CN109407612B - 数字量输出卡和数字量输出系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字量输出卡和数字量输出系统，涉及数据处理技术领域。数字量输出卡包括从站控制器、微处理器、数字隔离器和输出通道组，输出通道组包括多个输出通道，从站控制器用于接收主站控制器发送的数据包，对数据包进行解析获得待输出数据，并将待输出数据发送至微处理器；微处理器对待输出数据进行输出分配处理，获得与各输出通道对应的控制信号并控制各输出通道进行电压输出；数字隔离器用于采集各输出通道的输出电压，判断是否存在超出预设范围的输出电压；当存在超出预设范围的输出电压时，数字隔离器生成与输出该输出电压的输出通道对应的故障信息，并将故障信息传输到主站控制器。由此，可以对数字量输出卡进行可靠地故障检测。

Description

数字量输出卡和数字量输出系统

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体而言，涉及一种数字量输出卡和数字量输出系统。

背景技术

随着自动化水平的提高，可编程控制器在工业环境中的应用具有越来越重要的地位，数字量输出卡作为可编程控制器中的重要组成之一，受到越来越多的行业开发者的重视。然而，目前的数字量输出卡运行的可靠性还有待提升。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种数字量输出卡和数字量输出系统。

第一方面，本发明实施例提供一种数字量输出卡，所述数字量输出卡包括从站控制器、微处理器、数字隔离器和输出通道组，所述输出通道组包括多个输出通道，所述从站控制器分别与所述微处理器和外部的主站控制器通信连接，所述微处理器与所述多个输出通道连接，所述数字隔离器分别与所述微处理器和各所述输出通道电连接。

所述从站控制器用于接收所述主站控制器发送的数据包，对所述数据包进行解析获得待输出数据，并将所述待输出数据发送至所述微处理器。

所述微处理器对所述待输出数据进行输出分配处理，获得与各所述输出通道对应的控制信号，并根据所述控制信号控制各所述输出通道进行电压输出。

所述数字隔离器用于采集各所述输出通道的输出电压，判断是否存在超出预设范围的输出电压。

若存在超出所述预设范围的输出电压，所述数字隔离器则生成与输出该输出电压的输出通道对应的故障信息，并将所述故障信息通过所述微处理器和所述从站控制器发送到所述主站控制器。

可选地，在本实施例中，所述数字隔离器设有输出端和多个输入端。

所述数字隔离器的各输入端与各所述输出通道对应连接，所述数字隔离器的输出端与所述微处理器电连接。

可选地，在本实施例中，所述数字量输出卡还包括D触发器和固态继电器，所述固态继电器设有控制端和被控开关，所述D触发器与分别所述微处理器和所述固态继电器的控制端电连接，所述被控开关与所述输出通道电连接。

所述微处理器发送通过所述控制信号控制所述D触发器的触发状态。

当所述D触发器的触发状态改变时，所述固态继电器的控制端改变所述被控开关的通断状态。

当所述被控开关导通时，所述输出通道进行电压输出。

可选地，在本实施例中，所述固态继电器设有多个控制端和多个被控开关，所述数字量输出卡还包括输出防护电路，所述输出防护电路包括多个双向TVS管和多个二极管。

所述固态继电器的每个控制端与一个所述二极管的正极电连接。

每个所述二极管的负极与所述数字量输出卡的一个输出通道电连接。

每个所述双向TVS管的一端与一个所述二极管的负极电连接，另一端接地。

可选地，在本实施例中，所述微处理器设有多个处理通道，所述D触发器包括第一D触发器和第二D触发器，所述第一D触发器和所述第二D触发器分别设有多个输入端和多个输出端，所述固态继电器包括第一固态继电器和第二固态继电器，所述第一固态继电器和所述第二固态继电器分别设有多个控制端和多个被控开关。

所述第一D触发器的各输入端与所述微处理器的各处理通道对应连接，所述第一D触发器的各输出端与所述第一固态继电器各控制端对应连接，所述第一固态继电器各被控开关与各所述输出通道对应连接。

所述第二D触发器的各输入端与所述微处理器的各处理通道对应连接，所述第二D触发器的各输出端与所述第二固态继电器各控制端对应连接，所述第二固态继电器各被控开关与各所述输出通道对应连接。

可选地，在本实施例中，所述从站控制器设有第一通信接口和第二通信接口。

所述从站控制器通过所述第一通信接口与所述主站控制器通信连接。

所述从站控制器通过所述第二通信接口与所述微处理器通信连接。

可选地，在本实施例中，在所述数字隔离器将所述故障信息通过所述微处理器和所述从站控制器发送到所述主站控制器之后，所述主站控制器对所述故障信息进行故障分析并生成新的数据包，并将所述新的数据包传输到所述主站控制器，所述主站控制器根据所述新的数据包中的数据运行。

