一种可扩展的多路I/O接口板制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可扩展的多路I/O接口板，它由控制模块，串口1、串口2、4位拨码开关、三态门模块组、24路输入光耦器、24路输出光耦器、24路数字输入接口电路、24路数字输出接口电路、两路模数输入模块、两路数模输出模块、多组电源接口，多组插接端子组成，它通过串口能连接多个I/O接口板组成拓展网。本实用新型专利技术用于工业现场控制领域，具有24路数字输入接口、24路数字输出接口，两路模数输入接口、两路数模输出接口，每个接口都具有光电隔离的抗干扰能力，它的串口通讯距离最远可达1000米，输出输入接口具有高速控制能力，在中远距离的工业现场控制的多路信号采集和控制中，具有广泛的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工业控制领域，尤其涉及一种可扩展的多路I/O接口板。
技术介绍
随着现场工业总线技术的日新月异，基于现场总线的产品也得以迅速地发展，同时现场设备的分散性和远距离控制的需求也越来越多，也更容易实现。产品的信息化，智能化的需求越来越高，这样对中远距离，分散式地采集和控制设备的输入输出信号的需求也变得越来广泛，实时、简易地处理工业现场输入输出信号也成为工业控制领域越来越重要的应用之一。传统上对于微处理芯片引脚不够需要扩展时，比较常用的电路是增加IO扩展芯片的方法。这样做的主要缺点是，输入信号的延时较大，一般都达到毫秒级的延时，当扩展的数量大时延时是按几何方式增加，成本也比本方案高。
技术实现思路
本技术的一种可扩展的多路I/O接口板，由控制模块，串口1、串口2、4位拨码开关、三态门模块组、24路输入光耦器、24路输出光耦器、24路数字输入接口电路、24路数字输出接口电路、两路模数输入模块、两路数模输出模块、多组电源接口，多组插接端子组成。它可以实现多个扩展I/O接口板组网应用，以适应需要控制和采集数量更多的数字、模拟信号的应用场合，灵活适合各种需求。串口通讯距离最高远可达1000米，非常方便地进行中远距离的信号采集和控制，进行了电气隔离，提高了通讯的抗干扰能力，运用三态门特性，将输入信号延时控制在微秒级。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可扩展的多路I/O接口板，其主要特征在于：它由控制模块，串口1、串口2、4位拨码开关、三态门模块组、24路输入光耦器、24路输出光耦器、24路数字输入接口电路、24路数字输出接口电路、两路模数输入模块、两路数模输出模块、多组电源接口，多组插接端子组成；所述的串口1的一端与外部计算机或智能设备相连接，另一端与控制模块连接，所述的串口2能连接拓展多个I/O接口板组成拓展网，所述的控制模块连接控制三态门模块组，所述的三态门模块组连接并控制24路输入光耦器和24路输出光耦器以及两组模数输入模块和两组数模输出模块，所述的24路输入光耦器连接24路数字输入接口电路，所述的24路输出光耦器连接24路数字输出接口电路。其中，所述的控制模块采用MODBUS规约标准，使用STM32微处理控制芯片，主频达50MHZ，能进行实时的数字、模拟信号的输出输入控制；微处理控制芯片的片选电路不停地扫描8位输入状态，然后通过三条地址线分时选通三态门模块组中的某个三态门芯片，然后对其进行输入或输出控制。其中，所述的三态门模块组设置有多个三态门芯片，主要起多路电子开关的作用，分时选通某个三态门芯片时，三态门芯片两端的多路信号直接连通，不选通时芯片端为高阻态，不对其它三态门电路输出产生影响。其中，所述的串口1和串口2通信接口能通过插接端子选择RS422双工模式、RS485单工模式、RS232接口方式，组网时只能选择RS422或RS485接口方式；通过4位拨码开关选择与主机的通信接口和组网站点，最多可组网个数为14个。其中，所述两路模数输入模块能进行12位ADC模数转换处理，对外采集-10V到+10V的模拟电压，进行模数转换，然后通过SPI数据口输出给微处理芯片；所述两路数模输出模块能进行12位DAC数模转换处理，由SPI接口接收数字信号，然后进行数模转换，输出-10V到+10V的模拟电压。其中，所述的24路数字输出接口电路设有专用的8.5-50V输出驱动电源，此电源驱动外部开关装置和继电器装置以及其他外部装置，电源正极连接外部装置，通过某一路接口电路再连接到电源负极形成一个完整的电流回路；所述的24路数字输入接口电路设有专用的12-24V输人驱动电源，此电源为外部装置提供驱动电源，电源正极连接外部装置，通过某一路接口电路连接光藕器电路再到电源负极形成一个完整的电流回路。本专利技术的有益效果:本技术的一种可扩展的多路I/O接口板，可以实现多个扩展I/O接口板组网应用，以适应需要控制和采集数量更多的数字、模拟信号的应用场合，灵活适合各种需求。串口通讯距离最高远可达1000米，非常方便地进行中远距离的信号采集和控制，进行了电气隔离，提高了通讯的抗干扰能力，运用三态门特性，将输入信号延时控制在微秒级。