CN114967513A - 一种可批量灵活扩展的总线io - Google Patents

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Abstract

本发明涉及总线IO技术领域，且公开了一种可批量灵活扩展的总线IO，包括总线IO本体，所述总线IO本体包括通讯适配器、输入输出模块和辅助及终端模块，所述通讯适配器的一侧设有通讯接口和电源接口，所述输入输出模块的一侧通过内部接插件连接，所述辅助终端模块的一侧设有多个拓展接口。本发明能够在不占用额外通讯端口的情况下进行设备的扩展，极大提升了设备的扩展性，创新性的在硬件和软件部分增加了模块状态指示，能够让使用者正确判断设备运行状态，实现现场通讯响应延时小于20微秒超高性能，适应高精度性能和高速响应时间的使用场景。

Description

一种可批量灵活扩展的总线IO
技术领域
本发明涉及总线IO技术领域，具体为一种可批量灵活扩展的总线IO。
背景技术
随着科技的进步，工业自动化的程度越来越高，越来越多的人力从繁杂的重复性劳动中解放出来，越来越多的机器和控制系统被应用到生产作业中，并且，由机器和控制系统加工制作出来的产品的规格更加统一，产品的质量更有保障，现场总线技术对工业自动化系统的影响是全面、深刻的，其作用犹如数字通信技术对现代通信系统的影响，是工业控制系统当前的热点技术。基于现场总线的控制系统具有传统工业控制无法比拟的技术优势，国际市场上先进的工业控制系统都广泛采用现场总线技术，带动了工业自动化协议的整体技术发展。
但是目前的总线IO通讯适配器大多不带IO点，需要额外配置，增加了产品的成本的结构设计，而且IO的接线端口在设备本体，需要在安装的柜内或现场进行接线工作，效率较低，如果接线端口损坏，则模块整体报废，单个通讯适配器只能扩展32个IO模块，单个模块点位数量最多为16点，无法满足大规模集中控制的现场需求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可批量灵活扩展的总线IO，主要为解决现有的总线IO通讯适配器大多不带IO点，需要额外配置单独的IO模块，增加了设备成本以及结构复杂程度，IO的接线端口在设备本体，需要在安装的柜内或现场进行接线工作，效率较低，如果接线端口损坏，则模块整体报废，单个通讯适配器只能扩展32个IO模块，单个模块点位数量最多为16点，无法满足大规模集中控制的现场需求的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可批量灵活扩展的总线IO，包括总线IO本体，所述总线IO本体包括通讯适配器、输入输出模块和辅助及终端模块，所述通讯适配器的一侧设有通讯接口和电源接口，所述输入输出模块的一侧通过内部接插件连接，所述辅助终端模块的一侧设有多个拓展接口。
作为本发明再进一步的方案，所述通讯适配器、输入输出模块和辅助及终端模块的一侧和上下表面均开有多个散热孔。
进一步的，所述通讯适配器、输入输出模块和辅助及终端模块的底部均包含有安装作用的导轨连接部。
本发明再进一步的方案，所述通讯适配器的一侧设有多个指示灯，指示灯包括系统提示灯、适配器电源指示灯、IO侧电源指示灯、运行指示灯、系统故障指示灯、通讯接口指示灯两个，在工作时：
系统提示灯，系统正常时一秒钟一闪，为绿色；
适配器电源指示灯，适配器电源正常时常亮，为绿色；
IO侧电源指示灯，IO电源正常时常亮，为绿色；
运行指示灯，系统正常运行时点亮，为绿色；
系统故障指示灯，系统故障时点亮，为红色；
通讯接口指示灯，在有网络连接时点亮，为绿色。
进一步的，所述通讯适配器支持多个通信协议，包括EtherCAT、PROFINET、DeviceNET、CC-Link、CC-Link IE Field Basic、Modbus RTU、CANopen、EtherNet/IP。
在前述方案的基础上，所述通讯适配器、输入输出模块和辅助及终端模块的底部设有通讯模块，通讯模块包括FPGA高速并行处理系统和百兆通讯速率的LVDS。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种可批量灵活扩展的总线IO，具备以下有益效果：
1、本发明通过将通讯适配器，IO模块，辅助及终端模块相结合，提高其综合性能，方便应用于各类工业现场。
2、本发明最多可在总线适配器上扩展64组IO模块，单个最大支持64个IO点，提高运行负载能力，通过拓展接口的设置，能够在不占用额外通讯端口的情况下进行设备的扩展，极大提升了设备的扩展性。
3、本发明创新性的在硬件和软件部分增加了模块状态指示，通过模块EM总线IO本体指示灯和软件内部报警，能够让使用者正确判断设备运行状态。
4、本发明，通过通讯模块的设置，模块间的底层通讯依托于FPGA高速并行处理能力，通过使用百兆通讯速率的LVDS，自定义高可靠性以及高效率的通讯协议，从而构成高速背板总线，实现现场通讯响应延时小于20微秒超高性能，能够适应高精度性能和高速响应时间的使用场景。
附图说明
图1为本发明提出的一种可批量灵活扩展的总线IO的立体结构示意图；
图2为本发明提出的一种可批量灵活扩展的总线IO的主视结构示意图；
图3为本发明提出的一种可批量灵活扩展的总线IO的左视结构示意图；
图4为本发明提出的一种可批量灵活扩展的总线IO的右视驱动模块电路结构示意图；
图5为本发明提出的一种可批量灵活扩展的总线IO的俯视结构示意图。
