CN213276340U - 一种多通道抗干扰开关量输入模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多通道抗干扰开关量输入模块，包括可编程逻辑器件、查询电路单元、控制电路电源、查询电路电源，所述查询电路单元包括开关量输入电路和开关量检测电路，所述开关量输入电路的输入端连接外部开关量输入信号，所述开关量输入电路的输出端连接至所述开关量检测电路的输入端，所述开关量检测电路的输出端连接至所述可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件与上位控制器通信连接，所述控制电路电源用于为所述可编程逻辑器件供电，所述查询电路电源用于为所述开关量输入电路和开关量检测电路供电，所述控制电路电源和查询电路电源相互独立。本实用新型极大的提高了整个模块的使用效率和抗干扰度。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关量输入模块技术领域，尤其涉及一种多通道抗干扰开关量输入模块。
背景技术
目前，分布式控制系统(Distributed Control System,DCS)已被广泛应用于电力、石油、化工、钢铁、造纸、水泥、脱硫、除尘、水处理等自动化控制领域中，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
现有技术中，DCS系统中的开关量输入模块仅负责8路开关量信号的输入，一般都采用24V的查询电压，由于查询电路本身和开关量数据长距离的传输的需要，造成查询电压大幅度下降，使整个开关量输入模块的抗干扰度受到比较大的影响。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种多通道开关量输入模块，极大的提高了整个模块的使用效率和抗干扰度。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于DCS系统的开关量输入模块，让开关量输入模块可以无干扰的检测开关量数据，从而满足工业现场的需要。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种多通道抗干扰开关量输入模块，包括可编程逻辑器件、查询电路单元、控制电路电源、查询电路电源，所述查询电路单元包括开关量输入电路和开关量检测电路，所述开关量输入电路的输入端连接外部开关量输入信号，所述开关量输入电路的输出端连接至所述开关量检测电路的输入端，所述开关量检测电路的输出端连接至所述可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件与上位控制器通信连接，所述控制电路电源用于为所述可编程逻辑器件供电，所述查询电路电源用于为所述开关量输入电路和开关量检测电路供电，所述控制电路电源和查询电路电源相互独立。
进一步地，所述可编程逻辑器件为LCMXO2-1200HC芯片。
进一步地，所述控制电路电源包括输入端、直流降压模块、输出端，所述控制电路电源的所述输入端经所述直流降压模块连接至所述控制电路电源的所述输出端，所述控制电路电源的所述输出端连接至所述可编程逻辑器件的电源端。
进一步地，所述直流降压模块包括依次串联的两级直流降压电路。
进一步地，所述查询电路电源包括开关量输入电路电源和开关量检测电路电源，所述开关量输入电路电源和开关量检测电路电源分别连接至所述开关量输入电路的电源端和所述开关量检测电路的电源端。
进一步地，所述查询电路电源为推挽式开关电源。
进一步地，还包括串行通信接口，所述可编程逻辑器件通过所述串行通信接口与所述上位控制器通信连接。
进一步地，所述串行通信接口为两路RS485串行通信接口。
进一步地，所述开关量输入电路包括电源端、恒流二极管、第一二极管、第一电阻，所述开关量输入电路的所述电源端经所述恒流二极管、第一二极管正向连接至所述第一电阻的一端，作为所述开关量输入电路的输出端，所述第一电阻的另一端作为所述开关量输入电路的输入端，连接至所述外部开关量输入信号。
进一步地，所述开关量检测电路包括电源端、光电耦合器、第二电阻、第二二极管，所述开关量检测电路所述电源端经所述光电耦合器的输入端正向连接所述第二电阻、第二二极管，所述第二二极管阴极作为所述开关量检测电路的输入端，所述光电耦合器的输出端作为所述开关量检测电路的输出端连接至所述可编程逻辑器件。
本实用新型的有益效果是采用16路开关量输入48V查询电压，并且查询电路使用单独的12V电源供电，通道电流大于阈值才能检测数据，极大的提高了整个模块的使用效率和抗干扰度。
附图说明
图1是本实用新型的一个较佳实施例的原理框图；
图2是本实用新型的一个较佳实施例的开关量输入电路和开关量输出电路的示意图。
其中，1-可编程逻辑器件；2-+24V转+5V模块；3-+5V转+3.3V模块；4-上位控制器；51-RS485通讯接口；52-RS485通讯接口；6-查询电路单元；7-推挽式开关电源器；10-+24V内部电源；20-+24V外部电源。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本实用新型的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
