CN201204612Y - 一种可编程逻辑控制器通信接口装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可编程逻辑控制器通信接口保护装置，所述装置包括通用异步收发器、电平转换单元，及通信物理接口；所述电平转换单元与所述通信物理接口之间通过信号线串连有通信接口保护单元；所述通信接口保护单元还包括瞬态过电压保护单元，瞬态过电流保护单元；当编程逻辑控制器通信接口在发送和接收数据时，针对出现的瞬态高电压及瞬态大电流时，利用所述通信接口保护单元达到保护通信接口的目的。

Description

一种可编程逻辑控制器通信接口装置

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种可编程逻辑控制器通信接口装置。

背景技术

随着工业自动化程度的不断提高，PLC(Programmable Logic Controllers，可编程逻辑控制器)得到了越来越广泛的运用，PLC是一种为工业应用环境而设计的数字运算操作的电子系统，其采用了可编程的存储器来存储需执行的逻辑运算、顺序控制、计数、定时等相关指令，且通过数字或模拟的I/O接口来控制各种类型的机械生产过程。

现有技术中的PLC系列产品与相应的工业自动控制领域的相应外围设备(MODEM(调制解调器)、工业仪表，人机界面)之间一般通过RS485物理接口相连接，有些同时也提供RS232物理接口。

由于RS-485接收器差分输入端对“地”的共模电压允许在-7到+12V范围，超过此范围的瞬态过电压可能会损坏器件。引起瞬态过电压的来源通常是雷电、静电放电、电源系统开关干扰等，例如人体接触芯片的引脚而产生静电放电，其电压可以高达数十千伏，可以使工作中的器件产生闭锁而不能运行或使器件受损；当通信线路较长或有室外架空线时，雷电必然会在线路上造成过电压，雷电感应在RS-485传输线上引起的瞬变干扰，其能量往往是巨大的可在瞬间烧毁连接在传输线上的全部器件。对于由于热插拔或因应用环境引起的瞬态浪涌冲击大电流，对于出现的瞬态过电流也会对对装置造成很大的损坏。

在现有技术中PLC的接口RS485通讯接口或RS232通讯接口对于出现的瞬态过电压和瞬态过电流带来的危险，但大多未采取保护措施或取保护措施远远不够，如图1所示，是现有技术的一种通信接口装置的一种电路结构图，在使用时常常会出现R1或R2被烧断，Z1、Z1和SN75176完好或SN75176损坏，R1、R2和Z1、Z2完好或Z1或Z2、SN75176损坏，R1和R2完好等情况，从而使设备不能正常使用，这也使得通信接口装置使用起来不安全。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的要解决的技术问题是克服所述现有技术存在的不足，提供一种可编程逻辑控制器通信接口装置，在基于可编程逻辑控制器的串行通讯接口前提下，实现对通信接口装置的保护，达到安全可靠的通信。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种可编程逻辑控制器通信接口装置，包括：

通用异步收发器与通信物理接口之间通过信号线串连的电平转换单元，电平转换单元与所述通信物理接口之间通过信号线串连有通信接口保护单元。

进一步地，所述通用异步收发器，通过信号线连接于所述电平转换单元，用于在接收和发送数据时，实现数据的串并转换。

进一步地，所述电平转换单元，通过信号线连接于所述通用异步收发器及所述通信接口保护单元，用于在发送和接收数据时，对数据进行电平转换。

进一步地，所述电平转换单元为RS485电平转换单元。

进一步地，所述电平转换单元为RS232电平转换单元。

进一步地，所述通信接口保护单元，通过信号线连接于所述电平转换单元及所述通信物理接口，用于在发送和接收数据时对通信接口装置进行保护。

进一步地，所述通信接口保护单元还包括：

瞬态过电压保护单元，用于在发送和接收数据时，针对通信接口装置出现的瞬态高电压保护通信接口装置；

瞬态过电流保护单元，用于在发送和接收数据时，针对通信接口装置出现的瞬态大电流保护通信接口装置。

进一步地所述通信物理接口，通过信号线连接于通信接口保护单元，用于在发送和接收数据时，实现与对端设备的通信连接。

本实用新型作用在于利用在电平转换单元与所述通信物理接口之间通过信号线串连有通信接口保护单元，包括一个瞬态过电压保护单元及一个瞬态过电流保护单元，在基于可编程逻辑控制器的串行通讯接口前提下，实现对通信接口装置的保护，达到安全可靠的通信。

附图说明

图1是目前现有技术的一种通信接口装置的一种电路结构图；

图2是本实用新型的一种可编程逻辑控制器的结构示意图；

图3是本实用新型的通信接口装置的实施例结构示意图；

图4是本实用新型的通信接口保护单元的一种电路结构图；

图5是本实用新型通信接口装置的一种电路结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，在以下优选实施例将配合参考图对本实用新型进行详细描述。

