CN220154813U - 一种可拓展输入输出模块的远程从站系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于现场设备远程控制技术领域，尤其涉及一种可拓展输入输出模块的远程从站系统，包括：从站控制模块、通信总线、输入模块和输出模块，通信总线包括多个总线单元，多个总线单元通过连接器依次连接，从站控制模块输入模块和输出模块分别连接总线单元；输入模块能够收集现场设备的输入信号，并通过通信总线发送至从站控制模块；从站控制模块与远端的主站控制模块通信连接，能够对输入信号和主站控制模块发送的控制指令进行中转；输出模块能够通过通信总线接收控制指令，并根据控制指令输出对应的控制信号。本实用新型通过在通信总线上连接总线单元，总线单元连接输入模块或者输出模块，以实现从站系统输入输出模块的添加与拆卸。

Description

一种可拓展输入输出模块的远程从站系统

技术领域

本实用新型属于现场设备远程控制技术领域，尤其涉及一种可拓展输入输出模块的远程从站系统。

背景技术

现阶段，伴随着我国大多数包括且不限于汽车行业、医药食品与包装行业、装配行业、过程自动化行业等工业领域中气动技术的普遍使用，一台设备上往往需要安装大量的电磁阀来维持机器的生产和运转，由于每个电磁阀都需要单独的连接电缆和管路来保证电磁阀的稳定运作，越是大的机械就越需要更多的电磁阀来支持，现有的从站的输入输出端口数量固定，当多个电磁阀需要控制时需要增加从站，如果电磁阀数量较少时，则有部分端口浪费。同时现代生产环境的规模化和高集成度效应要求在不同区域终端设备都能对现场开关量信号进行采集和输出，现有的从站已经无法满足控制距离较远的现场设备的要求。

发明内容

本实用新型提供了一种可拓展输入输出模块的远程从站系统，解决了现有技术中从站输入输出端口数量固定无法调节的技术问题。

本实用新型提供了如下技术方案：一种可拓展输入输出模块的远程从站系统，包括：从站控制模块、通信总线、输入模块和输出模块，所述通信总线包括多个总线单元，多个所述总线单元通过连接器依次连接，所述从站控制模块输入模块和输出模块分别连接总线单元；

所述输入模块能够收集现场设备的输入信号，并通过通信总线发送至从站控制模块；

所述从站控制模块与远端的主站控制模块通信连接，能够对输入信号和所述主站控制模块发送的控制指令进行中转；

所述输出模块能够通过通信总线接收控制指令，并根据所述控制指令输出对应的控制信号。

进一步地，所述总线单元包括串行总线，所述串行总线两端分别设置有连接器，所述串行总线上连接有串口，所述串口用于连接从站控制模块或输入模块或输出模块。

进一步地，还包括电源模块，所述电源模块通过连接器与通信传输方向首端或者尾端的总线单元连接，所述总线单元还包括电源芯片，所述总线单元的两个连接器之间设置电源连接线，所述电源芯片的一端与电源连接线连接，另一端连接供电接口，所述供电接口用于连接从站控制模块或输入模块或输出模块。

进一步地，所述从站控制模块包括主站通信接口、通信协议芯片、从站控制器和通信串口，所述主站通信接口的一端连接远端的主站控制模块，另一端连接通信协议芯片，所述通信协议芯片连接从站控制器，所述从站控制器连接通信串口的一端，所述通信串口的另一端连接总线单元；

所述通信协议芯片用于解析主站控制模块的控制指令并将现场设备的输入信号发送至远端的主站控制模块；

所述从站控制器用于根据解析后的控制指令，确定发送的目标，并将现场设备的输入信号发送至通信协议芯片。

进一步地，所述从站控制器通过隔离器连接通信串口。

进一步地，所述从站控制器采用GD32F303芯片，所述通信协议芯片采用AX58100芯片。

进一步地，所述输入模块包括通信串口、输入模块控制器和输入电路，所述通信串口的一端连接总线单元，另一端连接输入模块控制器，所述输入模块控制器连接输入电路的一端，所述输入电路的另一端连接现场设备；

所述输入电路收集现场设备的输入信号，所述输入模块控制器能够将输入信号通过通信串口发送至从站控制模块。

进一步地，所述输入模块控制器连接有存储器，所述存储器用于存储输入电路收集现场设备的输入信号。

进一步地，所述输出模块包括通信串口、输出模块控制器和输出电路，所述通信串口的一端连接总线单元，另一端连接输出模块控制器，所述输出模块控制器连接输出电路；

所述输出模块控制器通过通信串口接收控制指令，并根据所述控制指令控制输出电路输出对应的控制信号。

进一步地，所述输出模块控制器采用GD32F303芯片。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过在通信总线上连接总线单元，总线单元连接输入模块或者输出模块，以实现从站系统输入输出模块的添加与拆卸，能够有效提高安装自由度，本实用新型通过EtherCAT与远程主站进行通信，能够将距离较远的现场设备与远程主站进行连接，实现对远程主站控制指令的传递以及现场设备状态数据的采集，电路结构简单，高效可靠，克服了控制系统现场复杂布线的缺点，大幅减少了干扰源对信号的干扰，同时还提高了项目实施和系统维护的便利性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中从站控制模块的结构示意图。