可选地，在本实施例中，所述数字量输出卡还包括电可擦可编程读写存储器，所述电可擦可编程读写存储器与所述从站控制器通信连接，用于存储所述从站控制器的数据。

可选地，在本实施例中，所述从站控制器通过SPI总线与所述微处理器通信连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种数字量输出系统，所述系统包括主站控制器以及多个上述的数字量输出卡，所述的数字量输出卡包括所述从站控制器与所述微处理器通信连接。

本发明实施例提供一种数字量输出卡和数字量输出系统，通过从站控制器接收主站控制器发送的数据包，且从站控制器对数据包进行解析获得待输出数据，并将待输出数据发送至微处理器，微处理器对待输出数据进行输出分配处理，获得与各输出通道对应的控制信号并控制各输出通道进行电压输出，数字隔离器还用于采集各输出通道的输出电压，判断是否存在超出预设范围的输出电压，当存在超出预设范围的输出电压时，数字隔离器生成与输出该输出电压的输出通道对应的故障信息，并将故障信息传输到主站控制器。由此，可以对数字量输出卡进行可靠地故障检测，使得数字量输出卡具备自诊断功能，运行稳定性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明实施例提供的数字量输出卡的一种方框示意图。

图2为本发明实施例提供的数字量输出卡的一种电路原理图。

图3为本发明实施例提供的数字量输出卡的另一种电路原理图。

图4为本发明实施例提供的数字量输出卡的另一种方框示意图。

图标：10-从站控制器；20-微处理器；31-第一D触发器；32-第二D触发器；41-第一固态继电器；42-第二固态继电器；50-输出通道组；60-输出防护电路；70-数字隔离器；80-电可擦可编程读写存储器。

具体实施方式

随着工业化的发展，工业自动化水平逐步提高，数字量输出卡在可编程逻辑控制器(PLC)的应用受到越来越多的重视。目前，部分数字量输出卡采用的微控制单元的可控性和安全性较低、使用时具有局限性。此外，目前的数字量输出卡不具有回采诊断的功能，且容错冗余低。数字量输出卡的性能有待提升。

有鉴于此，本发明提供了一种数字量输出卡和数字量输出系统。

以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本发明过程中对本发明做出的贡献。

鉴于上述问题，本申请发明人提出下述技术方案，能够有效去除环境干扰，得到较精确的图像检索结果，进而为快速定位和查找目标对象提供线索。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请结合参阅图1，为本发明实施例提供的数字量输出卡的一种方框示意图。在本实施例中，所述数字量输出卡基于SPARC V8架构国产处理器。所述数字量输出卡包括从站控制器10、微处理器20、数字隔离器70和输出通道组50，所述输出通道组50包括多个输出通道，所述从站控制器10分别与所述微处理器20和外部的主站控制器通信连接，所述微处理器20与所述多个输出通道连接，所述数字隔离器70分别与所述微处理器20和各所述输出通道电连接。

所述从站控制器10用于接收所述主站控制器发送的数据包，对所述数据包进行解析获得待输出数据，并将所述待输出数据发送至所述微处理器20。

所述微处理器20对所述待输出数据进行输出分配处理，获得与各所述输出通道对应的控制信号，并根据所述控制信号控制各所述输出通道进行电压输出。

所述数字隔离器70用于采集各所述输出通道的输出电压，判断是否存在超出预设范围的输出电压。

若存在超出所述预设范围的输出电压，所述数字隔离器70则生成与输出该输出电压的输出通道对应的故障信息，并将所述故障信息通过所述微处理器20和所述从站控制器10发送到所述主站控制器。

可选地，在本实施例中，所述数字隔离器70设有输出端和多个输入端。

所述数字隔离器70的各输入端与各所述输出通道对应连接，所述数字隔离器70的输出端与所述微处理器20电连接。

可选地，在本实施例中，所述数字量输出卡还包括D触发器和固态继电器，所述固态继电器设有控制端和被控开关，所述D触发器与分别所述微处理器20和所述固态继电器的控制端电连接，所述被控开关与所述输出通道电连接。

