CN218240725U - 一种总线协议阀岛控制模块装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种总线协议阀岛控制模块装置，包括壳体，壳体的一侧顶部设置有记号板，记号板的底部设置有以太网出口及以太网入口；以太网出口及以太网入口的底部设置有OLED显示屏，OLED显示屏的底部设置有状态指示灯，状态指示灯的底部设置有电源接口，OLED显示屏的一侧设置有IO端口；壳体内设置有阀模块，阀模块包括设置在壳体内的核心控制板、M12输入板、输出板及DB输出板。本实用新型实现了普通出线式阀岛到五种工业以太网协议类型的总线阀岛的转变，使普通的出线式阀岛能够更快更好地传输到各种通讯协议的控制系统，大大降低设备制造商的备货数量及备货成本，且解决了总线阀岛产品货期较长的问题。

Description

一种总线协议阀岛控制模块装置

技术领域

本实用新型涉及工控行业现场总线领域，具体来说，涉及一种总线协议阀岛控制模块装置。

背景技术

现场总线(Fieldbus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。

现场总线的诸多优点使其在自动化行业中的地位日渐升高，因此除了几大国际品牌(诸如西门子、巴鲁夫等)以外，国内也有许多厂家在尝试现场总线产品的制作及销售。而终端用户对于上层通讯协议的需求各不相同，这就要求我们能够更好地去适应不同PLC的主流协议，以保证完美地融入到上层控制系统之中。在自动化程度越来越高的大趋势下，电磁阀的应用越来越广，单台设备用到的产品数量也越来越多，那么布线问题也随之而来。为了简化布线及提高接线准确性，总线阀岛应运而生。但是，最近两年，协议芯片资源紧缺，导致各大品牌总线类阀岛产品货期极为不好。因此需要将普通的阀岛产品转化为总线类型的产品，以解决产品交期过长给客户带来的困扰。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种总线协议阀岛控制模块装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种总线协议阀岛控制模块装置，包括壳体，壳体的一侧顶部设置有记号板，记号板的底部设置有以太网出口及以太网入口；以太网出口及以太网入口的底部设置有OLED显示屏，OLED显示屏的底部设置有状态指示灯，状态指示灯的底部设置有电源接口，OLED显示屏的一侧设置有IO端口；壳体内设置有阀模块，阀模块包括设置在壳体内的核心控制板、M12输入板、输出板及DB输出板。

进一步的，为了使外部输入输出信号经过IO端口进入阀模块，阀模块经过内部电路及逻辑处理，将其转化为以太网端口输出的字符串信号，以便上位系统对外部输入输出信号进行间接的获取和控制，核心控制板包括24V输入模块、滤波与降压模块、微控制单元及485通讯模块；其中，24V输入模块与滤波与降压模块连接，滤波与降压模块与微控制单元连接，微控制单元与485通讯模块连接；M12输入板内设置有输入电路，且输入电路与微控制单元连接；输出板内设置有输出电路，且输出电路与微控制单元连接；DB37输出板包括输出反馈电路及输出保护电路；其中，微控制单元与输出反馈电路连接，输出反馈电路与输出保护电路连接，输出保护电路与输出电路连接。

进一步的，所述输出保护电路1302包括保险丝F2、电阻R56、电阻R57、电阻R72、三极管Q26、电容C2及电容C19；

其中，所述保险丝F2依次与所述电阻R56的一端及所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R56的另一端依次与所述电阻R72的一端及所述三极管Q26的栅极连接，所述电阻R72的另一端接地，所述三极管Q26的源极接地，所述三极管Q26的漏极依次与所述电阻R57的一端及所述电容C19的一端连接，所述电容C19的另一端接地。

进一步的，所述输入电路1101包括电阻R41、电阻R67、电阻R49、电阻R17、电阻R18、电阻R50、电阻R76、电阻R77、电阻R92、电阻R100、电容C18、电容C19、电容C41、芯片U2、二极管D5、二极管D23及三极管Q4；

其中，所述电容C18的一端接地，所述电容C18的另一端依次与所述电阻R41的一端及所述电阻R67的一端连接，所述电阻R41的另一端依次与所述电阻R49的一端、所述电阻R17的一端及所述芯片U2的第一端连接，所述芯片U2的第二端依次与所述电阻R18的一端及所述电容C19的一端连接，所述电容C19的另一端接地，所述芯片U2的第四端接地，所述芯片U2的第三端与所述二极管D5的正极连接，所述二极管D5的负极与所述电阻R50的一端连接，所述电阻R50的另一端依次与所述电阻R67的另一端、所述电阻R49的另一端及所述电阻R76的一端连接，所述电阻R76的另一端接地；