图3是本实用新型中输入模块的结构示意图。

图4是本实用新型中输出模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的实施例中，图1是根据本实用新型的一种可拓展输入输出模块的远程从站系统的具体结构提供的结构示意图，如图1所示，本实用新型具体包括：从站控制模块1、通信总线2、输入模块3和输出模块4。

所述通信总线2包括多个总线单元21，多个所述总线单元21通过连接器23依次连接，总线单元通过连接器进行连接形成通信总线。所述从站控制模块1输入模块3和输出模块4分别连接总线单元21，具体为从站控制模块1连接在信号传输方向的首端的通信单元上，其余的总线单元可以按照实际需要连接输入模块或者输出模块，输入模块和输出模块的数量可以根据实际需要进行设置，最多可连接 10个接口模块。

其中，所述输入模块3能够收集现场设备的输入信号，并通过通信总线2发送至从站控制模块1；所述从站控制模块1与远端的主站控制模块通信连接，能够对输入信号和所述主站控制模块发送的控制指令进行中转；所述输出模块4能够通过通信总线2接收控制指令，并根据所述控制指令输出对应的控制信号。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，所述总线单元21包括串行总线22，所述串行总线22两端分别设置有连接器23，相连的总线单元21通过连接器进行连接，实现串行总线的串联，进行数据传输，其中，串行总线包括一根模块选择线和两根数据传输线，模块选择线用于传输输入模块、输出模块的选择信号，数据传输线可以为CAN总线，包括CAN-TX线和CAN-RX线，数据传输线则用来传输控制信号，其中选择信号和控制信号均由从站控制模块根据远程主站模块的控制指令生成。所述串行总线22上连接有通信串口24，所述通信串口24用于连接从站控制模块1或输入模块3或输出模块4，需要注意的是通信串口与模块选择线和两根数据传输线均连接。

本实用新型的远程从站系统，还包括电源模块，电源模块用于为从站控制模块1、输入模块3和输出模块4通电，其通过连接器与信号传输方向首端的首端或者尾端的总线单元21连接，具体的，所述总线单元21还包括电源芯片25，所述总线单元21的两个连接器23之间设置电源连接线，所述电源芯片25的一端与电源连接线连接，另一端连接供电接口26，所述供电接口26用于连接从站控制模块1或输入模块3或输出模块4。电源模块中的电流通过连接器流入到总线单元中，并通过电源连接线从前一总线单元流入到下一总线单元，通过在电源连接线上引出电源芯片，从而为连接该总线单元的模块进行供电。其中，电源芯片可以采用：LMG3410R050。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，所述从站控制模块1包括主站通信接口11、从站控制器12、处理器13和通信串口24，所述主站通信接口11的一端连接远端的主站控制模块，另一端连接从站控制器12，主站通信结构可以采用LAN网口，为从站控制模块提供网络接口。从站控制器12可以采用AX58100芯片，AX58100芯片为EtherCAT处理器13(ESC)，集成两个支持100Mbit/s 全双工操作与HP Auto-MDIX功能的快速以太网PHY。AX58100支持CANopen(CoE)、TFTP(FoE)、及VoE等标准EtherCAT协议，适用于工业自动化、电动机控制、运动控制、机器人、数字信号I/O控制、模拟数字转换器ADC/数字模拟转换器DAC转换器控制及传感器数据采集等各种实时工控产品应用。AX58100主要用于解析远程的主站控制模块下发的控制指令，从站控制器12连接有闪存芯片，用于配置设备信息。所述从站控制器12连接处理器13，所述处理器13采用GD32F303芯片。所述处理器13连接通信串口24的一端，所述通信串口24的另一端连接总线单元21。所述从站控制器12用于解析主站控制模块的控制指令并将现场设备的输入信号发送至远端的主站控制模块，所述处理器13中存储有从站源码，用于根据解析后的控制指令，确定发送的目标，并将现场设备的输入信号发送至从站控制器12。需要注意的是，所述处理器13通过隔离器14连接通信串口24，隔离器14可以采用IS3088。

在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，所述输入模块3包括通信串口24、输入模块控制器31和输入电路32，所述通信串口24的一端连接总线单元21，另一端连接输入模块控制器31，所述输入模块控制器31连接输入电路32的一端，所述输入电路32的另一端连接现场设备。所述输入电路32收集现场设备的输入信号，所述输入模块控制器31能够将输入信号通过通信串口24发送至从站控制模块1。

