多路模拟量采集卡制造技术

本发明专利技术提供一种多路模拟量采集卡，包括现场侧处理模块、光耦隔离器和系统侧处理模块，其中，所述现场侧处理模块包括I/V切换单元、滤波单元、数模转换单元和过流保护单元，所述系统侧处理模块包括基于EtherCAT协议的从站微处理器、基于EtherCAT协议从站控制器和存储器。本发明专利技术采用EtherCAT协议的从站微处理器与基于EtherCAT协议的从站控制器来实现多路模拟量的采集，因此具有较高的安全系数和良好的实时性。

Multiplex analog quantity acquisition card

The invention provides a multi-channel analog acquisition card, including the scene side processing module and optically coupled isolator and the system side processing module, wherein the field side processing module includes I/V switching unit, a filtering unit, the digital analog conversion unit and an overcurrent protection unit, the system includes side processing module based on EtherCAT protocol from station microprocessor, based on the EtherCAT protocol from the station controller and memory. The invention adopts the slave protocol microprocessor of EtherCAT protocol and the slave station controller based on EtherCAT protocol to realize the acquisition of multi-channel analog data, so it has high safety factor and good real-time performance.

【技术实现步骤摘要】
多路模拟量采集卡
本专利技术涉及自动化
，尤其涉及一种多路模拟量采集卡。
技术介绍
在自动化
，经常需要将电流、电压模拟量信号转换为数字信号进行后续处理，模拟量采集卡的作用主要是负责模拟量信号的采集。例如，申请号为申请号为201420821148的专利公开了一种模拟量输入板卡，所要解决技术问题是提供一种能采集高压的模拟量采集卡，包括高压隔离电源电路、高压差分电路、隔离采集电路、低压信号处理电路、处理器、控制器局域网驱动电路，其中，所述处理器为STM32F103单片机和局域网协议控制芯片。申请号为201210477281在专利公开了一种基于双积分的万能模拟量采集模块，包括：上位机、CPU控制电路、双积分采样电路、模拟量采集调理电路和信号接口。采用技术方案是：基于双积分的万能模拟量采集模块，采集到信号经过码制转换，并通过串口与上位机通讯，其中，所述处理器为STC12C4052。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下技术问题：现有的模拟量采集卡存在安全系数低、实时性不强的缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供的多路模拟量采集卡，采用EtherCAT协议的从站微处理器与基于EtherCAT协议的从站控制器来实现多路模拟量的采集，其具有较高的安全系数和良好的实时性。第一方面，本专利技术提供一种多路模拟量采集卡，包括现场侧处理模块、光耦隔离器和系统侧处理模块，其中，所述现场侧处理模块包括I/V切换单元、滤波单元、数模转换单元和过流保护单元，所述系统侧处理模块包括基于EtherCAT协议的从站微处理器、基于EtherCAT协议从站控制器和存储器；所述I/V切换单元，与所述滤波单元连接，用于配置所要采集的模拟量的信号类型，以通过多路采集通道同时采集多路模拟量信号，并将采集的多路模拟量信号发送至所述滤波单元；所述滤波单元，与所述采集转换单元连接，用于对所述采集的多路模拟量信号进行滤波，并将滤波后的多路模拟量信号发送至所述数模转换单元；所述数模转换单元，与所述光耦隔离器连接，用于对所述滤波后的模拟量信号进行模数转换，并将数模转换后的模拟量信号发送至所述光耦隔离器；所述过流保护电路，用于对所述采集的多路模拟量信号进行过流保护；所述光耦隔离器，通过SPI总线与所述基于EtherCAT协议的从站微处理器和所述基于EtherCAT协议从站控制器连接，用于实现现场侧与系统侧电气隔离；所述基于EtherCAT协议从站控制器，用于处理与转发EtherCAT数据帧，以实现主站与从站之间的数据交换；所述基于EtherCAT协议的从站微处理器，用于读取主站发送给从站的EtherCAT数据帧，以控制所述多路模拟量采集卡各个功能模块的操作；所述存储器，通过IIC总线与所述基于EtherCAT协议的从站控制器连接，用于存储所述基于EtherCAT协议的从站控制器的配置信息。本专利技术实施例提供的多路模拟量采集卡，包括现场侧处理模块、光耦隔离器和系统侧处理模块，其中，所述现场侧处理模块包括I/V切换单元、滤波单元、数模转换单元和过流保护单元，所述系统侧处理模块包括基于EtherCAT协议的从站微处理器、基于EtherCAT协议从站控制器和存储器，与现有技术相比，本专利技术采用EtherCAT协议的从站微处理器与基于EtherCAT协议的从站控制器来实现多路模拟量的采集，因此具有较高的安全系数和良好的实时性。附图说明图1为本专利技术一实施例多路模拟量采集卡的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种多路模拟量采集卡，如图1所示，包括现场侧处理模块、光耦隔离器和系统侧处理模块，其中，所述现场侧处理模块包括I/V切换单元、滤波单元、数模转换单元和过流保护单元，所述系统侧处理模块包括基于EtherCAT协议的从站微处理器、基于EtherCAT协议从站控制器和存储器。所述I/V切换单元，与所述滤波单元连接，用于配置所要采集的模拟量的信号类型，以通过多路采集通道同时采集多路模拟量信号，并将采集的多路模拟量信号发送至所述滤波单元。所述滤波单元，与所述采集转换单元连接，用于对所述采集的多路模拟量信号进行滤波，并将滤波后的多路模拟量信号发送至所述数模转换单元；所述数模转换单元，与所述光耦隔离器连接，用于对所述滤波后的模拟量信号进行模数转换，并将数模转换后的模拟量信号发送至所述光耦隔离器；所述过流保护电路，用于对所述采集的多路模拟量信号进行过流保护；所述光耦隔离器，通过SPI总线与所述基于EtherCAT协议的从站微处理器和所述基于EtherCAT协议从站控制器连接，用于实现现场侧与系统侧电气隔离；所述基于EtherCAT协议从站控制器，用于处理与转发EtherCAT数据帧，以实现主站与从站之间的数据交换；所述基于EtherCAT协议的从站微处理器，用于读取主站发送给从站的EtherCAT数据帧，以控制所述多路模拟量采集卡各个功能模块的操作；所述存储器，通过IIC总线与所述基于EtherCAT协议的从站控制器连接，用于存储所述基于EtherCAT协议的从站控制器的配置信息。本专利技术实施例提供的多路模拟量采集卡，包括现场侧处理模块、光耦隔离器和系统侧处理模块，其中，所述现场侧处理模块包括I/V切换单元、滤波单元、数模转换单元和过流保护单元，所述系统侧处理模块包括基于EtherCAT协议的从站微处理器、基于EtherCAT协议从站控制器和存储器。与现有技术相比，本专利技术采用EtherCAT协议的从站微处理器与基于EtherCAT协议的从站控制器来实现多路模拟量的采集，一方面，在硬件上采用的是基于EtherCAT协议的从站控制器和基于EtherCAT协议的从站微处理器，基于EtherCAT协议的从站控制器具有延时小，实时性强，出色的诊断功能，包括硬件错误诊断(传输介质线路中断、网络拓扑更改、从站复位等诊断)和软件错误诊断(crc错误、同步故障、看门狗超时等诊断)，因而使得本专利技术的模拟量采集卡具有较高的安全系数和良好的实时性；另一方面，本专利技术通过I/V切换单元、滤波单元和过流保护单元分别提高的模拟量采集卡的适用性、减少噪声影响并提高系统稳健性以及提高现场侧数据采集的安全性。优选地，所述I/V切换单元通过硬件插针配置所要采集的模拟量信号为电流信号或者电压信号。优选地，所述基于EtherCAT协议从站控制器具有两个EBUS通信接口，所述EBUS通信接口的物理层都采用EBUS低压差分形式，数据流从其中一个EBUS通信接口输入，从另一个EBUS通信接口输出。优选地，所述基于EtherCAT协议的从站微处理器为SPARCV8架构国产CPU。因此，由于采用的国产架构的CPU，使得本专利技术的模拟量采集卡的自主可控性也得到很大提升。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路模拟量采集卡，其特征在于，包括现场侧处理模块、光耦隔离器和系统侧处理模块，其中，所述现场侧处理模块包括I/V切换单元、滤波单元、数模转换单元和过流保护单元，所述系统侧处理模块包括基于EtherCAT协议的从站微处理器、基于EtherCAT协议从站控制器和存储器；所述I/V切换单元，与所述滤波单元连接，用于配置所要采集的模拟量的信号类型，以通过多路采集通道同时采集多路模拟量信号，并将采集的多路模拟量信号发送至所述滤波单元；所述滤波单元，与所述采集转换单元连接，用于对所述采集的多路模拟量信号进行滤波，并将滤波后的多路模拟量信号发送至所述数模转换单元；所述数模转换单元，与所述光耦隔离器连接，用于对所述滤波后的模拟量信号进行模数转换，并将数模转换后的模拟量信号发送至所述光耦隔离器；所述过流保护电路，用于对所述采集的多路模拟量信号进行过流保护；所述光耦隔离器，通过SPI总线与所述基于EtherCAT协议的从站微处理器和所述基于EtherCAT协议从站控制器连接，用于实现现场侧与系统侧电气隔离；所述基于EtherCAT协议从站控制器，用于处理与转发EtherCAT数据帧，以实现主站与从站之间的数据交换；所述基于EtherCAT协议的从站微处理器，用于读取主站发送给从站的EtherCAT数据帧，以控制所述多路模拟量采集卡各个功能模块的操作；所述存储器，通过IIC总线与所述基于EtherCAT协议的从站控制器连接，用于存储所述基于EtherCAT协议的从站控制器的配置信息。...