所述微处理器20发送通过所述控制信号控制所述D触发器的触发状态。

当所述D触发器的触发状态改变时，所述固态继电器的控制端改变所述被控开关的通断状态。

当所述被控开关导通时，所述输出通道进行电压输出。

可选地，在本实施例中，所述固态继电器设有多个控制端和多个被控开关，所述数字量输出卡还包括输出防护电路60，所述输出防护电路60包括多个双向TVS管和多个二极管。

所述固态继电器的每个控制端与一个所述二极管的正极电连接。

每个所述二极管的负极与所述数字量输出卡的一个输出通道电连接。

每个所述双向TVS管的一端与一个所述二极管的负极电连接，另一端接地。

请结合参阅图2，例如，多个所述二极管中的第一二极管D0的负极，与所述多个双向TVS管中的第一双向TVS管TVS0的一端电连接，第一双向TVS管TVS0的另一端与输出通道CH00电连接。

详细地，由于二极管具有单项导通性，可以防止输出通道受到外接的运行现场的电压或者电流对所述数字量输出卡的干扰，通过设置双向TVS管，利用双向TVS管具有吸收瞬态电压、防止浪涌电流的功能，可进一步防止所述数字量输出卡受到外接的运行现场的电压或者电流对所述数字量输出卡的干扰，从而保证所述数字量输出卡具有较高的安全性。

请结合参阅图3，在本实施例中，所述微处理器20设有多个处理通道，所述D触发器包括第一D触发器31和第二D触发器32，所述第一D触发器31和所述第二D触发器32分别设有多个输入端和多个输出端，所述固态继电器包括第一固态继电器41和第二固态继电器42，所述第一固态继电器41和所述第二固态继电器42分别设有多个控制端和多个被控开关。

可选地，所述第一D触发器31和所述第二D触发器32均为8路触发器，所述第一固态继电器41和所述第二固态继电器42均为8路继电器。

所述第一D触发器31的各输入端与所述微处理器20的各处理通道对应连接，所述第一D触发器31的各输出端与所述第一固态继电器41各控制端对应连接，所述第一固态继电器41各被控开关与各所述输出通道对应连接。例如，所述第一D触发器31的输出端D10与所述第一固态继电器41的控制端电连接，所述第一固态继电器41的被控开关与输出通道CH00电连接，当所述第一D触发器31的输出端D10控制所述第一D触发器31的第一被控开关导通时，输出通道CH00进行电压输出。可选地，所述输出通道输出的电压可以是但不限于24V。

所述第二D触发器32的各输入端与所述微处理器20的各处理通道对应连接，所述第二D触发器32的各输出端与所述第二固态继电器42各控制端对应连接，所述第二固态继电器42各被控开关与各所述输出通道对应连接。例如，所述第二D触发器32的输出端D20与所述第二固态继电器42的控制端电连接，所述第二固态继电器42的被控开关与输出通道CH08电连接，当所述第二D触发器32的输出端D20控制所述第二D触发器32的第二被控开关导通时，输出通道CH08进行电压输出。

可选地，在本实施例中，所述从站控制器10设有第一通信接口和第二通信接口。

所述从站控制器10通过所述第一通信接口与所述主站控制器通信连接。

所述从站控制器10通过所述第二通信接口与所述微处理器20通信连接。

可选地，在本实施例中，在所述数字隔离器70将所述故障信息通过所述微处理器20和所述从站控制器10发送到所述主站控制器之后，所述主站控制器对所述故障信息进行故障分析并生成新的数据包，并将所述新的数据包传输到所述主站控制器，所述主站控制器根据所述新的数据包中的数据运行。

由此设置，可以使得所述数字量输出卡将分配后的控制信号，通过D触发器和固态继电器，传输到每个对应的输出通道。当D触发器和固态继电器中任意一个器件的一路或者多路出现故障时，可以通过所述数字隔离器70采集到发生故障的通路，并通过生成与故障通道对应的故障信息，并最终传输到主站控制器，使得主站控制器对故障进行分析并生成新的数据包。所述微处理器20根据新的数据包进行重新将控制信号分配到各个未发生故障的输出通道，以避开故障通道，从而使得数字量输出卡具备故障诊断和冗余的功能，工作性能更加稳定。

请结合参阅图4，在本实施例中，所述数字量输出卡还包括电可擦可编程读写存储器80，所述电可擦可编程读写存储器80与所述从站控制器10通信连接，用于存储所述从站控制器10的数据。

可选地，在本实施例中，所述从站控制器10通过SPI总线与所述微处理器20通信连接。

另一方面，本发明实施例还提供了一种数字量输出系统，所述系统包括主站控制器以及多个上述的数字量输出卡，所述的数字量输出卡包括所述从站控制器10与所述微处理器20通信连接。