所述电阻R77的一端与所述二极管D23的正极连接，所述二极管D23的负极与所述三极管Q4的漏极连接，所述三极管Q4的源极接地，所述三极管Q4的栅极依次与所述电容C41的一端及所述电阻R92的一端连接，所述电容C41的另一端接地，所述电阻R92的另一端与所述电阻R100的一端连接，所述电阻R100的另一端接地。

进一步的，所述输出电路1201包括电阻R1、电阻R9、电阻R17、电阻R25、电阻R33、电阻R41、电容C1、三极管Q1、三极管Q9及三极管Q17；

其中，所述电阻R1的一端依次与所述电阻R17的一端及所述三极管Q1的栅极连接，所述电阻R17的另一端与所述三极管Q9的漏极连接，所述三极管Q9的源极接地，所述三极管Q9的栅极依次与所述电阻R33、所述电容C1的一端及所述三极管Q17的栅极连接，所述电容C1的另一端接地，所述电阻R33的另一端与所述电阻R41的一端连接，所述电阻R41的另一端接地，所述三极管Q17的源极接地，所述三极管Q17的漏极与所述三极管Q1的漏极、所述电阻R9的一端及所述电阻R25的一端连接，所述电阻R25的另一端接地。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的模块装置与普通出线式阀岛配合使用即可替代总线阀岛的控制器产品，简化了配线。实现了普通出线式阀岛到五种工业以太网协议类型的总线阀岛的转变，使普通的出线式阀岛能够更快更好地传输到各种通讯协议的控制系统，大大降低设备制造商的备货数量及备货成本，且解决了总线阀岛产品货期较长的问题。

(2)本实用新型将外部输入输出信号经过IO端口进入阀模块，阀模块经过内部电路及逻辑处理，将其转化为以太网端口输出的字符串信号，以便上位系统对外部输入输出信号进行间接的获取和控制。OLED显示屏用于显示模块的当前状态灯信息，状态指示灯来直观指示电源、网络接线、与上位机连接等状态。

(3)本实用新型的优点在于将原本各自独立的五种工控行业常用的工业以太网协议融合于一体，使得该模块装置的兼容能力大大提升，并且可以大大降低用户的产品备库数量，最多可以节省五分之四的库存成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例一的一种总线协议阀岛控制模块装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例一的一种总线协议阀岛控制模块装置的功能框图和电源供给框图；

图3是根据本实用新型实施例一的一种总线协议阀岛控制模块装置中输出保护电路图；

图4是根据本实用新型实施例一的一种总线协议阀岛控制模块装置中输入电路图；

图5是根据本实用新型实施例一的一种总线协议阀岛控制模块装置中输出电路图；

图6是根据本实用新型实施例二的结构示意图；

图7是根据本实用新型实施例三的结构示意图。

图中：

1、壳体；2、记号板；3、以太网出口；4、以太网入口；5、OLED显示屏；6、状态指示灯；7、电源接口；8、IO端口；9、阀模块；10、核心控制板；1001、24V输入模块；1002、滤波与降压模块；1003、微控制单元；1004、485通讯模块；11、M12输入板；1101、输入电路；12、输出板；1201、输出电路；13、DB37输出板；1301、输出反馈电路；1302、输出保护电路。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本实用新型的实施例，提供了一种总线协议阀岛控制模块装置。

实施例一

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明，如图1-2所示，根据本实用新型实施例的总线协议阀岛控制模块装置，包括壳体1，壳体1的一侧顶部设置有记号板2，记号板2的底部设置有以太网出口3及以太网入口4；以太网出口3及以太网入口4的底部设置有OLED显示屏5，OLED显示屏5的底部设置有状态指示灯6，状态指示灯6的底部设置有电源接口7，OLED显示屏5的一侧设置有IO端口8；壳体1内设置有阀模块9，阀模块9包括设置在壳体1内的核心控制板10、M12输入板11、输出板12及DB37输出板13。

一、记号板2

作用：用于标记对应产品或端口的属性，如设备号或者用途代码。

二、以太网出口3

作用：连接下一个网关或者相同协议的其他工控产品(如伺服驱动器等)。

三、以太网入口4

作用：与上位机(PLC/PC)进行数据交换的端口，接口类型为M12A-code。

四、IO端口8

作用：连接出线式阀岛或其他出线式执行器。

五、OLED显示屏5

作用：滚动显示模块的相关配置及状态信息，上电的第一周期显示网关当前设定的协议类型及MAC地址，之后滚动显示IP地址/设备ID和网关当前连接状态(RNU/Disconnect)。

