CN210626921U - 基于rs-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于RS‑485通信的继电器输出隔离数字量输入模块，包括隔离数字量输入电路、继电器输出电路、微控制器、电气隔离器、RS‑485收发器和电源电路，隔离数字量输入电路的输出端与微控制器连接，隔离数字量输入电路设置有5路隔离数字量输入通道，继电器输出电路的输入端与微控制器连接，继电器输出电路设置有5路继电器输出通道，RS‑485收发器通过电气隔离器与微控制器连接，电源电路为模块提供稳定的工作电压。本实用新型方便采集工业现场的数字量信号以及控制小功率电气设备，输出数据具有安全保护功能，避免了工业现场信号对通讯接口的影响。
Description
技术领域
本实用新型属于数据采集模块技术领域，具体涉及一种基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块。
背景技术
在工业控制过程中，经常需要对现场的数字量输入信号进行采集，并通过分析输出数字量控制现场的执行器或开关设备。为此，有必要设计一种基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块，包括隔离数字量输入电路、继电器输出电路、微控制器、电气隔离器、RS-485收发器和电源电路，所述隔离数字量输入电路的输出端与所述微控制器连接，所述隔离数字量输入电路设置有5路隔离数字量输入通道，所述继电器输出电路的输入端与所述微控制器连接，所述继电器输出电路设置有5路继电器输出通道，所述RS-485收发器通过所述电气隔离器与所述微控制器连接，所述电源电路为所述模块提供稳定的工作电压。
优选地，所述5路隔离数字量输入通道的输入类型为开关触点信号和电平信号中的至少一种。
优选地，所述5路继电器输出通道包含3路C型继电器输出通道和2路A型继电器输出通道。
优选地，还包括看门狗电路，所述看门狗电路与所述微控制器连接。
优选地，还包括EEPROM存储器，所述EEPROM存储器与所述微控制器连接。
优选地，还包括电源指示灯和工作状态指示灯，所述电源指示灯与所述电源电路连接，所述工作状态指示灯分别与与所述电源电路、所述微控制器连接。
优选地，所述电源电路包含主电源电路、二级稳压电路和隔离电源电路，所述主电源电路的输出端分别与所述二级稳压电路的输入端、所述隔离电源电路的输入端连接，所述隔离电源电路的输出端连接至所述隔离数字量输入电路，所述主电源电路的输出端连接至所述继电器输出电路，所述二级稳压电路的输出端分别连接至所述微控制器、所述RS-485收发器。
优选地，所述微控制器采用32位RISC CPU ARM芯片。
本实用新型具有以下有益效果：该模块具有5路隔离数字量输入通道和5路继电器输出通道，可以广泛地应用到各种工业领域，特别适用于采集工业现场的数字量信号以及控制小功率电气设备。该模块输出数据具有安全保护功能，可以在模块和主机失去通讯的时候，输出用户设定的一组输出状态，以保证受控设备的安全性。采用带隔离的RS-485通信接口，避免了工业现场信号对微控制器通讯接口的影响，并具有ESD（Electro-StaticDischarge，静电释放）、过压、过流保护功能。
附图说明
图1为本实用新型实施例的原理框图。
图2为本实用新型实施例的微控制器的一种电路图。
图3为本实用新型实施例的隔离数字量输入电路的一种电路图。
图4为本实用新型实施例的继电器输出电路的一种电路图。
图5为本实用新型实施例的隔离式RS-485收发器的一种电路图。
图6为本实用新型实施例的看门狗电路和EEPROM存储器的一种集成电路图。
图7为本实用新型实施例的电源指示灯的一种电路图。
图8为本实用新型实施例的工作状态指示灯的一种电路图。
图9为本实用新型实施例的主电源电路的一种电路图。
图10为本实用新型实施例的二级稳压电路的一种电路图。
图11为本实用新型实施例的隔离电源电路的一种电路图。
图中标记：1、隔离数字量输入电路；2、继电器输出电路；3、微控制器；4、电气隔离器；5、RS-485收发器；6、电源电路；7、看门狗电路；8、EEPROM存储器。
具体实施方式
为了让本实用新型的上述特征和优点更明显易懂，下面特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1所示，本实施例提供了一种基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块，包括隔离数字量输入电路1、继电器输出电路2、微控制器3、电气隔离器4、RS-485收发器5和电源电路6，隔离数字量输入电路1的输出端与微控制器3连接，隔离数字量输入电路1设置有5路隔离数字量输入通道，继电器输出电路2的输入端与微控制器3连接，继电器输出电路2设置有5路继电器输出通道，RS-485收发器5通过电气隔离器4与微控制器3连接，电源电路6为整个模块提供稳定的工作电压。
在本实施例中，微控制器3采用32位RISC CPU ARM芯片，具体采用如图2所示的LPC2131单片机，具有非常快速的数据处理能力，可以应用在高性能和高速度的应用环境中；操作系统：实时操作系统；供电电压：+10~+30VDC，电源反接保护；工作温度范围：-20℃～+85℃；工业级塑料外壳，标准DIN导轨安装；通讯接口：隔离2500 VDC，ESD、过压、过流保护。
在本实施例中，隔离数字量输入电路1优选但不局限于如图3所示的电路，5路隔离数字量输入通道的输入类型为开关触点信号和电平信号中的至少一种，每路隔离数字量输入通道的输入类型为开关触点信号或电平信号；电平输入范围：高电平（数字1）：+4.0 V~+30V，低电平（数字0）：≤+1V；开关触点有效输入阻抗：≤2kΩ；隔离电压：2500 VDC。每路隔离数字量输入通道的光电隔离器优选但不局限于TLP281光耦；当以电平作为数字量输入时，Vin = L（<1.0V）隔离光耦导通，光耦输出端DIN = L，当输入Vin=H（+4.0~+30V）时，光耦不导通，光耦输出DIN=H；以开关触点信号作为输入时，开关闭合光耦导通，光耦输出端DIN=L，当开关触点断开时，光耦不导通，光耦输出DIN=H。
