CN214586878U - Modbus总线通信数字输入输出系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种Modbus总线通信数字输入输出系统，包括：插箱、计算机、输入板、输出板以及RS485电路；所述RS485电路设置于所述插箱的内部底板上；所述计算机与插箱之间的通信采用Modbus总线；所述插箱的内部底板垂直安装于Modbus总线通信数字输入输出系统的背部；所述插箱包括：14个96针脚的卡槽。本实用新型通过采用插箱底板双卡槽设计，解决了输出负载需直连继电器，减少线束，增加了可靠性和灵活性。

Description

Modbus总线通信数字输入输出系统

技术领域

本实用新型涉及总线通信技术领域，具体地，涉及一种Modbus总线通信数字输入输出系统。

背景技术

在汽车电子测试设备开发应用中，数字输入输出(DIO)应用相当广泛，是测试产品电气性能过程中，提供产品所需要信号、通断负载的桥梁，通常应用中，我们一般购买市场上的通用DIO模块，其可能存在通信协议复杂，不统一，硬件接口少，布局及扩展不易等等问题。

专利文献CN202203480U公开了一种电动执行器的Modbus总线控制系统，包括主控单元以及与所述主控单元相连接的电机驱动装置、旋钮板、转矩传感器、阀位绝对编码器和显示屏，所述电机驱动装置与电源和电机相连接，所述旋钮板上设置有操作旋钮和方式旋钮，其特征在于：所述控制系统还包括Modbus总线卡和FCS控制系统，所述FCS控制系统通过Modbus总线卡与所述主控单元相连接，所述Modbus 总线卡上设置有相互连接的数据处理单元和通信接口。该专利在结构和性能上仍然有待提高的空间。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种Modbus总线通信数字输入输出系统。

根据本实用新型提供的一种Modbus总线通信数字输入输出系统，包括：插箱、计算机、输入板、输出板、RS485电路；所述RS485电路设置于所述插箱的内部底板上；所述计算机采用RS48与插箱连接；所述计算机与插箱之间的通信采用Modbus 总线；所述插箱的内部底板垂直安装于Modbus总线通信数字输入输出系统的背部；所述插箱包括：14个96针脚的卡槽；从第一个开始，每二个为一组，即最多可安装7块输入或输出板在每组的第一卡槽上，该组另一个卡槽可作为输入输出配套负载板安装，负载板可根据实际应用设计；底板包含RS485电路部分，并接于每个卡槽的固定引脚上。

优选地，还包括：输出转换部件；所述RS485电路与输出转换部件相连。RS485 转RS232通过MAX485芯片实现，输出转换为RS232 TTL电平连接MCU；

优选地，所述输出转换部件采用MAX485芯片；

优选地，还包括：MCU编程模块；

所述MCU编程模块与输出转换部件相连。

优选地，所述MCU编程模块采用KEIL芯片编程。

优选地，还包括：光电隔离部件；

所述光电隔离部件采用TLP521-4；

所述光电隔离部件与MCU编程模块相连。

优选地，还包括：状态指示灯部件；

所述状态指示灯部件采用独立PCBA板；

所述状态指示灯部件与光电隔离部件相连。

优选地，还包括：数据转换模块；

所述数据转换模块与光电隔离部件相连。

优选地，还包括：外部连接端口；

所述外部连接端口采用96针脚插头；

所述外部连接端口与状态指示灯部件、数据转换模块分别相连。

根据本实用新型提供的一种Modbus总线通信数字输入输出方法，采用Modbus 总线通信数字输入输出系统，执行Modbus总线通信数字输入输出。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型通过采用插箱底板双卡槽设计，解决了输出负载需直连继电器，减少线束，增加了可靠性和灵活性。