其中，输入电路32包括输入端子和光电耦合器，输入端子与现场设备连接，通过光电耦合器，将输入信号传输至输入模块控制器31中，具体输入模块控制器31连接有存储器33，所述存储器33用于存储输入电路32收集现场设备的输入信号。输入模块控制器31调用存储器33中的输入信号传输至从站控制模块中。输入端子可以根据实际情况进行选择，可以是24V/COM 输入端子。输入模块控制器31同样可以采用GD32F303芯片。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，所述输出模块4包括通信串口24、输出模块控制器41和输出电路42，所述通信串口24的一端连接总线单元21，另一端连接输出模块控制器41，所述输出模块控制器41连接输出电路42。所述输出模块控制器41通过通信串口24接收控制指令，并根据所述控制指令控制输出电路42输出对应的控制信号。具体的，输出电路42可以采用输出端子，输出模块控制器41可以根据控制指令，控制输出端子输出控制信号，其中，输出端子可以根据实际情况进行选择，可以是插头端子，每个端子采用4个点位，每个点位输出最大为24V 0.5A的控制信号。所述输出模块控制器41同样可以采用GD32F303芯片。

需要注意的是，输入模块和输出模块可以集成在一个模块上，同样采用GD32F303芯片并同时连接输入电路和输出电路。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种可拓展输入输出模块的远程从站系统，其特征在于，包括：从站控制模块（1）、通信总线（2）、输入模块（3）和输出模块（4），所述通信总线（2）包括多个总线单元（21），多个所述总线单元（21）通过连接器（23）依次连接，所述从站控制模块（1）输入模块（3）和输出模块（4）分别连接总线单元（21）；

所述输入模块（3）能够收集现场设备的输入信号，并通过通信总线（2）发送至从站控制模块（1）；

所述从站控制模块（1）与远端的主站控制模块通信连接，能够对输入信号和所述主站控制模块发送的控制指令进行中转；

所述输出模块（4）能够通过通信总线（2）接收控制指令，并根据所述控制指令输出对应的控制信号。

2.如权利要求1所述的可拓展输入输出模块的远程从站系统，其特征在于，所述总线单元（21）包括串行总线（22），所述串行总线（22）两端分别设置有连接器（23），所述串行总线（22）上连接有通信串口（24），所述通信串口（24）用于连接从站控制模块（1）或输入模块（3）或输出模块（4）。

3.如权利要求1所述的可拓展输入输出模块的远程从站系统，其特征在于，还包括电源模块（5），所述电源模块（5）通过连接器（23）与通信传输方向首端或者尾端的总线单元（21）连接，所述总线单元（21）还包括电源芯片（25），所述总线单元（21）的两个连接器（23）之间设置电源连接线，所述电源芯片（25）的一端与电源连接线连接，另一端连接供电接口（26），所述供电接口（26）用于连接从站控制模块（1）或输入模块（3）或输出模块（4）。

4.如权利要求1所述的可拓展输入输出模块的远程从站系统，其特征在于，所述从站控制模块（1）包括主站通信接口（11）、从站控制器（12）、处理器（13）和通信串口（24），所述主站通信接口（11）的一端连接远端的主站控制模块，另一端连接从站控制器（12），所述从站控制器（12）连接处理器（13），所述处理器（13）连接通信串口（24）的一端，所述通信串口（24）的另一端连接总线单元（21）；

所述从站控制器（12）用于解析主站控制模块的控制指令并将现场设备的输入信号发送至远端的主站控制模块；

所述处理器（13）用于根据解析后的控制指令，确定发送的目标，并将现场设备的输入信号发送至从站控制器（12）。

5.如权利要求4所述的可拓展输入输出模块的远程从站系统，其特征在于，所述处理器（13）通过隔离器（14）连接通信串口（24）。

6.如权利要求4所述的可拓展输入输出模块的远程从站系统，其特征在于，所述处理器（13）采用GD32F303芯片，所述从站控制器（12）采用AX58100芯片。

7.如权利要求1所述的可拓展输入输出模块的远程从站系统，其特征在于，所述输入模块（3）包括通信串口（24）、输入模块控制器（31）和输入电路（32），所述通信串口（24）的一端连接总线单元（21），另一端连接输入模块控制器（31），所述输入模块控制器（31）连接输入电路（32）的一端，所述输入电路（32）的另一端连接现场设备；

所述输入电路（32）收集现场设备的输入信号，所述输入模块控制器（31）能够将输入信号通过通信串口（24）发送至从站控制模块（1）。

8.如权利要求6所述的可拓展输入输出模块的远程从站系统，其特征在于，所述输入模块控制器（31）连接有存储器（33），所述存储器（33）用于存储输入电路（32）收集现场设备的输入信号。

9.如权利要求1所述的可拓展输入输出模块的远程从站系统，其特征在于，所述输出模块（4）包括通信串口（24）、输出模块控制器（41）和输出电路（42），所述通信串口（24）的一端连接总线单元（21），另一端连接输出模块控制器（41），所述输出模块控制器（41）连接输出电路（42）；

所述输出模块控制器（41）通过通信串口（24）接收控制指令，并根据所述控制指令控制输出电路（42）输出对应的控制信号。

10.如权利要求9所述的可拓展输入输出模块的远程从站系统，其特征在于，所述输出模块控制器（41）采用GD32F303芯片。