一种双馈变频器的可扩展型数字量输入输出模块制造技术

本发明专利技术提供了一种双馈变频器的可扩展型数字量输入输出模块，包括复杂可编程逻辑器件CPLD和与其连接的数字量输入电路和数字量输出电路，所述数字量输入电路包括依次连接的外部输入连接器、保护电路、数字量采集电路、隔离电路和波形整形电路，所述波形整形电路的输出端连接复杂可编程逻辑器件CPLD的IO口连接；所述数字量输出电路包括依次连接的隔离电路、自保护型驱动电路、保护电路和外部输出连接器，所述隔离电路的输入端连接复杂可编程逻辑器件CPLD的IO口。相对于现有技术，本发明专利技术具有以下优势：方便快捷，无需专用芯片或者操作系统，实现了数字量输入输出模块高效快速的扩展。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风力发电设备
，尤其是涉及一种双馈变频器的可扩展型数字量输入输出模块。
技术介绍
目前，双馈变频器数字量输入输出模块主要是依赖进口，而这些进口模块成本高，并且必须依附于主机上使用；或者通过专用芯片实现总线扩展，但这些芯片仍是靠进口，且应用是基于某种操作系统之上，因此使用起来相当复杂；或者有些国内厂家自制的输入输出模块，不具备可扩展性，一旦遇上外部需求增加，很难方便、快速应对。进口模块主流的以德国倍福公司的数字量输入输出模块为代表，采用E总线将控制层传输过来的二进制控制信号传到设备层的执行机构，但是必须依附于该公司特定型号的主机，局限性比较大。另外模块的工作温度范围0～55℃，不能满足风力发电领域中低温的环境要求。进口输入输出模块的工作拓扑图。如图1所示，图中的特定型号主机CX为倍福公司研发的专门适用于数字输入输出模块的主机模块，数字输入输出模块EL为具有扩展性的模块，与其主机模块通过E总线进行连接，如图中蓝色虚线所示。以上主机必须与模块配合使用，否则数字量输入输出模块无法正常工作。采用专用芯片实现总线扩展的输入输出模块，专用芯片仍是采用倍福公司的EtherCAT协议芯片，完成从站的设计与配置。主站必须基于某种操作系统之上，如linux、windowsCE、QNX等。改方案实现起来相当复杂。可操作性较差。国内厂家最常用的实现方式是采用直接电连接的方式完成一定路数的数字量输入输出模块，可扩展性差，一旦出现新需求，很难快速应对。非扩展型输入输出模块的工作原理图。如图2所示,图中所示为一个4路输入输出的数字量模块，输入模块将信号输入到CPU芯片的P1口1-4引脚，CPU根据工作状况，将输出信号从P2口1-4引脚送出到数字量输出模块。实现方式简单快捷，缺点在于通道数量固定，无法很好的实现扩展。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种双馈变频器的可扩展型数字量输入输出模块，以实现隔离型的、高速的、信号输入输出范围可变的可扩展型多路数字量输入输出模块。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种双馈变频器的可扩展型数字量输入输出模块，包括复杂可编程逻辑器件CPLD和与其连接的数字量输入电路和数字量输出电路，所述数字量输入电路包括依次连接的外部输入连接器、保护电路、数字量采集电路、隔离电路和波形整形电路，所述波形整形电路的输出端连接复杂可编程逻辑器件CPLD的IO口连接；所述数字量输出电路包括依次连接的隔离电路、自保护型驱动电路、保护电路和外部输出连接器，所述隔离电路的输入端连接复杂可编程逻辑器件CPLD的IO口。进一步的，所述外部输入连接器和外部输出连接器均具有LED指示灯。进一步的，所述隔离电路为由光耦、电阻组成的电路。进一步的，所述保护电路由TVS管、压敏电阻组成。进一步的，所述波形整形电路为具有施密特特性的电路结构。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：(1)方便快捷，无需专用芯片或者操作系统，实现了数字量输入输出模块高效快速的扩展；(2)电路结构简单，容易实现，成本低；(3)支持各种不同电压等级的数字量信号输入，支持连续变化的一串脉冲信号的输入和识别。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是传统的进口型数字量输入输出模块的工作拓扑图；图2是传统的非扩展型数字量输入输出模块的电路原理图。