如图2所示，是本实用新型的一种可编程逻辑控制器的结构示意图。所述可编程逻辑控制器包括处理器1和通信接口及保护装置2，所述通信接口装置及保护装置2用于向与可编程逻辑控制器连接的对端发送数据并从所述对端接收数据。通过所述通信接口装置2，可达到安全可靠的通信。以下对所述通信接口装置2进行相应描述。

如图3所示，是本实用新型的通信接口保护装置的实施例结构示意图。所述通信接口装置包括通用异步收发器20、电平转换单元21、通信接口保护单元22、通信物理接口23，其中：

通用异步收发器20，通过信号线与处理器1相连，主要用于实现数据的串并转换，与现有技术中的结构以及功能类似，在此不予赘述。

电平转换单元21，用于在发送数据时，对来自所述异步收发器20的TTL电平数据信号进行电平转换，生成串口通信模式下的数据信号；在接收数据时，对来自通信物理接口23通过通信接口保护单元22的串口通信模式下的数据信号进行数据转换，生成TTL电平数据信号。其中电平转换单元21可以是RS485电平转换单元也可以是RS232电平转换单元。

其中如果电平转换单元21为RS485电平转换单元，用于在发送数据时，对来自所述异步收发器20的TTL电平数据信号进行电平转换，生成RS485串口通信模式下的数据信号；在接收数据时，对来自通信物理接口23通过通信接口保护单元22的RS485串口通信模式下的数据信号进行数据转换，生成TTL电平数据信号。

其中如果电平转换单元21为RS232电平转换单元，用于在发送数据时，对来自所述异步收发器20的TTL电平数据信号进行电平转换，生成RS232串口通信模式下的数据信号；在接收数据时，对来自通信物理接口23通过通信接口保护单元22的RS232串口通信模式下的数据信号进行数据转换，生成TTL电平数据信号。

所述RS485电平转换单元和RS232电平转换单元的功能与结构与现有技术是相同或类似的，在此不再赘述。

通信接口保护单元22，用于所述通信接口装置2在发送和接收数据时，实现对通信接口装置的保护。

具体实现时，所述通信接口保护单元22包括：

瞬态过电压保护单元221，用于在发送和接收数据时，针对通信接口装置2出现的瞬态高电压保护通信接口装置2。

瞬态过电流保护单元222，用于在发送和接收数据时，针对通信接口装置2出现的瞬态大电流保护通信接口装置2。

此处，具体实施时，所述瞬态过电压保护单元221用于在发送和接收数据时由于热插拔或因应用环境引起的瞬态过电压，流过串连的瞬态过电压保护单元221和瞬态过电流保护单元222时，该瞬态过电压保护单元221起作用保护通信接口装置。所述瞬态过电流保护单元222用于由于热插拔或因应用环境引起的瞬态受到浪涌冲击时引起大电流，流过串连的瞬态过电压保护单元221和瞬态过电流保护单元222时，该瞬态过电流保护单元222起作用保护通信接口装置。以上具体的保护方式，仅仅是一种具体的实现方式，例如还可以只有瞬态过电压保护单元221或只有瞬态过电流保护单元222。在本实用新型的思想下，其他相同或类似的保护方式以及实施方式都应当属于本实用新型所要求的保护范围内。

通信物理接口23，用于实现与对端设备的通信连接。

如图4所示，为本实用新型的通信接口保护单元的一种电路结构图。

如图所示，该电路主要包括与电平转换单元相连的瞬态过电压保护单元D1，与通信物理接口相连的瞬态过电流保护单元F。其中瞬态过电压保护单元D1与瞬态过电流保护单元F相互连接，当发送数据时，数据信号由瞬态过电压保护单元D1流入经过瞬态过电流保护单元F流出，在接收数据时，数据信号由瞬态过电流保护单元F流入经过瞬态过电压保护单元D1流出。

此处，所述瞬态过电压保护单元D1在发送/接收数据时，由于热插拔或因应用环境的等引起的瞬态过电压能量冲击时能极快地将其两端的阻抗降低，通过将能量吸收掉从而把其两端间的电压箝制在其标称值上，保护后端元件。

此处，所述瞬态过电流保护单元F在发送/接收数据时，由于热插拔或因应用环境等引起的瞬态受到浪涌冲击时，大电流流过瞬态过电流保护单元F，瞬态过电流保护单元F的电阻值将骤然增大，使浪涌电流迅速减小，保护后端元件。

