一种用于现场总线的IO模拟量模块制造技术

本实用新型专利技术涉及一种ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ　　ＩＯ模拟量模块，属于现场总线技术领域。该模块包括模拟量输入电路、信号放大电路、ＡＤ转换电路、单片机、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ网络、ＤＡ转换电路、模拟量输出电路，上述电路的信号传递按照下述的流向进行，从模拟量输入电路依次到信号放大、ＡＤ转换、单片机、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ网络、单片机、ＤＡ转换、信号放大，最后有模拟量输出。该模块是在数字量ＩＯ模块的基础上发展起来，在电源设计上采用了开关电源，以降低功耗和实现隔离；该ＩＯ模拟量模块用于工业控制系统中的各种现场装置如传感器、按钮、指示灯、阀门、变送器的模拟量的输入、输出信号。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于现场总线IO模块，更确切地说涉及DeviceNet IO模拟量模块。
技术介绍
随着现代化工业的不断前进，人们对生产过程的控制提出了更高的要求。智能化、网络化、分散化代表当代自动化控制技术发展的主流方向，而现场总线技术正是促使自动化系统顺应这一发展要求的先进技术。DeviceNet是基于CAN总线的一种开放式现场总线技术，在世界各大供应商的共同努力下，已经成为普及率比较高的现场总线技术之一，在国内外得到较大范围的推广和应用。DeviceNet远程输入输出终端模块，用于连接工业控制系统中的各种现场装置如传感器、按钮、指示灯、阀门、变送器等现场装置的开关量及模拟量的输入、输出信号。根据开关量信号的应用场合，产品按型号分为开关量输入及开关量输出型；输出方式分晶体管PNP输出，晶体管NPN输出，继电器输出型。国外通过DeviceNet一致性测试的产品主要有美国AutomationDirect公司的DL205，DL105系列，美国InterlinkBT LLC的busstop系列模块，美国WAGOCorporation的远程数字IO模块，美国Rockwell Automation的1769、1799模块，德国奔驰公司的B-IO模块，日本Omron的IO系列模块等等，中国目前通过DeviceNet一致性测试的IO模块只有上海电器科学研究所(SEARI)设计生产的本模块产品系列。DeviceNet IO模块，其主要特点如下 基于CAN物理层，具有强大的通讯功能；DeviceNet具有较高的抗电磁干扰能力及通讯可靠性；可设置的通讯速率；网络最多可支持64个节点；总线电源与通讯使用同一电缆；总线与模块工作电源及端口电源完全隔离；输入采用辅助电源供电，确保总线通讯不受负载影响；模块化设计、结构紧凑、使用方便、性价比高；状态显示为控制CPU认可信号，显示信息准确；系列模块产品已通过ODVA国际DeviceNet一致性认证测试。一般来说，上述国内外产品，均未考虑到产品通用性(产品外形的一致性)和软件涉及的一致性，这就给产品升级、系列化、多样化带来不便。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种优于现有产品性能，考虑到产品通用性、升级换代的现场总线IO模拟量模块。为了达到上述目的，本技术的解决方案是本技术的硬件分为模拟量输入和模拟量输出两个模块，电源分三路，一路是网络电源，一路是CPU电源，提供控制模块的电源，一路是IO接口模块电源，提供IO接口的电源供应。上述电路的信号传递为IO模拟量输入，依次经过信号放大电路、模拟量输入转换电路、微处理器CPU、DeviceNet网络传输；IO模拟量输出，由DeviceNet网络传输数据依次到微处理器CPU、数模转换、信号放大电路、模拟量输出传输。本技术的有益效果在用于连接工业控制系统中的各种现场装置如传感器、按钮、指示灯、阀门、变送器等现场装置的模拟量的输入、输出信号，能产生有益的效果。附图说明图1、图2为本技术的IO模拟量输入及输出模块的原理框图； 图3为图1和图2中主CPU及外围电路原理示意图；图4为图1中模拟量输入电路具体线路原理示意图；图5为图1中模拟量输出电路具体线路原理示意图。具体实施方式以下结合附图和一个较隹的实施例对本技术作较详细的说明。参照图1和2，这是本技术的输入和输出电路的框图。模拟量输入1将信号传至信号放大2，经过模数转换3把差模转为共模，作为模数转换芯片MAX1270的输入，经过模数转换为数字量后，通过光藕传入CPU单片机4。单片机4收到数字量数据发送到DeviceNet网络5上。DeviceNet网络5上的数据收发，采用光藕隔离保护。