低功率自限输入电路制造技术

公开了一种输入模块（30）的具有多个输入端（40）的输入电路（60）。每个输入电路（60）具有数量减少的部件，在与现有技术输入模块（30）尺寸相当的输入模块（30）内提供了数量增加的输入端（40）。可选地，输入模块（30）与现有技术输入模块（30）相比尺寸减小但却可具有相同数量的输入端（40）。部件数量的减少同样降低了由每个输入电路（60）消耗的功率。

【技术实现步骤摘要】
低功率自限输入电路
本文所公开的主题总体上涉及用于控制工业机器和过程的工业控制器，更具体地涉及配置成接收来自受控的机器或过程的信号的输入电路。
技术介绍
在工业和商业应用中采用工业控制器来控制机器和过程的操作。通常，工业控制器执行所存储的控制程序，以根据从机器或过程中的传感器所接收的输入信号来生成控制机器或过程中的致动器的输出信号。工业控制器不同于传统计算机之处在于，提供经历了预定最大延迟的实时控制。另外，工业控制器一般以高度模块化方式来构建，以允许这些工业控制器的硬件根据不同的控制应用来定制。在后一方面中，至工业控制器的输入和自工业控制器的输出一般由输入/输出(I/o，input/output)模块来处理，输入/输出(I/O)模块可以以不同的组合附接至工业控制器，从而为受控的机器提供必要的电气接口。每个输入模块通常包括提供多个传感器中的一个传感器与工业控制器之间的物理连接和电气连接的独立输入电路。通常，输入模块的输入电路在插入到输入模块中的电路板上组合在一起。对本
中的普通技术人员来说已知的是，输入电路通常在受控的过程或机器与工业控制器之间提供光学隔离。光学隔离防止机器侧上的杂散电流或过电流损害工业控制器。输入电路还必须满足某些操作标准，例如接受一定范围的输入电压和/或输入电流，并且保证逻辑真或接通，即，高于某个电压和/或电流的状态，以及逻辑假或断开，即，低于某个电压和/或电流的状态。因此，开发了输入电路以满足这些操作标准。参考图3，例示了个别现有技术输入电路2。现有技术输入电路2包括齐纳二极管4，齐纳二极管4作为浪涌抑制器来操作，以限制通过输入电路2的其余部分看到的电压幅度。电流源6包括两个晶体管Ql、Q2和两个电阻器R3、R4，并且配置成对提供至输入电路2的其余部分的电流进行控制。输入电路2还包括两个限流电阻器R1、R2以及包括电容器Cl和电阻器R5的滤波器电路，该滤波器电路向光耦合器8提供输入电压。如所例示的，该电路包括总共十二个部件，每个部件消耗一定量的功率。另外，其上面将安装输入电路2的电路板需要十二个部件中的每个部件的放置空间以及部件之间的互连空间。随着受控的机器或过程的复杂度增加，设置越来越多的传感器以对操作进行监视。因此，工业控制器需要数量相应增加的配置成接收每个传感器的输入信号的输入电路。输入模块的数量和/或每个输入模块的输入电路的数量也必须增加。增加输入模块的数量增加了控制盒中需要的空间，而在输入模块中增加输入电路的数量增加了模块中消耗的功率。每个模块中消耗的功率的至少一部分作为热量消耗，这就需要另外的散热片、风扇或其它冷却方法以从输入模块传递额外的热量。从而，将期望提供一种具有更低功耗并且在电路板上需要更小空间的输入电路。
技术实现思路
本文所公开的主题描述了输入模块的具有多个输入端的输入电路。每个输入电路具有数量减少的部件，在与现有技术输入模块尺寸相当的输入模块内提供了数量增加的输入端或者提供了与现有技术输入模块相比尺寸减小但却具有相同数量输入端的输入模块。部件数量的减小同样降低了由每个输入电路消耗的功率。根据本专利技术的一个实施例，工业控制器的输入电路包括配置成接收电压的第一端子和第二端子，并且第一端子相对于第二端子配置成电压的正端子。具有阴极和阳极的齐纳二极管经由阴极电连接至第一端子。输入电路还包括具有阴极和阳极的限流二极管以及具有光发射器和光传感器的光耦合器。限流二极管的阳极电连接至齐纳二极管的阳极，并且光发射器串联地电连接在限流二极管的阴极与第二端子之间。根据本专利技术的另一实施例，工业控制器中的输入模块的输入电路包括:配置成接收直流(DC)电压范围的输入端、电连接至输入端以在DC电压施加于输入端时操作在击穿区的齐纳二极管、与齐纳二极管串联地电连接以在DC电压施加于输入端时操作在限流模式下的限流二极管、以及具有输入端和光隔离的输出端的光耦合器。光耦合器的输入端电连接至串联连接的齐纳二极管和限流二极管，并且当DC电压施加于输入端时，光耦合器的光隔离的输出端生成与逻辑真相对应的信号，以及当从输入端去除DC电压时，光耦合器的光隔离的输出端生成与逻辑假相对应的信号。根据详细的描述和附图，本专利技术的这些优点和特征以及其它优点和特征对本领域中的普通技术人员将变得明显。