CN2896347Y - 一种带Profibus－DP总线接口的远程IO数字量模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及带Profibus－DP总线接口的远程IO数字量模块，用于现场装置如传感器、按钮、指示灯、阀门、变送器等现场装置的数字量的输入、输出信号，IO数字量模块包括数字量输入和数字量输出两个模块；包括模拟量输入、光耦隔离、单片机；单片机、光耦隔离、IO数字量输出；其特特征在于增设了Porfibus－DP网络写入数据、Porfibus－DP协议芯片(SPC3)、Porfibus－DP网络；电源有特殊设计，数字量模块配有控制软件，其信号传递为：数字量输入将信号传至光耦隔离，经过光耦隔离传入单片机，单片机收到数字量数据发送到Porfibus－DP协议芯片(SPC3)、Porfibus－DP网络上的数据收发，采用光耦隔离保护；Porfibus－DP网络传送数据将信号传至Porfibus－DP协议芯片(SPC3)后，通过光耦传入单片机，数字模拟量输出。

Description

一种带Profibus-DP总线接口的远程IO数字量模块

技术领域

本实用新型涉及一种带Profibus-DP总线接口的远程IO数字量模块，属于现场总线远程控制技术领域。

背景技术

随着科学技术的进步、现代化工业的发展，人们对工业生产过程的控制提出了更高的要求。智能化、网络化、微型化、分散化代表当代自动化控制技术发展的主流方向，而现场总线技术正是促使自动化系统顺应这一发展要求的先进技术。

Profibus-DP协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，是目国际上通用的现场总线标准之一，该协议分三个部分：

1)、PROFIBUS-DP：主站和从站之间采用轮循的通讯方式，主要应用于制造业自动化系统中单元级和现场级通信。

2)、PROFIBUS PA：电源和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通讯。

3)、PROFIBUS FMS：定义了主站和主站之间的通讯模型，主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据交换。

PROFIBUS是一个在IEC 61158和IEC 61784中通用的开放标准，广泛的应用在于上游流程(包括原材料的运输和存储)和下游工艺流程(包括物流和包装)中的应用装置。它是能为流程工厂的所有自动化系统和装置提供点到点，兼容一致性的通讯平台和现场总线网络。

VI1TP远程输入输出模块，是一个PROFIBUS-DP的从站模块，用于检测和控制工业控制系统中的各种现场装置如：传感器、按钮、指示灯、阀门、变送器等数字量的输入、输出。根据数字量信号的应用场合，产品按型号分为数字量输入及数字量输出型；输出方式分晶体管PNP输出，晶体管NPN型输出，继电器输出型等等。

PROFIBUS-DP从站模块，需要在Profibus国际组织NPO注册ID号，登记GSD模块配置文件，通过Profibus一致性测试后，才能作为Profibus组织的认证产品销售的推广。

通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通信，它已经成为一种通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。

一般来说，国内外产品，均未考虑到产品通用性(产品外形的一致性)和软件涉及的一致性，这就给产品升级、系列化、多样化带来不便。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种优于现有产品性能，考虑到产品通用性、升级换代的带Profibus-DP总线接口的远程IO数字量模块。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：本实用新型的硬件包括数字量输入和数字量输出两个模块及供电电源，其中IO数字量输入模块包括：IO数字量输入、光藕隔离、单片机、Porfibus-DP协议芯片(SPC3)、Porfibus-DP网络；IO数字量输出模块包括：Porfibus-DP网络传送数据、Porfibus-DP协议芯片(SPC3)、单片机、光藕隔离、IO数字量输出。

IO数字量输入输出模块电采用的方式是RC加场效应管的开关振荡，输出功率大，消耗功率小，输出5V为主CPU供电，另有一电源由5V经DC-DC转换而得，为通信接口电路供电。两路电源完全隔离。这样无论供电电源或通信线路对模块有多大干扰，都不会对内部CPU造成损坏。本实用新型的软件固化在硬件CPU单片机中。

本实用新型的有益效果：在用于连接工业控制系统中的各种现场装置如传感器、按钮、指示灯、阀门、变送器等现场装置的数字量的输入、输出信号，能产生有益的效果。

附图说明

图1为本实用新型的IO数字量输入及输出模块的原理框图；

图2为图1中主CPU及外围电路原理图；

图3为图1中数字输入电路具体线路原理图；

图4为图1中数字量输出电路具体线路原理图；

图5为本实用新型的IO数字输入及输出模块主程序流程图；

图6为本实用新型的IO数字量输入及输出模块中断程序流程图。

具体实施方式

以下结合附图和一个较佳的实施例对本实用新型作较详细的说明。

IO数字量模块包括两块Pcb：CPU板和输入输出板。

CPU板硬件采用统一设计，统一的CPU板接不同的输入输出板构成不同的产品，可以用一套软件加拨码选择方式，适应不同的产品。输入输出板包括电源部分和输入输出接口。

参照图1，这是本实用新型的IO数字量输入和输出电路的框图。

数字量输入1将信号传至光藕隔离2、CPU单片机3，单片机3收到数字量数据发送到Porfibus-DP协议芯片(SPC3)4、Porfibus-DP网络5上的数据收发，采用光藕隔离保护。

Porfibus-DP网络写入数据6将信号传至Porfibus-DP协议芯片(SPC3)7后，传入CPU单片机8，经过光藕隔离9后，再由数字量输出10。

参照图2，这是本实用新型主CPU电路、接口电路、电源电路。这里所述的主CPU指的是单片机4，在Porfibus-DP网络6上收发数字量数据，并控制输入输出板上数字量数据的测量或输出。