六、状态指示灯6

作用：直观指示网关的自身电源状态(绿色代表电源正常，红色代表电源异常)、负载电源状态(绿色代表电源正常，红色代表电源异常)、运行状态(红色代表停止状态，绿色代表运行状态)、以太网入口接线状态(绿色代表接线正常，熄灭代表未接线或接线错误)、以太网出口接线状态(绿色代表接线正常，熄灭代表未接线或接线错误)。

七、电源接口7

作用：自身电源及负载电源的入口，分别为模块自身和负载部分提供电源。

八、壳体1

作用：接插件及电路板等原件的承载体，将各元件组为一体，形成完整的总线模块产品。

①IO端口8均设有短路保护、过载保护等功能，确保稳定性及安全性；

②产品配备有OLED显示屏5，可以实时显示产品的IP地址及连接状态，上电的第一周期可显示产品的MAC地址及当前所处的协议类型；

③留有调试打印口，方便产品的后期功能升级及BUG修复。

网关供电电路采用双路隔离电源：

①自身电源，具有反接和过载保护功能，用于保证网关自身的运行，即使扩展电源发生故障，也能及时向上位系统发出错误信息并通过网关自身带的指示灯直观地显示出但钱错误状态。

①扩展电源(负载电源)，具有反接和过载保护功能，用于外界负载的电源供应。且每个支路都有单独的保险，进一步确保电路的安全性。即使某个支路发生故障，也不会影响到其他支路的运行，使模块的整体电气性能更加稳定。

借助于上述方案，实现了普通出线式阀岛到五种工业以太网协议类型的总线阀岛的转变，使普通的出线式阀岛能够更快更好地传输到各种通讯协议的控制系统，大大降低设备制造商的备货数量及备货成本，且解决了总线阀岛产品货期较长的问题。

该总线协议阀岛控制模块装置+集线式阀岛则可组成总线式阀岛，最多可控制12位双电控/24位单电控电磁阀。通过该组合，就将普通的集线式阀岛转化成了总线式阀岛，实现快捷组装及控制的同时也实现了较普通总线式阀岛的成本及货期控制。

网络端口(以太网入口4)：连接上层控制系统(PLC/上位机)，接收上层控制系统信息；

网络级联口(以太网出口3)：连接下一个同协议从站模块，快速完成组态；

显示视窗(OLED显示屏5)：滚动显示控制器连接状态、电源状态、IP等相关信息；

电源接口(电源接口7)：控制器的电源输入口，接入24V电源给控制器供电。

输出连接器(IO端口8)：通过连接电缆与集线式阀岛进行连接，完成信号对接。

状态指示灯6：输入电源、负载电源、连接状态、网线连接等状态指示。

在一个实施例中，核心控制板10包括24V输入模块1001、滤波与降压模块1002、微控制单元1003及485通讯模块1004；其中，24V输入模块1001与滤波与降压模块1002连接，滤波与降压模块1002与微控制单元1003连接，微控制单元1003与485通讯模块1004连接；M12输入板11内设置有输入电路1101，且输入电路1101与微控制单元1003连接；输出板12内设置有输出电路1201，且输出电路1201与微控制单元1003连接；DB37输出板13包括输出反馈电路1301及输出保护电路1302；其中，微控制单元1003与输出反馈电路1301连接，输出反馈电路1301与输出保护电路1302连接，输出保护电路1302与输出电路1201连接，从而。

如图3所示，在一个实施例中，所述输出保护电路1302包括保险丝F2、电阻R56、电阻R57、电阻R72、三极管Q26、电容C2及电容C19；

其中，所述保险丝F2依次与所述电阻R56的一端及所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R56的另一端依次与所述电阻R72的一端及所述三极管Q26的栅极连接，所述电阻R72的另一端接地，所述三极管Q26的源极接地，所述三极管Q26的漏极依次与所述电阻R57的一端及所述电容C19的一端连接，所述电容C19的另一端接地。

如图3所示，OUT_UP1经过保险丝F2输出到OUT1，保险丝F2起到过流保护作用R56、R57、R72、Q26、C19组成电压检测电路，检验OUT1电平，IN1输出反馈给单片机做判断。

如图4所示，在一个实施例中，所述输入电路1101包括电阻R41、电阻R67、电阻R49、电阻R17、电阻R18、电阻R50、电阻R76、电阻R77、电阻R92、电阻R100、电容C18、电容C19、电容C41、芯片U2、二极管D5、二极管D23及三极管Q4；

