的MPU 100绝缘。
从MPU 100提供的数字信号经由光电耦合器211在DA转换器212中被转换成模拟信号,并且经转换的模拟信号在电压放大单元213和电流放大单元214中被放大以被输出。电压放大单元213放大从DA转换器212提供的电压信号以提供经放大的电压信号作为第一信号,并且电流放大单元214放大从DA转换器212提供的电流信号以提供经放大的电流信号作为第二信号。电压放大单元213和电流放大单元214使用运算放大器(OP-AMP)来配置从而分别放大电压信号和电流信号。
输出端220包括用于输出从电压放大单元213提供的电压信号的电压输出端222和用于输出从电流放大单元214提供的电流信号的电流输出端224。
输出信号调节单元300是要调节从输出端220输出的输出信号的幅值或幅度,并且可以被安装在模拟输出模块的外部处以用于能由用户操作。输出信号调节单元300可以包括电位计,其具有三端子形状,并且其电阻值根据控制信号而改变。电位计根据用户的操纵来改变电阻值以输出能够调节输出信号的幅值或幅度的输出控制信号。换言之,由电位计的可变电阻器分压的电压信号作为输出控制信号被输出。
开关400是在输出信号模块的外部处布置的开关以使得用户能够操纵试运行选择。换言之,用户不仅可以通过操纵输出信号调节单元300而且可以使用作为现有技术的调试工具通过操纵开关400来调节输出信号。
在这种配置的情况下,当用户调节输出信号调节单元300而维持开关400处于打开状态时,在AD转换器110中将信号转换成对应的数字信号以通过信号发送单元210和输出端220输出。
图3是示出根据本发明的一个实施例的输出信号调节方法的流程图。
参考图3,用户首先在操作S100中对PLC系统进行配置并将电压或电流输出组布线到模拟输出负载从而进行试运行。
在完成布线之后,在操作S200中核实试运行开关400的打开/关闭。开关的打开/关闭可以由用户选择。如果开关被关闭,通过使用作为现有技术的调试工具,在操作S300中对模拟输出程序进行编程,并且在操作S310中在PLC与调试工具之间建立通信连接,在操作S320中将通过调试工具做出的程序下载到PLC。换言之,执行程序编写。在完成下载之后,在操作S330中将已经输出的数字输出值输入到模拟输出模块。
另一方面,如果开关被打开,则用户在操作400中调节输出信号调节单元300。换言之,用户调节电位计的电阻值。在完成调节之后,在操作S410中,输出信号调节单元300输出由可变电阻器按电压分配的电压信号作为输出控制信号,并且通过AD转换器110将输出控制信号转换成数字信号。在操作S420中,所转换的数字信号被计算从而适合于控制外部负载装备的操作。这样的计算过程可以在MPU中执行,并且这是相关领域中众所周知的技术,使得将省略其详细描述。在操作S430中,再次将所计算的数字信号发送到DA转换器。
当发送数字信号时,模拟输出模块在操作S500中开始转换控制。
在模拟输出模块内部执行在操作S500之后的过程。图4示出了模拟输出模块的内部过程。
在选择由用户设置的模拟输出通道并且初始化设置值之后,在操作S510到S530中核实每一个模拟输出通道的转换许可设置。如果基于核实结果来抑制通道转换,在操作S535中初始化数据。另外,如果许可通信转换,则在操作S540中计算用于在DA转换器中执行数模转换所需要的寄存器设置值,并且在操作S550中计算要被实际输出的数字值。
其后,在运算S560中计算根据模型分辨率的转换值。例如,如果模拟分辨率是12位,则转换值被计算在0到4000的范围中,或者如果模拟分辨率是14,则转换值被计算在0到16000的范围中。在操作S570中,将所计算的数字值通过光电耦合器发送到DA转换器。在操作S580到S600中,将发送到DA转换器的数字信号转换成其中的模拟信号,通过信号放大器将其放大,并且之后将其发送到外部负载装备,使得完成模拟输出转换。因此,根据本发明的实施例,附接到模拟输出模块的简化的调节装置可以得到控制使得模拟输出模块的输出的幅值或幅度可以容易地得到控制。
因此,当模拟输出电路的配置和性能完全地被维持在用于在PLC中使用的模拟输出模块中时,快速维护能够对PLC系统的布线错误或负载装备的故障做出响应,使得可以减小对用户造成额外成本的运输,并且可以提高系统的稳定性。
另外,输出系统可以被配置为以适合于各种模拟负载系统的形式的通用控制器。并且,用户可以在不对单独的复杂的试运行程序进行编程或不使用单独的模拟装备的情况下进行试运行,使得系统实施成本可以被减小。
本文公开的实施例和附图因此不应在用于限制本发明的技术构思的意义上而应在用于解释本发明的技术构思的意义上来理解,并且技术构思的范围不限于这些实施例和附图。本发明的范围应当由随附权利要求连同被给予权利的这样的权利要求的等效方案的完整范围来解释。

Claims (7)

1.一种将模拟信号输出到外部的模拟输出模块的输出调节装置,包括:
微处理器单元(MPU),其被配置为执行关于数字信号的算术运算;
模拟输出模块,其具有被配置为接收从所述MPU输出的信号以输出模拟信号的模拟信号输出单元;以及
输出信号调节单元,其被配置为将用于控制所述输出模拟信号的幅值或幅度的控制信号输出到所述MPU。
2.根据权利要求1所述的输出调节装置,其中,所述MPU包括模数(AD)转换器,所述模数转换器被配置为将从所述输出信号调节单元输出的所述控制信号转换成数字信号。
3.根据权利要求2所述的输出调节装置,还包括:
被配置为控制所述AD转换器的打开/关闭的开关。
4.根据权利要求1所述的输出调节装置,其中,
所述输出信号调节单元是电位计,所述电位计的电阻值根据所述控制信号而改变。
5.根据权利要求4所述的输出调节装置,其中,所述电位计包括可变电阻器并输出由所述可变电阻器分压的电压信号作为所述控制信号。
6.根据权利要求1所述的输出调节装置,其中,所述模拟信号输出单元包括:
数模(DA)转换器,其被配置为接收从所述MPU输出的所述信号以将接收到的信号转换成所述模拟信号;
电压放大单元,其被配置为放大并输出从所述DA转换器接收到的电压;以及
电流放大单元,其被配置为放大并输出从所述DA转换器接收到的电流。
7.根据权利要求6所述的输出调节装置,其中,所述模拟信号输出单元还包括:
光电耦合器,其被配置使包括所述DA转换器、所述电压放大单元和所述电流放大单元的模拟电路单元与所述MPU绝缘。
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