所述的Porfibus-DP网络，主站和从站之间采用轮循的通讯方式，用于系统中单元级和现场通信。

拨盘SW用于测量电流和电压的切换。

电源电路采用的方式是RC加场效应管的开关振荡，24V直流输入，通过变压器输出二路，是完全隔离的，一路5V为CPU供电；另一路是正负14V；另有一路5V由DC-DC转换而得。

参照图3，这是本实用新型的数字量输入电路1的原理图。它包括八路输入电路和光电隔离。

参照图4，这是本实用新型的数字量输出电路10的原理图。它包括八路输出电路和光藕隔离。

参照图5，这是本实用新型的IO数字量输入及输出模块主程序流程图。

如图所示，其流程如下：开始11、设置中断12、初始化(读取拨码判定设备类型和设备地址、检测发光二极管、初始化SPC3)13到是否有新的数据输出14进行判断，如果是，输出数据到设备15；如果否，控制单片机读取设备数字量数据16，然后，更新协议芯片SPC3输入缓冲区17、是否有新的诊断数据18进行判断，如果否，返回到是否有新的数据输出14；如果是，便进入发送诊断数据到协议芯片SPC3 19，返回到是否有新的输出数据14。

参照图6，这是本实用新型的IO模拟量输入及输出模块中断程序流程图。

如图所示，其流程如下：有中断产生20到进入/离开数据交换阶段21进行判断，如果是，进入相应处理程序22，再进入全局控制命令中断进行判断23；如果否，则直接进入全局控制命令中断进行判断23，如果是，进入相应处理程序24，再进入设置从站地址中断进行判断25；如果否，则直接进入设置从站地址中断进行判断25，如果是，进入相应处理程序26，再进入新参数数据中断进行判断27；如果否，则直接进入新参数数据中断进行判断27，如果是，进入相应处理程序28，再进入新配置数据中断进行判断29；如果否，则直接进入新配置数据中断进行判断29，如果是，进入相应处理程序30，再中断程序结束31；如果否，则直接中断程序结束31。

VI1TP远程数字量输入输出模块主要用于连接工业控制系统中的各种现场装置如：传感器、按钮、指示灯、阀门、变送器等现场装置的数字量的输入、输出信号，并可通过Profibus-DP网络进行通信。主要特点如下：

自适应的Profibus-DP通讯速率，支持9.6kbps-12Mbps。

完全支持Profibus-DP的DPV0功能。

模块工作电源及端口电源完全隔离。

输入和输出采用辅助电源供电，确保总线通讯不受负载影响。

具有较高的电磁兼容能力及可靠性。

模块化设计、结构紧凑、使用方便。

防护等级IP20。

VI1TP系列远程数字量输入输出模块包括6种以上不同点数的数字量输入输出模块，但是它却只有两种不同大小的外壳，具有高度的产品外形一致性，而且不同的模块对应的都是一套软件，所以产品具有很高的模块化，对于产品的生产也非常方便。

虽然本实用新型已参照上述的实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员，应当认识到以上的实施例仅是用来说明本实用新型，应理解其中可作各种变化和修改而在广义上没有脱离本实用新型，所以并非作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述的实施例的变化、变形都将落入本实用新型权利要求的保护范围。

Claims (4)

1、一种带Profibus-DP总线接口的远程IO数字量模块，用于连接工业控制系统中的各种现场装置如：传感器、按钮、指示灯、阀门、变送器的数字量信号，包括数字量输入和数字量输出两个模块及供电电源；其中IO数字量输入模块包括：IO数字量输入、光藕隔离、单片机；IO数字量输出模块包括：单片机、光藕隔离、IO数字量输出，其特征在于：

所述的数字量输入模块增设了Porfibus-DP协议芯片SPC3、Porfibus-DP网络；数字量输出模块增设了Porfibus-DP网络写入数据、Porfibus-DP协议芯片SPC3；

数字量输入(1)将信号传至光藕隔离(2)，经光藕隔离(2)传入CPU单片机(3)，单片机(3)收到数字量数据发送到Porfibus-DP协议芯片SPC3(4)、Porfibus-DP网络(5)上的数据收发，采用光藕隔离保护；

Porfibus-DP网络写入数据(6)将信号传至Porfibus-DP协议芯片SPC3(7)后，通过光藕隔离传入CPU单片机(8)，经过光藕隔离(9)后，数字量输出(10)；

电源分别向单片机和输入输出模块供电；

所述的IO数字量模块，在硬件CPU单片机中固化本实用新型的软件。

2、如权利要求1所述的带Profibus-DP总线接口的远程IO数字量模块，其特征在于：

所述的IO数字量输入，包含八路输入电路和光电隔离电路。

3、如权利要求1所述的带Profibus-DP总线接口的远程IO数字量模块，其特征在于：

所述的Porfibus-DP网络，主站和从站之间采用轮循的通讯方式，用于系统中单元级和现场通信。

4、如权利要求1所述的带Profibus-DP总线接口的远程IO数字量模块，其特征在于：

所述的数字量模块电源，采用的方式是RC加场效应管的开关振荡，输出5V，为主cpu供电；另有一电源由5V经DC-DC转换而得，为通信接口电路供电；二路电源完全隔离。

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