本实用新型的一个实施例提供了一种多通道开关量输入模块，提供48V查询电压，并且查询电路使用单独的12V电源供电，限制通道电流大于阈值才能检测数据，极大的提高了整个模块抗干扰度。
本实施例的一个示例采用16通道开关量输入，即有16个现场开关量信号可以同时输入给本模块。与现有技术相比，提高了开关量输入模块的使用效率。此外，还采用了接地检测电路，可以更快更好的解决设备现场接地问题。
如图1所示，本实施例中的可编程逻辑器件(CPLD)1采用的是LATTICE公司MachXO2系列中的LCMXO2-1200HC芯片，并使用Verilog语言编程。可编程逻辑器件1采用+3.3V供电，+3.3V电源由+24V内部电源10经+24V转+5V模块2降压为+5V，再经+5V转+3.3V模块3降压为+3.3V。可编程逻辑器件1主要完成开关量信号检测，并将检测到的开关量信号传输给上位控制器4。
本实施例中，由于DCS系统的结构特点，与上位控制器4通讯需要冗余，故在可编程逻辑器件1外部设置了两个通讯接口RS485通讯接口51和RS485通讯接口52，来实现和上位控制器4的数据交换。
本实施例中，开关量输入模块共有16个通道C1-C16，查询电路单元6相应地包含12组开关量输入电路和开关量检测电路，均采用光耦隔离方式进行隔离。
具体地，电路示意图如图2所示，开关量输入电路包括恒流二极管CRD、二极管D1、电阻R1，开关量检测电路包括光耦OC、电阻R2、二极管D2。恒流二极管CRD连接在+48V回路中，为电路提供恒定1mA的电流，恒流二极管CRD型号为S-102T；二极管D1连接在+48V回路中防止反接、D2连接在+12V回路中同样用于防止反接，D1、D2型号均为1N4005；电阻R1、R2连接在干路上用于限流，阻值均为2千欧，封装为1206；光耦OC连接在+12V回路上，使前后级信号不存在电气连接，以实现信号的隔离，经光耦OC隔离输出后的信号连接到可编程逻辑器件1上(如图1所示)，光耦OC采用的型号为EL357D。
本实施例中，查询电压为48V，查询电路单元6的电压采用采用推挽式开关电源7的方式由+24V外部电源20变换为+48V和+12V，如图1所示。+48V作为高选作用于通道。
本实施例中，+24V外部电源20和+24V内部电源10为相互独立的两个电源，具体联接关系如图1所示。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多通道抗干扰开关量输入模块，其特征在于，包括可编程逻辑器件、查询电路单元、控制电路电源、查询电路电源，所述查询电路单元包括开关量输入电路和开关量检测电路，所述开关量输入电路的输入端连接外部开关量输入信号，所述开关量输入电路的输出端连接至所述开关量检测电路的输入端，所述开关量检测电路的输出端连接至所述可编程逻辑器件，所述可编程逻辑器件与上位控制器通信连接，所述控制电路电源用于为所述可编程逻辑器件供电，所述查询电路电源用于为所述开关量输入电路和开关量检测电路供电，所述控制电路电源和查询电路电源相互独立。
2.如权利要求1所述的多通道抗干扰开关量输入模块，其特征在于，所述可编程逻辑器件为LCMXO2-1200HC芯片。
3.如权利要求1所述的多通道抗干扰开关量输入模块，其特征在于，所述控制电路电源包括输入端、直流降压模块、输出端，所述控制电路电源的所述输入端经所述直流降压模块连接至所述控制电路电源的所述输出端，所述控制电路电源的所述输出端连接至所述可编程逻辑器件的电源端。
4.如权利要求3所述的多通道抗干扰开关量输入模块，其特征在于，所述直流降压模块包括依次串联的两级直流降压电路。
5.如权利要求1所述的多通道抗干扰开关量输入模块，其特征在于，所述查询电路电源包括开关量输入电路电源和开关量检测电路电源，所述开关量输入电路电源和开关量检测电路电源分别连接至所述开关量输入电路的电源端和所述开关量检测电路的电源端。
6.如权利要求5所述的多通道抗干扰开关量输入模块，其特征在于，所述查询电路电源为推挽式开关电源。
7.如权利要求1所述的多通道抗干扰开关量输入模块，其特征在于，还包括串行通信接口，所述可编程逻辑器件通过所述串行通信接口与所述上位控制器通信连接。
8.如权利要求7所述的多通道抗干扰开关量输入模块，其特征在于，所述串行通信接口为两路RS485串行通信接口。
9.如权利要求1所述的多通道抗干扰开关量输入模块，其特征在于，所述开关量输入电路包括电源端、恒流二极管、第一二极管、第一电阻，所述开关量输入电路的所述电源端经所述恒流二极管、第一二极管正向连接至所述第一电阻的一端，作为所述开关量输入电路的输出端，所述第一电阻的另一端作为所述开关量输入电路的输入端，连接至所述外部开关量输入信号。
10.如权利要求1所述的多通道抗干扰开关量输入模块，其特征在于，所述开关量检测电路包括电源端、光电耦合器、第二电阻、第二二极管，所述开关量检测电路所述电源端经所述光电耦合器的输入端正向连接所述第二电阻、第二二极管，所述第二二极管阴极作为所述开关量检测电路的输入端，所述光电耦合器的输出端作为所述开关量检测电路的输出端连接至所述可编程逻辑器件。
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2020
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