图3为本专利技术实施例所述复杂可编程逻辑器件CPLD的程序流程图；图4为本专利技术实施例所述数字量输入输出模块的硬件电路原理框图；图5为本专利技术实施例所述整形电路的电路。图中：1-复杂可编程逻辑器件CPLD，2-隔离电路，3-波形整形电路，4-外部输出连接器，5-外部输入连接器，6-保护电路，7-数字量采集电路。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。一种双馈变频器的可扩展型数字量输入输出模块，如图4所示，包括复杂可编程逻辑器件CPLD1和与其连接的数字量输入电路和数字量输出电路，所述数字量输入电路包括依次连接的外部输入连接器5、保护电路6、数字量采集电路7、隔离电路2和波形整形电路3，所述波形整形电路3的输出端连接复杂可编程逻辑器件CPLD1的IO口连接；所述数字量采集电路7可以除了满足标准24V信号输入以外，能够使输入电路兼容各种电压等级的信号输入，如3.3V\\5V\\24V\\110V等；隔离电路2启到输入与内部CPLD电气信号隔离的作用，隔离等级3KV以上。如图5所示，所述波形整形电路为施密特触发器电路，能够很好地将经隔离电路2输入的高频的经多级传输发生波形畸变或者边沿产生振荡的脉冲信号整成理想的方波信号，使得输出波形的边沿更加陡峭，便于CPLD对信号的捕捉，准确地被复杂可编程逻辑器件CPLD1识别；同时将一些列幅值各异的脉冲信号经波形整形电路后，只有那些幅度大于正向门槛电压值的信号才会被输出到后级电路，因此选择设置不同的正向门槛电压值，还能增加电路的抗干扰性，有利于保证各复杂可编程逻辑器件CPLD1的IO口的对状态判断的准确性。外部执行层设备开关量的变化通过外部连接器接入数字量输入电路，实现了对外部执行层设备状态的检测。其中TVS保护管能够对外部的静电放电、电快速脉冲群等信号进行有效防护。所述上/下拉电阻用于维持复杂可编程逻辑器件CPLD1的稳定输入信号，防止外部无输入信号时，输入端口的不稳定或抖动。实现良好的保护和隔离的功能。所述数字量输出电路包括依次连接的隔离电路2、自保护型驱动电路、保护电路6和外部输出连接器4，所述隔离电路2的输入端连接复杂可编程逻辑器件CPLD1的IO口；所述保护电路6为TVS保护管。通过外部输出连接器4将数字量输出信号与执行单元连接，实现对外部执行层设备的控制。自保护型驱动电路将信号驱动能力增强后，达到单路0.7安，而且使数字量输出电路具有短路保护和过温保护的功能。所述隔离电路2为由光耦、电阻组成的电路，具有信号传输延迟小，隔离等级高等特点。所述保护电路6由TVS管、压敏电阻组成，能够很好地对抗过压，过流，静电放电、浪涌等电磁干扰，具有抗过压或抗过流或者抗静电或抗浪涌。所述外部输入连接器5和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双馈变频器的可扩展型数字量输入输出模块，其特征在于：包括复杂可编程逻辑器件CPLD和与其连接的数字量输入电路和数字量输出电路，所述数字量输入电路包括依次连接的外部输入连接器、保护电路、数字量采集电路、隔离电路和波形整形电路，所述波形整形电路的输出端连接复杂可编程逻辑器件CPLD的IO口连接；所述数字量输出电路包括依次连接的隔离电路、自保护型驱动电路、保护电路和外部输出连接器，所述隔离电路的输入端连接复杂可编程逻辑器件CPLD的IO口。

【技术特征摘要】
1.一种双馈变频器的可扩展型数字量输入输出模块，其特征在于：包
括复杂可编程逻辑器件CPLD和与其连接的数字量输入电路和数字量输出电
路，
所述数字量输入电路包括依次连接的外部输入连接器、保护电路、数字
量采集电路、隔离电路和波形整形电路，所述波形整形电路的输出端连接复
杂可编程逻辑器件CPLD的IO口连接；
所述数字量输出电路包括依次连接的隔离电路、自保护型驱动电路、保
护电路和外部输出连接器，所述隔离电路的输入端连接复杂可编程逻辑器件
CPLD的IO口。
2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞勤，倪平，谭文杰，
申请(专利权)人：天津瑞能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12