2、本实用新型通过采用输入输出地址编码设计，解决了板卡可以随意插在任何卡槽内，RS485总线通过地址与板卡沟通，增加了操作方便性和通用性。

3、本实用新型通过采用MCU编程，采用标准Modbus协议，具有协议可靠、通用，可通过其它Modbus总线工具访问该模块，增加了模块的通用性与应用扩展性。

4、本实用新型通过在输入输出板上各通道LED状态显示灯，解决了无法直接观察板卡状态的情况，增加了应用便利性，易维护性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的框架示意图。

图2为本实用新型的插箱底板构造框架示意图。

图3为本实用新型实施例中的框架示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型采用RS485总线架构，Modbus通信协议，采用插卡式扩展，实现计算机对外部继电器及输入的控制与读取。

本专利目的为解决实际应用中碰到的困难，采用插箱设计，灵活、易用，在测试设备开发过程中更快的布局，更容易检查设备的状态，解决设备统一性，易维护。

具体地，在一个实施例中，一种Modbus总线通信数字输入输出系统，插箱最大支持7组卡槽，每块输入或输出板支持32个通道(主要受限于插箱的大小和板卡的大小)，即一个插箱最大支持224个输入或输出，可以是全部为输入，也可以全部是输出，或者混用，最大224个点数。多个插箱可以并联使用，可以按实际应用需求扩展。

当然，本实用新型也存在不足之处，当需求点数较少时，如仅需要较少点数时，由于插箱结构本体及插箱内底板为必须品，其每点分担成本将增加。

计算机采用RS485与插箱连接，通信采用Modbus标准协议；

插箱内部底板垂直安装于背部，包含14个96针脚的卡槽，从第一个开始，每二个为一组，即最多可安装7块输入或输出板在每组的第一卡槽上，该组另一个卡槽可作为输入输出配套负载板安装，负载板可根据实际应用设计，不在本实用新型申请范围内；底板包含RS485电路部分，并接于每个卡槽的固定引脚上；

24位输入或输出板采用STM32F103VET6型号MCU，基于ARM Cortex-M3内核，利用芯片IO引脚实同输入输出的读取与写入，MCU通过编程实现Modbus总线协议在芯片RS485总线上通信；每个输入输出板都有一个编码器，产生0-15的编码作为 RS485的通信地址，以区分每块板卡。

插箱底板上，RS485总线接口1将485总线AB线并接于所有卡槽；7组14个 96针脚卡槽2，在插箱内与输入输出板对接口；

如图2，32位输出板、32位输入板、16位输出16位输出板连接。

RS485转RS232通过MAX485芯片实现，输出转换为RS232 TTL电平连接MCU；

MCU通过KEIL芯片编程，实现接收与发送采用Modbus标准协议的指令，RS485 地址定义通过外部旋转编码器设置，支持编码0～F共16个地址编码，编码被定义为该板的通信地址码；当接收到计算机端Modbus指令(指令中包含地址码)，当地址码与当前模块匹配时，执行该指令操作；

状态指示灯是一块独立的PCBA板，上面包括32位的状态指示灯和一个旋转编码器，型号是R7H3-16R，输出8421编码以设定当前板RS485地址位；

光电隔离采用TLP521-4，四路隔离MCU与外部模拟输入或继电器输出；

数模转换对于输出功能板为继电器及反向保护二极管，对输入功能板为上拉电阻及限流电阻；

外部连接端口采用的是96针脚插头，与底板标号2插入对接。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (3)

1.一种Modbus总线通信数字输入输出系统，其特征在于，包括：插箱、计算机、输入板、输出板以及RS485电路；

所述RS485电路设置于所述插箱的内部底板上；

所述计算机与插箱之间的通信采用Modbus总线；

所述插箱的内部底板垂直安装于Modbus总线通信数字输入输出系统的背部；

所述插箱包括：14个96针脚的卡槽。

2.根据权利要求1所述的Modbus总线通信数字输入输出系统，其特征在于，还包括：输出转换部件；

所述RS485电路与输出转换部件相连。

3.根据权利要求2所述的Modbus总线通信数字输入输出系统，其特征在于，所述输出转换部件采用MAX485芯片。

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