在本实施例中，继电器输出电路2优选但不局限于如图4所示的电路，5路继电器输出通道包含3路C型继电器输出通道和2路A型继电器输出通道；出负载：30V DC 2A，220V AC0.5A；接触电阻：100mΩ；绝缘强度：触点与线圈之间2000Vrms（1分钟）；触点与触点之间1000Vrms（1分钟）；机械寿命：100000000次；电气寿命：100000次 @30VDC 2A，500000次 @30VDC 1A；最大操作时间：5ms；最大释放时间：5ms。5路继电器输出通道具有安全输出的功能，并且每个通道可以独立开关控制，可以设定安全时间和安全输出值，安全时间单位为100mS，设定为0时表示不使能安全输出功能，还可以独立控制每个继电器通道的开或关，当通道关闭时，将以安全值输出，并对通道的输出值进行锁定保护。
在本实施例中，电气隔离器4和RS-485收发器5优选但不局限于如图5所示的RSM3485C隔离收发器模块，RSM3485C隔离收发器模块是集成电源隔离、电气隔离、RS-485接口芯片和总线保护器件于一身，方便嵌入用户设备，使产品具有连接RS-485网络的功能。
在本实施例中，该基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块还包括看门狗电路7和EEPROM存储器8，看门狗电路7、EEPROM存储器8分别与微控制器3连接，看门狗电路7和EEPROM存储器8优选但不局限于如图6所示的CAT1023监控电路，CAT1023监控电路是基于微控制器系统的存储器和电源监控的完全解决方案。采用了看门狗电路7，可以在出现意外时将模块的系统重新启动，使得系统更加稳定可靠。
在本实施例中，该基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块还包括如图7所示的电源指示灯和如图8所示的工作状态指示灯，电源指示灯与电源电路6连接，工作状态指示灯分别与电源电路6、微控制器3连接。其中，电源指示灯为红色指示灯，灯亮时表示模块供电正常；工作状态指示灯为红绿双色指示灯，灯不亮时表示模块没有上电或没有运行，红灯亮时表示模块初始化出错，绿灯常亮时表示模块正常运行但未与主机进行过通信，绿灯闪烁时表示模块与主机建立连接且已正常通信。
在本实施例中，电源电路6包含主电源电路、二级稳压电路和隔离电源电路，主电源电路的输出端分别与二级稳压电路的输入端、隔离电源电路的输入端连接，隔离电源电路的输出端连接至隔离数字量输入电路1，主电源电路的输出端连接至继电器输出电路2，二级稳压电路的输出端分别连接至微控制器3、RS-485收发器5、电源指示灯、工作状态指示灯等，电压更稳定可靠；其中，主电源电路优选但不局限于如图9所示的TPS5430电源模块，二级稳压电路优选但不局限于如10所示的SP6201EM5-L-3.3电源模块，隔离电源电路优选但不局限于如图11所示的ZY0505FKS-1W电源模块。
本实施例的工作原理如下：该模块具有5路隔离数字量输入通道和5路继电器输出通道，可以广泛地应用到各种工业领域，特别适用于采集工业现场的数字量信号以及控制小功率电气设备。该模块输出数据具有安全保护功能，可以在模块和主机失去通讯的时候，输出用户设定的一组输出状态，以保证受控设备的安全性。采用带隔离的RS-485通信接口，避免了工业现场信号对微控制器通讯接口的影响，并具有ESD、过压、过流保护功能。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员但凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做任何简单的修改、均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块，其特征在于：包括隔离数字量输入电路、继电器输出电路、微控制器、电气隔离器、RS-485收发器和电源电路，所述隔离数字量输入电路的输出端与所述微控制器连接，所述隔离数字量输入电路设置有5路隔离数字量输入通道，所述继电器输出电路的输入端与所述微控制器连接，所述继电器输出电路设置有5路继电器输出通道，所述RS-485收发器通过所述电气隔离器与所述微控制器连接，所述电源电路为所述模块提供稳定的工作电压；所述电源电路包含主电源电路、二级稳压电路和隔离电源电路，所述主电源电路的输出端分别与所述二级稳压电路的输入端、所述隔离电源电路的输入端连接，所述隔离电源电路的输出端连接至所述隔离数字量输入电路，所述主电源电路的输出端连接至所述继电器输出电路，所述二级稳压电路的输出端分别连接至所述微控制器、所述RS-485收发器。
2.根据权利要求1所述的基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块，其特征在于：所述5路隔离数字量输入通道的输入类型为开关触点信号和电平信号中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块，其特征在于：所述5路继电器输出通道包含3路C型继电器输出通道和2路A型继电器输出通道。
4.根据权利要求1所述的基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块，其特征在于：还包括看门狗电路，所述看门狗电路与所述微控制器连接。
5.根据权利要求1或4所述的基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块，其特征在于：还包括EEPROM存储器，所述EEPROM存储器与所述微控制器连接。
6.根据权利要求1所述的基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块，其特征在于：还包括电源指示灯和工作状态指示灯，所述电源指示灯与所述电源电路连接，所述工作状态指示灯分别与所述电源电路、所述微控制器连接。
7.根据权利要求1所述的基于RS-485通信的继电器输出隔离数字量输入模块，其特征在于：所述微控制器采用32位RISC CPU ARM芯片。
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