其中，所述电容C18的一端接地，所述电容C18的另一端依次与所述电阻R41的一端及所述电阻R67的一端连接，所述电阻R41的另一端依次与所述电阻R49的一端、所述电阻R17的一端及所述芯片U2的第一端连接，所述芯片U2的第二端依次与所述电阻R18的一端及所述电容C19的一端连接，所述电容C19的另一端接地，所述芯片U2的第四端接地，所述芯片U2的第三端与所述二极管D5的正极连接，所述二极管D5的负极与所述电阻R50的一端连接，所述电阻R50的另一端依次与所述电阻R67的另一端、所述电阻R49的另一端及所述电阻R76的一端连接，所述电阻R76的另一端接地；

所述电阻R77的一端与所述二极管D23的正极连接，所述二极管D23的负极与所述三极管Q4的漏极连接，所述三极管Q4的源极接地，所述三极管Q4的栅极依次与所述电容C41的一端及所述电阻R92的一端连接，所述电容C41的另一端接地，所述电阻R92的另一端与所述电阻R100的一端连接，所述电阻R100的另一端接地。

如图4所示，R17、R41、R67、R76为选择性贴片元器件；

当贴片R17、R67时候，形成NPN输入电路，PORT0_PIN2上输入信号转换到PORT0_PIN2_IN；

当贴片R41、R76时候，形成PNP输入电路，PORT0_PIN2上输入信号转换到PORT0_PIN2_IN；

PORT0_PIN2_ERROR可以控制D23亮灭，用于指示错误。

如图5所示，在一个实施例中，所述输出电路1201包括电阻R1、电阻R9、电阻R17、电阻R25、电阻R33、电阻R41、电容C1、三极管Q1、三极管Q9及三极管Q17；

其中，所述电阻R1的一端依次与所述电阻R17的一端及所述三极管Q1的栅极连接，所述电阻R17的另一端与所述三极管Q9的漏极连接，所述三极管Q9的源极接地，所述三极管Q9的栅极依次与所述电阻R33、所述电容C1的一端及所述三极管Q17的栅极连接，所述电容C1的另一端接地，所述电阻R33的另一端与所述电阻R41的一端连接，所述电阻R41的另一端接地，所述三极管Q17的源极接地，所述三极管Q17的漏极与所述三极管Q1的漏极、所述电阻R9的一端及所述电阻R25的一端连接，所述电阻R25的另一端接地。

如图5所示，R1、R17、R9、R25、Q9、Q1、Q17为选择性贴片元器件；

当贴片R1、R17、Q9、Q1、R25时候，形成PNP输出电路，OUT_CTL1上输入信号转换到OUT_UP1；

当贴片Q17、R9时候，形成NPN输出电路，OUT_CTL1上输入信号转换到OUT_UP1。

实施例二

如图6所示，该总线协议阀岛控制模块装置+输入单元+集线式阀岛则可组成总线式阀岛，最多可控制12位双电控/24位单电控电磁阀。通过该组合，就将普通的集线式阀岛转化成了总线式阀岛，并且可以通过左侧的输入单元端口将电磁阀对应的气缸上的磁性开关统一集成实现快捷组装及控制的同时也实现了较普通总线式阀岛的成本及货期控制。

实施例三

如图7所示，该总线协议阀岛控制模块装置+输入单元产品的右侧控制模块更换为端子式接线盒，则形成32点自由接线式集线器。

综上所述，本实用新型的模块装置与普通出线式阀岛配合使用即可替代总线阀岛的控制器产品，简化了配线。实现了普通出线式阀岛到五种工业以太网协议(ProfiNet、EtherCat、EtherNet/IP、CC-Link IE Field Basic、Modbus TCP)类型的总线阀岛的转变，使普通的出线式阀岛能够更快更好地传输到各种通讯协议的控制系统，大大降低设备制造商的备货数量及备货成本，且解决了总线阀岛产品货期较长的问题。本实用新型将外部输入输出信号经过IO端口进入阀模块，阀模块经过内部电路及逻辑处理，将其转化为以太网端口输出的字符串信号，以便上位系统对外部输入输出信号进行间接的获取和控制。OLED显示屏用于显示模块的当前状态灯信息，状态指示灯来直观指示电源、网络接线、与上位机连接等状态。本实用新型的优点在于将原本各自独立的五种工控行业常用的工业以太网协议融合于一体，使得该模块装置的兼容能力大大提升，并且可以大大降低用户的产品备库数量，最多可以节省五分之四的库存成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种总线协议阀岛控制模块装置，包括壳体(1)，其特征在于，所述壳体(1)的一侧顶部设置有记号板(2)，所述记号板(2)的底部设置有以太网出口(3)及以太网入口(4)；