【技术特征摘要】
1.一种多路模拟量采集卡，其特征在于，包括现场侧处理模块、光耦隔离器和系统侧处理模块，其中，所述现场侧处理模块包括I/V切换单元、滤波单元、数模转换单元和过流保护单元，所述系统侧处理模块包括基于EtherCAT协议的从站微处理器、基于EtherCAT协议从站控制器和存储器；所述I/V切换单元，与所述滤波单元连接，用于配置所要采集的模拟量的信号类型，以通过多路采集通道同时采集多路模拟量信号，并将采集的多路模拟量信号发送至所述滤波单元；所述滤波单元，与所述采集转换单元连接，用于对所述采集的多路模拟量信号进行滤波，并将滤波后的多路模拟量信号发送至所述数模转换单元；所述数模转换单元，与所述光耦隔离器连接，用于对所述滤波后的模拟量信号进行模数转换，并将数模转换后的模拟量信号发送至所述光耦隔离器；所述过流保护电路，用于对所述采集的多路模拟量信号进行过流保护；所述光耦隔离器，通过SPI总线与所述基于EtherCAT协议的从站微处理器和所述基于EtherCAT协议从站控制器连接，用于实现现场侧与系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰大军，姚旺君，刘骏，陈海，郭佳，纪宇潇，于洋，刘雪飞，张湾，
申请(专利权)人：中国电子信息产业集团有限公司第六研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11