参照图3，这是本技术主CPU电路。这里所述的主CPU指的是单片机4，在DeviceNet网络5上收到数据后，再通过并行口发到输出板上，经过光藕隔离数模芯片MAX525接收到CPU发送的数据，转换成模拟量后，经过运放LM348放大后，由模拟量输出7输出。拨盘SW用于测量电流和电压的切换。电源电路采用的方式是RC加场效应管的开关振荡，24V直流输入，通过变压器输出二路，是完全隔离的，一路5V为CPU供电；另一路是正负14V，+14V由7805变成5V，为输入电路供电。模拟量输入模块的运放输入前加滤波电路，参数选择精确，可以提供测量精度，使得模数转化的数据跳动很小。模拟量输出模块的输出范围由硬件来实现。参照图4，这是本技术的模拟量输入电路1的原理图。它包括四路输入电路、模数转换电路、光电隔离几部分。参照图5，这是本技术的模拟量输出电路7的原理图。它包括四路输出电路、数模转换电路和光藕隔离几部分。模拟量IO模块的研制在数字量IO模块的基础上进行的。基于模拟量模块的接线端子不多，尽量减小产品体积，模数、数模转换采用14点端子产品的外形。模拟量IO模块的输入、输出电路，需要正负12V的直流电源。在其它电源系统上改进的有在原来DC-DC变压器上增加一个绕组、三个抽头，利用自激振荡后通过滤波得到正负14V电源，5V芯片用电源通过78L05对+14V电源降压获得。模拟量IO模块采用的器件比数字量IO模块多，各个系统之间要求相互之间隔离。权利要求1.一种用于现场总线的IO模拟量模块，包括输入模块和输出模块，其特征在于所述的输入模块还包括模拟量输入电路〔1〕、信号放大电路〔2〕、AD转换电路〔3〕、单片机〔4〕和DeviceNet网络〔5〕；所述的输出模块还包括DeveiceNet网络〔5〕传输数据，单片机〔4〕、DA转换电路〔6〕、信号放大电路〔2〕、模拟量输出〔7〕；上述电路之间信号传递，按以上模拟量输入电路〔1〕开始，依次是信号放大电路〔2〕、AD转换电路〔3〕、单片机〔4〕、DeviceNet网络〔5〕、单片机〔4〕、DA转换电路〔6〕、信号放大电路〔2〕、到模拟量输出电路〔7〕输出；电源分别向单片机和输入、输出电路供电。2.如权利要求1所述的IO模拟量模块，其特征在于模拟量输入电路还包含四路输入电路、AD转换电路、光电隔离电路。3.如权利要求1所述的IO模拟量模块，其特征在于模拟量输出电路还包含四路输出电路、DA转换电路和光电隔离电路。4.如权利要求1所述的IO模拟量模块，其特征在于所述的单片机及其外围电路还包含单片机cpu和数据收发电路。专利摘要本技术涉及一种DeviceNet IO模拟量模块，属于现场总线
该模块包括模拟量输入电路、信号放大电路、AD转换电路、单片机、DeviceNet网络、DA转换电路、模拟量输出电路，上述电路的信号传递按照下述的流向进行，从模拟量输入电路依次到信号放大、AD转换、单片机、DeviceNet网络、单片机、DA转换、信号放大，最后有模拟量输出。该模块是在数字量IO模块的基础上发展起来，在电源设计上采用了开关电源，以降低功耗和实现隔离；该IO模拟量模块用于工业控制系统中的各种现场装置如传感器、按钮、指示灯、阀门、变送器的模拟量的输入、输出信号。文档编号G06F3/05GK2733451SQ200420023469公开日2005年10月12日 申请日期2004年6月7日 优先权日2004年6月7日专利技术者奚培锋 申请人:上海本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于现场总线的ＩＯ模拟量模块，包括输入模块和输出模块，其特征在于：所述的输入模块还包括模拟量输入电路［１］、信号放大电路［２］、ＡＤ转换电路［３］、单片机［４］和ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ网络［５］；所述的输出模块还包括ＤｅｖｅｉｃｅＮｅｔ网络［５］传输数据，单片机［４］、ＤＡ转换电路［６］、信号放大电路［２］、模拟量输出［７］；上述电路之间信号传递，按以上模拟量输入电路［１］开始，依次是信号放大电路［２］、ＡＤ转换电路［３］、单片机［４］、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ网络［５］、单片机［４］、ＤＡ转换电路［６］、信号放大电路［２］、到模拟量输出电路［７］输出；电源分别向单片机和输入、输出电路供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：奚培锋，
申请(专利权)人：上海电器科学研究所集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]