图中：1、EM总线IO本体；2、通讯适配器；3、通讯接口；4、电源接口；5、输入输出模块；6、辅助及终端模块；7、拓展接口；8、散热孔；9、导轨连接部。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-5，一种可批量灵活扩展的总线IO，包括总线IO本体1，总线IO本体1包括通讯适配器2、输入输出模块5和辅助及终端模块6，通讯适配器2的一侧设有通讯接口3和电源接口4，输入输出模块5的一侧通过内部接插件连接，通过将通讯适配器2，辅助及终端模块6相结合，提高其综合性能，方便应用于各类工业现场，最多可在总线适配器上扩展64组IO模块，单个最大支持64个IO点，提高运行负载能力，辅助终端模块6的一侧设有多个拓展接口7，通过拓展接口7的设置，能够在不占用额外通讯端口的情况下进行设备的扩展，极大提升了设备的扩展性。
本发明中，通讯适配器2、输入输出模块5和辅助及终端模块6的一侧和上下表面均开有多个散热孔8，通讯适配器2、输入输出模块5和辅助及终端模块6的底部均包含有安装作用的导轨连接部9，且导轨连接部9为中空结构，通讯适配器2的一侧设有多个指示灯，指示灯包括系统提示灯、适配器电源指示灯、IO侧电源指示灯、运行指示灯、系统故障指示灯、Port1网络通讯指示灯两个，在工作时：
系统提示灯，系统正常时一秒钟一闪，为绿色；
适配器电源指示灯，适配器电源正常时常亮，为绿色；
IO侧电源指示灯，IO电源正常时常亮，为绿色；
运行指示灯，系统正常运行时点亮，为绿色；
系统故障指示灯，系统故障时点亮，为红色；
Port1网络通讯指示灯，在有网络连接时点亮，为绿色，创新性的在硬件和软件部分增加了模块状态指示，通过模块EM总线IO本体指示灯和软件内部报警，能够让使用者正确判断设备运行状态。
需要特别说明的是，通讯适配器2支持多个通信协议，包括EtherCAT、PROFINET、DeviceNET、CC-Link、CC-Link IE Field Basic、Modbus RTU、CANopen、EtherNet/IP，通讯适配器2、输入输出模块5和辅助及终端模块6的底部设有通讯模块，通讯模块包括FPGA高速并行处理系统和百兆通讯速率的LVDS，通过通讯模块的设置，模块间的底层通讯依托于FPGA高速并行处理能力，加上百兆通讯速率的LVDS，自定义高可靠性以及高效率的通讯协议，构成高速背板总线，实现现场通讯响应延时小于20微秒超高性能，能够适应高精度性能和高速响应时间的使用场景。
工作原理：通过将通讯适配器2，IO模块，辅助及终端模块6相结合，根据需要最多可在总线适配器上扩展64组IO模块，单个最大支持64个IO点，提高运行负载能力，通过拓展接口7，在不占用额外通讯端口的情况下进行设备的扩展，在运行时，通过模块EM总线IO本体设置的指示灯和软件内部报警，让使用者正确判断设备运行状态，通过通讯模块，模块间的底层通讯依托于FPGA高速并行处理能力，加上百兆通讯速率的LVDS，自定义高可靠性以及高效率的通讯协议，构成高速背板总线，实现现场通讯响应延时达到20微秒超高性能，适应高精度性能和高速响应时间的使用场景。
在该文中的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，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他要素，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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种可批量灵活扩展的总线IO，包括总线IO本体(1)，其特征在于，所述总线IO本体(1)包括通讯适配器(2)、输入输出模块(5)和辅助及终端模块(6)，所述通讯适配器(2)的一侧设有通讯接口(3)和电源接口(4)，所述输入输出模块(5)的一侧通过内部接插件连接，所述辅助终端模块(6)的一侧设有多个拓展接口(7)。
2.根据权利要求1所述的一种可批量灵活扩展的总线IO，其特征在于，所述通讯适配器(2)、输入输出模块(5)和辅助及终端模块(6)的一侧和上下表面均开有多个散热孔(8)。
3.根据权利要求2所述的一种可批量灵活扩展的总线IO，其特征在于，所述通讯适配器(2)、输入输出模块(5)和辅助及终端模块(6)的底部均包含有安装作用的导轨连接部(9)。
4.根据权利要求3所述的一种可批量灵活扩展的总线IO，其特征在于，所述通讯适配器(2)的一侧设有多个指示灯，指示灯包括系统提示灯、适配器电源指示灯、IO侧电源指示灯、运行指示灯、系统故障指示灯、Port1网络通讯指示灯两个，在工作时：
系统提示灯，系统正常时一秒钟一闪，为绿色；
适配器电源指示灯，适配器电源正常时常亮，为绿色；
IO侧电源指示灯，IO电源正常时常亮，为绿色；
运行指示灯，系统正常运行时点亮，为绿色；
系统故障指示灯，系统故障时点亮，为红色；
通讯接口指示灯，在有网络连接时点亮，为绿色。
5.根据权利要求4所述的一种可批量灵活扩展的总线IO，其特征在于，所述通讯适配器(2)支持多个通信协议，包括EtherCAT、PROFINET、DeviceNET、CC-Link、CC-Link IE FieldBasic、Modbus RTU、CANopen、EtherNet/IP。
6.根据权利要求1所述的一种可批量灵活扩展的总线IO，其特征在于，所述通讯适配器(2)、输入输出模块(5)和辅助及终端模块(6)的底部设有通讯模块，通讯模块包括FPGA高速并行处理系统和百兆通讯速率的LVDS。
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