数据采集卡制造技术

本实用新型专利技术实施例提供一种数据采集卡，包括由微控制器和FPGA构成的系统侧模块、由模拟信号处理模块、数字信号处理模块构成的现场侧模块及光耦隔离器。其中，FPGA与微控制器之间通过并口连接，模拟信号处理模块与微控制器通过SPI总线及光耦隔离器连接，数字信号处理模块与FPGA通过光耦隔离器连接。本申请中，通过采用微控制器和FPGA组合以分别实现对数字量信号和模拟量信号的分析处理，提高了系统任务处理速度。其中，光耦隔离器连接在系统侧模块和现场侧模块之间以进行电气隔离，提高了系统抗干扰能力。

Data acquisition card

【技术实现步骤摘要】
数据采集卡
本技术涉及工业过程控制
，具体而言，涉及一种数据采集卡。
技术介绍
在工业过程控制
中，有时需要对多个现场输入输出信号(包括数字信号及模拟信号)进行处理，同时又对控制器的安装空间具有限制，而小型PLC(ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器)即满足了这样的需求。小型PLC采用整体式结构，体积相对较小，又能处理多个、多种类型的现场信号。但是目前常用的PLC在处理速度及系统稳定上仍然存在诸多不足。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例的目的在于，提供一种数据采集卡以解决上述问题。本申请实施例提供一种数据采集卡，包括由微控制器和FPGA构成的系统侧模块、由模拟信号处理模块、数字信号处理模块构成的现场侧模块以及光耦隔离器；所述光耦隔离器连接在所述系统侧模块和所述现场侧模块之间，所述FPGA与所述微控制器通过并口连接，所述模拟信号处理模块与所述微控制器通过SPI总线及所述光耦隔离器连接，所述数字信号处理模块与所述FPGA通过所述光耦隔离器连接；所述光耦隔离器用于对所述系统侧模块和所述现场侧模块进行电气隔离；所述数字信号处理模块用于采集数字量信号并通过所述光耦隔离器发送至所述FPGA，或接收所述FPGA返回的对数字量信号的处理结果；所述FPGA用于接收所述数字信号处理模块发送的数字量信号，在所述微控制器的控制下实现数字量信号的处理，并经由所述光耦隔离器将数字量信号的处理结果返回至所述数字信号处理模块；所述模拟信号处理模块用于采集模拟量信号，并通过所述SPI总线将采集的模拟量信号传输至所述微控制器。可选地，所述模拟信号处理模块包括模拟信号调理电路、模拟量采集电路及模拟量输出电路；所述模拟信号调理电路的输出端与所述模拟量采集电路的输入端连接，用于采集模拟量信号，并将采集到的模拟量信号发送至所述模拟量采集电路；所述模拟量采集电路的输出端通过所述SPI总线和所述光耦隔离器与所述微控制器连接，用于将接收到的模拟量信号传送至所述微控制器；所述模拟量输出电路的输入端与所述微控制器连接、输出端与所述模拟信号调理电路连接，用于在所述微控制器的控制下将所述微控制器针对所述模拟量信号的处理结果进行输出。可选地，所述模拟信号处理模块还包括ADC转换电路及滤波电路；所述滤波电路的输入端与所述模拟信号调理电路连接、输出端与所述ADC转换电路的输入端连接，用于对所述模拟信号调理电路采集的模拟量信号进行滤波处理；所述ADC转换电路的输出端与所述模拟量采集电路连接，用于对滤波处理后的模拟量信号进行模数转换，并将模数转换后的信号发送至所述模拟量采集电路。可选地，所述模拟信号调理电路包括V/I切换模拟量调理电路、电压型模拟量调理电路以及电阻型模拟量调理电路；所述V/I切换模拟量调理电路用于在电流或电压信号采集电路间进行切换，可采集电流型或电压型模拟量信号，并将采集到的电流型或电压型模拟量信号发送至所述模拟量采集电路；所述电压型模拟量调理电路用于采集电压型模拟量信号，并将采集到的电压型模拟量信号发送至所述模拟量采集电路；所述电阻型模拟量调理电路用于采集电阻型模拟量信号，并将采集到的电阻型模拟量信号发送至所述模拟量采集电路。可选地，所述数据采集卡还包括防护模块，所述防护模块与所述数字信号处理模块及模拟信号处理模块连接，用于对所述数字信号处理模块及模拟信号处理模块进行电气过压防护及防反防护。可选地，所述数字信号处理模块包括数字信号采集电路及数字信号输出电路；所述数字信号采集电路的输出端通过所述光耦隔离器与所述FPGA连接，其中，所述数字信号采集电路支持24道通路的数字量信号采集，所述数字信号采集电路用于设置可输入数字量信号类型，所述可输入数字量信号类型为NPN型或PNP型；所述数字信号输出电路的输入端与所述FPGA连接、输出端连接OC门后通过所述光耦隔离器与现场设备连接。可选地，所述数字信号输出电路支持45路数字量输出通道，其中20路数字量输出通道配置为PWM输出电路，所述PWM输出电路带有独立的回采诊断电路。可选地，所述数据采集卡的现场侧模块还包括CAN通信电路以及RS232通信电路。可选地，所述数据采集卡还包括系统侧电源模块及现场侧电源模块，在所述系统侧电源模块和所述现场侧电源模块之间连接有隔离电源电路，所述隔离电源电路用于隔离所述系统侧电源模块和所述现场侧电源模块。本申请实施例提供的一种数据采集卡，包括由微控制器和FPGA构成的系统侧模块、由模拟信号处理模块、数字信号处理模块构成的现场侧模块及光耦隔离器。其中，FPGA与微控制器之间通过并口连接，模拟信号处理模块与微控制器通过SPI总线及光耦隔离器连接，数字信号处理模块与FPGA通过光耦隔离器连接。本申请中，通过采用微控制器和FPGA组合以分别实现对数字量信号和模拟量信号的分析处理，提高了系统任务处理速度。其中，光耦隔离器连接在系统侧模块和现场侧模块之间以进行电气隔离，提高了系统抗干扰能力。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术实施例提供的一种数据采集卡的结构框图。图2为本技术实施例提供的一种模拟信号处理模块的结构框图。图3为本技术实施例提供的数据采集卡的另一结构框图。图4为本技术实施例提供的数字信号处理模块的结构框图。图标：10-微控制器；20-FPGA；30-模拟信号处理模块；31-模拟信号调理电路；312-电压型模拟量调理电路；313-电阻型模拟量调理电路；32-模拟量采集电路；33-模拟量输出电路；34-ADC转换电路；35-滤波电路；36-V/I切换模拟量调理电路；40-数字信号处理模块；41-数字信号采集电路；42-数字信号输出电路；421-PWM输出电路；43-PI采集电路；44-DAC转换电路；45-CAN通信电路；46-RS232通信电路；50-光耦隔离器；60-防护模块；70-系统侧电源模块；80-现场侧电源模块；90-隔离电源电路。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。请参阅图1，本申请实施例提供一种数据采集卡，所述数据采集卡包括由微控制器10和FPGA20构成的系统侧模块、由模拟信号处理模块30、数字信号处理模块40构成的现场侧模块以及光耦隔离器50。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据采集卡，其特征在于，包括由微控制器和FPGA构成的系统侧模块、由模拟信号处理模块、数字信号处理模块构成的现场侧模块以及光耦隔离器；所述光耦隔离器连接在所述系统侧模块和所述现场侧模块之间，所述FPGA与所述微控制器通过并口连接，所述模拟信号处理模块与所述微控制器通过SPI总线及所述光耦隔离器连接，所述数字信号处理模块与所述FPGA通过所述光耦隔离器连接；所述光耦隔离器用于对所述系统侧模块和所述现场侧模块进行电气隔离；所述数字信号处理模块用于采集数字量信号并通过所述光耦隔离器发送至所述FPGA，或接收所述FPGA返回的对数字量信号的处理结果；所述FPGA用于接收所述数字信号处理模块发送的数字量信号，在所述微控制器的控制下实现数字量信号的处理，并经由所述光耦隔离器将数字量信号的处理结果返回至所述数字信号处理模块；所述模拟信号处理模块用于采集模拟量信号，并通过所述SPI总线将采集的模拟量信号传输至所述微控制器。