附图说明图1是本技术的电路元件组成实施例示意图；图2是本技术的三态门模块组连接实施例示意图；图3是本技术的扩展I/O接线板连接实施例示意图；图4是模数输入模块、数模输出模块连接实施例示意图；图5是输入回路等效实施例示意图；图6是输出回路等效实施例示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术的一种可扩展的多路I/O接口板作进一步的详细说明。见图1实施例示意图所示，它由控制模块，串口1、串口2、4位拨码开关、三态门模块组、24路输入光耦器、24路输出光耦器、24路数字输入接口电路、24路数字输出接口电路、两路模数输入模块、两路数模输出模块、多组电源接口，多组插接端子组成；所述的串口1的一端与外部计算机或智能设备相连接，另一端与控制模块连接，所述的串口2能连接拓展多个I/O接口板组成拓展网，所述的控制模块连接控制三态门模块组，所述的三态门模块组连接并控制24路输入光耦器和24路输出光耦器以及两组模数输入模块和两组数模输出模块，所述的24路输入光耦器连接24路数字输入接口电路，所述的24路输出光耦器连接24路数字输出接口电路。24路输入光耦器、24路输出光耦器能进行电气隔离，提高产品的抗干扰能力。见图2所示，所述的控制模块采用MODBUS规约标准，使用STM32微处理控制芯片，主频达50MHZ，能进行实时的数字、模拟信号的输出输入控制；微处理控制芯片的片选电路不停地扫描8位输入状态，然后通过三条地址线分时选通三态门模块组中的某个三态门芯片，然后对其进行输入或输出控制。所述的三态门模块组设置有多个三态门芯片，主要起多路电子开关的作用，分时选通某个三态门芯片时，三态门芯片两端的多路信号直接连通，不选通时芯片端为高阻态，不对其它三态门电路输出产生影响。这样的作用是控制模块用较少的引脚就可以采集较多的输入信号，并方便扩展采集更多的输入信号。输入信号的延时非常低可以控制在微秒级。见图3所示，所述的串口1和串口2通信接口能通过插接端子选择RS422双工模式、RS485单工模式、RS232接口方式，组网时只能选择RS422或RS485接口方式；通过4位拨码开关选择与主机的通信接口和组网站点，串口2连接拓展多个I/O接口板组成拓展网，最多可组网个数为14个，这样最多可采集336个数字输入点，336个数控输出点，28路模拟输入输出点，所有数字的输入输出点都有指示灯，方便现场诊断。波特率采用115200，传输距离最远可达1000米。见图4所示，所述两路模数输入模块能进行12位ADC模数转换处理，对外采集-10V到+10V的模拟电压，进行模数转换，然后通过SPI数据口输出给微处理芯片；所述两路数模输出模块能进行12位DAC数模转换处理，由SPI接口接收数字信号，然后进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可扩展的多路I/O接口板，其主要特征在于：它由控制模块，串口1、串口2、4位拨码开关、三态门模块组、24路输入光耦器、24路输出光耦器、24路数字输入接口电路、24路数字输出接口电路、两路模数输入模块、两路数模输出模块、多组电源接口，多组插接端子组成；所述的串口1的一端与外部计算机或智能设备相连接，另一端与控制模块连接，所述的串口2能连接拓展多个I/O接口板组成拓展网，所述的控制模块连接控制三态门模块组，所述的三态门模块组连接并控制24路输入光耦器和24路输出光耦器以及两组模数输入模块和两组数模输出模块，所述的24路输入光耦器连接24路数字输入接口电路，所述的24路输出光耦器连接24路数字输出接口电路。

【技术特征摘要】
1.一种可扩展的多路I/O接口板，其主要特征在于：它由控制模块，串口1、串口2、4位拨码开关、三态门模块组、24路输入光耦器、24路输出光耦器、24路数字输入接口电路、24路数字输出接口电路、两路模数输入模块、两路数模输出模块、多组电源接口，多组插接端子组成；所述的串口1的一端与外部计算机或智能设备相连接，另一端与控制模块连接，所述的串口2能连接拓展多个I/O接口板组成拓展网，所述的控制模块连接控制三态门模块组，所述的三态门模块组连接并控制24路输入光耦器和24路输出光耦器以及两组模数输入模块和两组数模输出模块，所述的24路输入光耦器连接24路数字输入接口电路，所述的24路输出光耦器连接24路数字输出接口电路。
2.根据权利要求1所述的一种可扩展的多路I/O接口板，其特征在于：所述的控制模块采用MODBUS规约标准，使用STM32微处理控制芯片，主频达50MHZ，能进行实时的数字、模拟信号的输出输入控制；微处理控制芯片的片选电路不停地扫描8位输入状态，然后通过三条地址线分时选通三态门模块组中的某个三态门芯片，然后对其进行输入或输出控制。
3.根据权利要求1所述的一种可扩展的多路I/O接口板，其特征在于：所述的三态门模块组设置有多个三态门芯片，主要起多路电子开关的作用，分时选通某个三态门芯片时，三态门芯片两端的多路信号直接连通，不选通...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德裔，万军杨，张锦源，
申请(专利权)人：广州奇芯机器人技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44