本发明实施例提供一种数字量输出卡和数字量输出系统，通过从站控制器接收主站控制器发送的数据包，且从站控制器对数据包进行解析获得待输出数据，并将待输出数据发送至微处理器，微处理器对待输出数据进行输出分配处理，获得与各输出通道对应的控制信号并控制各输出通道进行电压输出，数字隔离器还用于采集各输出通道的输出电压，判断是否存在超出预设范围的输出电压，当存在超出预设范围的输出电压时，数字隔离器生成与输出该输出电压的输出通道对应的故障信息，并将故障信息传输到主站控制器。由此，可以对数字量输出卡进行可靠地故障检测，使得数字量输出卡具备自诊断功能，运行稳定性更高。

在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种数字量输出卡，其特征在于，所述数字量输出卡包括从站控制器、微处理器、数字隔离器和输出通道组，所述输出通道组包括多个输出通道，所述从站控制器分别与所述微处理器和外部的主站控制器通信连接，所述微处理器与所述多个输出通道连接，所述数字隔离器分别与所述微处理器和各所述输出通道电连接；

所述从站控制器用于接收所述外部主站控制器发送的数据包，对所述数据包进行解析获得待输出数据，并将所述待输出数据发送至所述微处理器；

所述微处理器对所述待输出数据进行输出分配处理，获得与各所述输出通道对应的控制信号，并根据所述控制信号控制各所述输出通道进行电压输出；

所述数字量输出卡还包括D触发器和固态继电器，所述固态继电器设有控制端和被控开关，所述D触发器与分别所述微处理器和所述固态继电器的控制端电连接，所述被控开关与所述输出通道电连接；

所述微处理器发送通过所述控制信号控制所述D触发器的触发状态；

当所述D触发器的触发状态改变时，所述固态继电器的控制端改变所述被控开关的通断状态；

当所述被控开关导通时，所述输出通道进行电压输出；

所述微处理器设有多个处理通道，所述D触发器包括第一D触发器和第二D触发器，所述第一D触发器和所述第二D触发器分别设有多个输入端和多个输出端，所述固态继电器包括第一固态继电器和第二固态继电器，所述第一固态继电器和所述第二固态继电器分别设有多个控制端和多个被控开关；

所述第一D触发器的各输入端与所述微处理器的各处理通道对应连接，所述第一D触发器的各输出端与所述第一固态继电器各控制端对应连接，所述第一固态继电器各被控开关与各所述输出通道对应连接；

所述第二D触发器的各输入端与所述微处理器的各处理通道对应连接，所述第二D触发器的各输出端与所述第二固态继电器各控制端对应连接，所述第二固态继电器各被控开关与各所述输出通道对应连接；

所述数字隔离器用于采集各所述输出通道的输出电压，判断是否存在超出预设范围的输出电压；

若存在超出所述预设范围的输出电压，所述数字隔离器则生成与输出该输出电压的输出通道对应的故障信息，并将所述故障信息通过所述微处理器和所述从站控制器发送到所述主站控制器。

2.根据权利要求1所述的数字量输出卡，其特征在于，所述数字隔离器设有输出端和多个输入端；

所述数字隔离器的各输入端与各所述输出通道对应连接，所述数字隔离器的输出端与所述微处理器电连接。

3.根据权利要求1所述的数字量输出卡，其特征在于，所述固态继电器设有多个控制端和多个被控开关，所述数字量输出卡还包括输出防护电路，所述输出防护电路包括多个双向TVS管和多个二极管；

所述固态继电器的每个控制端与一个所述二极管的正极电连接；

每个所述二极管的负极与所述数字量输出卡的一个输出通道电连接；

每个所述双向TVS管的一端与一个所述二极管的负极电连接，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的数字量输出卡，其特征在于，所述从站控制器设有第一通信接口和第二通信接口；

所述从站控制器通过所述第一通信接口与所述主站控制器通信连接；

所述从站控制器通过所述第二通信接口与所述微处理器通信连接。

5.根据权利要求1所述的数字量输出卡，其特征在于，在所述数字隔离器将所述故障信息通过所述微处理器和所述从站控制器发送到所述主站控制器之后，所述主站控制器对所述故障信息进行故障分析并生成新的数据包，并将所述新的数据包传输到所述主站控制器，所述主站控制器根据所述新的数据包中的数据运行。

6.根据权利要求1所述的数字量输出卡，其特征在于，所述数字量输出卡还包括电可擦可编程读写存储器，所述电可擦可编程读写存储器与所述从站控制器通信连接，用于存储所述从站控制器的数据。

7.根据权利要求1所述的数字量输出卡，其特征在于，所述从站控制器通过SPI总线与所述微处理器进行通信连接。

8.一种数字量输出系统，其特征在于，所述系统包括主站控制器以及多个上述权利要求1-7中任意一项所述的数字量输出卡，所述的数字量输出卡包括从站控制器与所述微处理器通信连接。

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