【技术特征摘要】
1.一种数据采集卡，其特征在于，包括由微控制器和FPGA构成的系统侧模块、由模拟信号处理模块、数字信号处理模块构成的现场侧模块以及光耦隔离器；所述光耦隔离器连接在所述系统侧模块和所述现场侧模块之间，所述FPGA与所述微控制器通过并口连接，所述模拟信号处理模块与所述微控制器通过SPI总线及所述光耦隔离器连接，所述数字信号处理模块与所述FPGA通过所述光耦隔离器连接；所述光耦隔离器用于对所述系统侧模块和所述现场侧模块进行电气隔离；所述数字信号处理模块用于采集数字量信号并通过所述光耦隔离器发送至所述FPGA，或接收所述FPGA返回的对数字量信号的处理结果；所述FPGA用于接收所述数字信号处理模块发送的数字量信号，在所述微控制器的控制下实现数字量信号的处理，并经由所述光耦隔离器将数字量信号的处理结果返回至所述数字信号处理模块；所述模拟信号处理模块用于采集模拟量信号，并通过所述SPI总线将采集的模拟量信号传输至所述微控制器。2.根据权利要求1所述的数据采集卡，其特征在于，所述模拟信号处理模块包括模拟信号调理电路、模拟量采集电路及模拟量输出电路；所述模拟信号调理电路的输出端与所述模拟量采集电路的输入端连接，用于采集模拟量信号，并将采集到的模拟量信号发送至所述模拟量采集电路；所述模拟量采集电路的输出端通过所述SPI总线和所述光耦隔离器与所述微控制器连接，用于将接收到的模拟量信号传送至所述微控制器；所述模拟量输出电路的输入端与所述微控制器连接、输出端与所述模拟信号调理电路连接，用于在所述微控制器的控制下将所述微控制器针对所述模拟量信号的处理结果进行输出。3.根据权利要求2所述的数据采集卡，其特征在于，所述模拟信号处理模块还包括ADC转换电路及滤波电路；所述滤波电路的输入端与所述模拟信号调理电路连接、输出端与所述ADC转换电路的输入端连接，用于对所述模拟信号调理电路采集的模拟量信号进行滤波处理；所述ADC转换电路的输出端与所述模拟量采集电路连接，用于对滤波处理后的模拟量信号进行模数转换，并将模数转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德政，刘骏，黄兵，刘云龙，姚旺君，邢计元，纪宇潇，原崇蛟，
申请(专利权)人：中电智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11