所述以太网出口(3)及所述以太网入口(4)的底部设置有OLED显示屏(5)，所述OLED显示屏(5)的底部设置有状态指示灯(6)，所述状态指示灯(6)的底部设置有电源接口(7)，所述OLED显示屏(5)的一侧设置有IO端口(8)；

所述壳体(1)内设置有阀模块(9)，所述阀模块(9)包括设置在所述壳体(1)内的核心控制板(10)、M12输入板(11)、输出板(12)及DB37输出板(13)。

2.根据权利要求1所述的一种总线协议阀岛控制模块装置，其特征在于，所述核心控制板(10)包括24V输入模块(1001)、滤波与降压模块(1002)、微控制单元(1003)及485通讯模块(1004)；

其中，所述24V输入模块(1001)与所述滤波与降压模块(1002)连接，所述滤波与降压模块(1002)与所述微控制单元(1003)连接，所述微控制单元(1003)与所述485通讯模块(1004)连接。

3.根据权利要求2所述的一种总线协议阀岛控制模块装置，其特征在于，所述M12输入板(11)内设置有输入电路(1101)，且所述输入电路(1101)与所述微控制单元(1003)连接。

4.根据权利要求3所述的一种总线协议阀岛控制模块装置，其特征在于，所述输出板(12)内设置有输出电路(1201)，且所述输出电路(1201)与所述微控制单元(1003)连接。

5.根据权利要求4所述的一种总线协议阀岛控制模块装置，其特征在于，所述DB37输出板(13)包括输出反馈电路(1301)及输出保护电路(1302)；

其中，所述微控制单元(1003)与所述输出反馈电路(1301)连接，所述输出反馈电路(1301)与所述输出保护电路(1302)连接，所述输出保护电路(1302)与所述输出电路(1201)连接。

6.根据权利要求5所述的一种总线协议阀岛控制模块装置，其特征在于，所述输出保护电路(1302)包括保险丝F2、电阻R56、电阻R57、电阻R72、三极管Q26、电容C2及电容C19；

其中，所述保险丝F2依次与所述电阻R56的一端及所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端接地，所述电阻R56的另一端依次与所述电阻R72的一端及所述三极管Q26的栅极连接，所述电阻R72的另一端接地，所述三极管Q26的源极接地，所述三极管Q26的漏极依次与所述电阻R57的一端及所述电容C19的一端连接，所述电容C19的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的一种总线协议阀岛控制模块装置，其特征在于，所述输入电路(1101)包括电阻R41、电阻R67、电阻R49、电阻R17、电阻R18、电阻R50、电阻R76、电阻R77、电阻R92、电阻R100、电容C18、电容C19、电容C41、芯片U2、二极管D5、二极管D23及三极管Q4；

其中，所述电容C18的一端接地，所述电容C18的另一端依次与所述电阻R41的一端及所述电阻R67的一端连接，所述电阻R41的另一端依次与所述电阻R49的一端、所述电阻R17的一端及所述芯片U2的第一端连接，所述芯片U2的第二端依次与所述电阻R18的一端及所述电容C19的一端连接，所述电容C19的另一端接地，所述芯片U2的第四端接地，所述芯片U2的第三端与所述二极管D5的正极连接，所述二极管D5的负极与所述电阻R50的一端连接，所述电阻R50的另一端依次与所述电阻R67的另一端、所述电阻R49的另一端及所述电阻R76的一端连接，所述电阻R76的另一端接地；

所述电阻R77的一端与所述二极管D23的正极连接，所述二极管D23的负极与所述三极管Q4的漏极连接，所述三极管Q4的源极接地，所述三极管Q4的栅极依次与所述电容C41的一端及所述电阻R92的一端连接，所述电容C41的另一端接地，所述电阻R92的另一端与所述电阻R100的一端连接，所述电阻R100的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的一种总线协议阀岛控制模块装置，其特征在于，所述输出电路(1201)包括电阻R1、电阻R9、电阻R17、电阻R25、电阻R33、电阻R41、电容C1、三极管Q1、三极管Q9及三极管Q17；

其中，所述电阻R1的一端依次与所述电阻R17的一端及所述三极管Q1的栅极连接，所述电阻R17的另一端与所述三极管Q9的漏极连接，所述三极管Q9的源极接地，所述三极管Q9的栅极依次与所述电阻R33、所述电容C1的一端及所述三极管Q17的栅极连接，所述电容C1的另一端接地，所述电阻R33的另一端与所述电阻R41的一端连接，所述电阻R41的另一端接地，所述三极管Q17的源极接地，所述三极管Q17的漏极与所述三极管Q1的漏极、所述电阻R9的一端及所述电阻R25的一端连接，所述电阻R25的另一端接地。

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