如图5所示，为本实用新型通信接口装置的一种电路结构图。

如图所示，该电路主要包括了RS485电平转换单元芯片SN65LBC184D，DB9系列D型连接器，用作通信接口保护单元的Low Capacitance TVS LCO3-6与PTC1812L014F，以及相应的一些电阻、电容等器。TXDTTL为通用异步收发器(图中未示出)的串行输出端，RXDTTL为通用异步收发器的串行输入端，RTSTLL为使能控制端，可通过输出使能信号初始化通信接口中各个模块。下面结合数据发送和接收过程对该电路进行详细说明：

发送数据时，RTSTTL输出使能信号(低电平有效)，初使化各个电路模块(既使各个电路模块进入工作状态)；TXDTTL输出端将来自于异步收发单元的TTL电平数据传输至RS485电平转换单元U1的4脚然后转变成RS485的差分电平信号经U1的6，7脚输出分别与通信接口保护单元的瞬态过电压保护单元D1的8，5脚连接，经过瞬态过电压保护单元D1的1，4脚与通信接口保护单元的瞬态过电流保护单元F的F1，F2连接再连接通信物理接口D型连接器J1的3脚和8脚输出。当数据传输时，由于热插拔或因应用环境的等引起的瞬态过电压在流经瞬态过电压保护单元D1时，瞬态过电压保护单元D1的LCO3-6用于由于热插拔或因应用环境引起的瞬态过电压能量冲击时能极快地将其两端的阻抗降低，通过将2000W以内的能量吸收掉从而使其两端间的电压箝制在其标称值上，保护通信接口装置；当数据传输时，由于热插拔或因应用环境的等引起的瞬态过电流在流经瞬态过电流保护单元F时，瞬态过电流保护单元F的1812L014F用于由于热插拔或因应用环境引起的瞬态过电流，浪涌冲击时，大电流流过瞬态过电流保护单元F，当瞬态过电流大于140mA时瞬态过电流保护单元F的电阻值将骤然增大到4000欧，使浪涌电流迅速减小，保护通信接口装置。

相应地，接收数据时，当所述通信物理接口D型连接器J1所接收到的数据为RS485串口差分电平数据，则通过通信物理接口D型连接器J1的3脚和8脚将所述数据传输经过通信接口保护单元的瞬态过电流保护单元F的F1，F2传输至通信接口保护单元的瞬态过电压保护单元D1的1，4脚再经保护单元的瞬态过电压保护单元D1的8，6脚传到在RS485电平转换电路的SN65LBC184D的6，7脚，RS485电平转换单元的SN65LBC184D对其进行电平转换生成TTL电平信号数据，并将生成的TTL电平信号经RS485电平转换单元U1的1脚传输至通用异步收发器的RXD端，当数据传输时，由于热插拔或因应用环境的等引起的瞬态过电压在流经瞬态过电压保护单元D1时，瞬态过电压保护单元D1的LCO3-6用于由于热插拔或因应用环境引起的瞬态过电压能量冲击时能极快地将其两端的阻抗降低，通过将2000W以内的能量吸收掉从而使其两端间的电压箝制在其标称值上，保护通信接口装置；当数据传输时，由于热插拔或因应用环境的等引起的瞬态过电流在流经瞬态过电流保护单元F时，瞬态过电流保护单元F的1812L014F用于由于热插拔或因应用环境引起的瞬态过电流，浪涌冲击时，大电流流过瞬态过电流保护单元F，当瞬态过电流大于140mA时瞬态过电流保护单元F的电阻值将骤然增大到4000欧，使浪涌电流迅速减小，保护通信接口装置。

以上所述仅是本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1、一种可编程逻辑控制器通信接口装置，所述装置包括在通用异步收发器与通信物理接口之间通过信号线串连的电平转换单元，其特征在于，还包括:在所述电平转换单元与所述通信物理接口之间通过信号线串连有通信接口保护单元。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通用异步收发器，通过信号线连接于所述电平转换单元，用于在接收和发送数据时，实现数据的串并转换。

3、如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电平转换单元，通过信号线连接于所述通用异步收发器及所述通信接口保护单元，用于在发送和接收数据时，对数据进行电平转换。

4、如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电平转换单元为RS485电平转换单元。

5、如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电平转换单元为RS232电平转换单元。

6、如权利要求1至5任意一项所述的装置，其特征在于，所述通信接口保护单元，通过信号线连接于所述电平转换单元及所述通信物理接口，用于在发送和接收数据时对通信接口装置进行保护。

7、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述通信接口保护单元还包括:

瞬态过电压保护单元，用于在发送和接收数据时，针对通信接口装置出现的瞬态高电压保护通信接口装置；

瞬态过电流保护单元，用于在发送和接收数据时，针对通信接口装置出现的瞬态大电流保护通信接口装置。

8、如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述通信物理接口，通过信号线连接于通信接口保护单元，用于在发送和接收数据时，实现与对端设备的通信连接。

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