然而，应当理解的是，详细的描述和附图尽管表明了本专利技术的优选实施例，但这些优选实施例是通过例示的方式而不是限制的方式给出。在不偏离本专利技术的思想的情况下，可以在本专利技术的范围内做出很多变化和修改，并且本专利技术包括所有这样的修改。【附图说明】在附图中例示了本文所公开的主题的各种示例性实施例，其中所有附图中相同的附图标记表示相同的部件，在附图中:图1是例示结合了本专利技术的一个实施例的输入模块的示例性工业控制器的等轴分解视图；图2是根据本专利技术的一个实施例的提供多个DC输入电路的图1的简化输入模块的框图；图3是现有技术输入电路的示意性表示；图4是根据本专利技术的一个实施例的输入电路的示意性表示；以及图5是图3和图4中的输入电路中的每个电路在不同的电压下所吸取的电流进行比较的图示。在描述附图中所例示的本专利技术的各个实施例中，为了清楚起见，将采用特定术语。然而，不应将本专利技术限制于所选择的特定术语，应当理解的是，每个特定术语包括以相似方式操作以完成相似目的的所有技术等同物。例如，经常使用词语“连接”、“附接”或与此相似的术语。这些词语不限于直接连接，而是包括通过其它元件的连接，在这种情况下，本领域的普通技术人员人员认为这样的连接是等同的。【具体实施方式】首先回到图1，结合了本专利技术的一个实施例的示例性工业控制器10包括至少一个输入模块30。在实现“底架I/O”的第一实施例中描绘了输入模块30,其中,输入模块30具有壳体32,壳体32可以连同其它输入模块(未不出)、输出模块(未不出)和/或包括电源14和可编程逻辑控制器16的其它模块一起可滑动地容纳在底架12内。底架12可以具有背板18，背板18设置由沿着底架12的后壁延伸的背板总线22互连的一组可拆卸的电连接器20。当输入模块30放置在底架12内时，输入模块30的壳体32的后部上的相应的连接器34与可拆卸的连接器20相匹配，可拆卸的连接器20提供例如可编程逻辑控制器16与输入模块30的电路之间的电连接。总线22通常是提供高效的多位通信的高速串行总线。为了这个目的，工业控制器10的其它模块诸如电源14、可编程逻辑控制器16以及其它输入和/或输出模块(未示出)可以具有类似的连接器，20和34。输入模块30的前面板34可以借助于转门36打开以显露一组螺栓端子40，电线可以连接至螺栓端子40，以将输入模块30的内部输入电路连接至各种传感器26或提供与受控的过程的操作状态相对应的输入信号28的其它器件。指示灯38对应于不同输入电路中的每个输入电路并因此对应于特定输入端子40，并且定位成透过前面板34上的挡板39可见。现在参考图2,输入模块30在输入端子40处接收输入信号28。每个输入信号28由输入电路60转换成数字信号42。根据本专利技术的一个实施例，每个数字信号42表示逻辑真或逻辑假状态，其中，逻辑真状态是正电压而逻辑假是名义上的零电压。指示灯38通过适当的放大电路连接至数字信号42以向用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业控制器的输入电路，包括：配置成接收电压的第一端子和第二端子，其中，所述第一端子相对于所述第二端子配置成所述电压的正端子；具有阴极和阳极的齐纳二极管，所述阴极电连接至所述第一端子；具有阴极和阳极的限流二极管，所述限流二极管的阳极电连接至所述齐纳二极管的阳极；以及具有光发射器和光传感器的光耦合器，所述光发射器串联地电连接在所述限流二极管的阴极与所述第二端子之间。

【技术特征摘要】
2013.01.17 US 13/743,3941.一种工业控制器的输入电路，包括: 配置成接收电压的第一端子和第二端子，其中，所述第一端子相对于所述第二端子配置成所述电压的正端子； 具有阴极和阳极的齐纳二极管，所述阴极电连接至所述第一端子； 具有阴极和阳极的限流二极管，所述限流二极管的阳极电连接至所述齐纳二极管的阳极；以及 具有光发射器和光传感器的光耦合器，所述光发射器串联地电连接在所述限流二极管的阴极与所述第二端子之间。2.—种工业控制器中的输入模块的输入电路,包括: 配置成接收直流(DC)电压范围的输入端； 齐纳二极管，所述齐纳二极管电连接至所述输入端以在所述DC电压施加于所述输入端时?呆作在击芽区； 限流二极管，所述限流二极管与所述齐纳二极管串联地电连接以在所述DC电压施加于所述输入端时操作在限流模式下；以及 具有输入端和光隔离的输出端的光耦合器，其中，所述输入端电连接至串联连接的所述齐纳二极管和所述 限流二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·瓦扎奇，特里·L·德洛里，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US