本发明专利技术属于工业现场控制装置设计领域，公开了一种国产化的模拟量输入输出装置及模拟量输入输出方法，输入输出装置包括主控模块、高精度模拟量采集模块、高精度电流输出模块、通信模块、存储模块、供电模块、通道指示模块。主控模块包括GD32F407芯片、晶振电路和复位电路；高精度模拟量采集模块包括单向光耦隔离模块、AD采集模块、电压电流选择模块、PT100采集模块；高精度电流输出模块包括电流输出模块、双向光耦隔离模块。该输入输出装置能够高效、稳定的采集和输出旋转机械工业现场的模拟量工艺参数，可以解决现有技术中采用PLC、DCS等工控产品引起的应用受限、价格高、可靠性低、以及稳定性差等技术问题。及稳定性差等技术问题。及稳定性差等技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种国产化的模拟量输入输出装置及模拟量输入输出方法
[0001]本专利技术属于工业现场控制装置设计领域，涉及旋转机械工业现场工艺参数采集和输出装置设计技术，具体涉及一种国产化的模拟量输入输出装置及模拟量输入输出方法。
技术介绍
[0002]旋转机械监控系统是旋转机械稳定运行的关键配套系统，主要负责完成泵阀等设备的启停控制，以及管道压力、流量、温度、液位等工艺参数的精确采集和自动控制。由于采集的工艺参数大多为模拟量数据，旋转机械监控系统对模拟量采集及输出控制的需求较多，且对采集和输出精度有着较高的要求。
[0003]目前，旋转机械监控系统通常采用PLC、DCS等工控产品完成模拟量采集输出控制，但是PLC、DCS等工控产品大多采用国外成熟产品或国内嵌入式主控芯片的国产模块，存在应用受限、价格高、可靠性及稳定性有待验证等问题。
[0004]因此，有必要针对这一问题研制出一种自主化模拟量输入输出装置，通过在关键部位采用国产化设计，以解决应用受限、价格高、可靠性和稳定性不确定等问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种国产化的模拟量输入输出装置及模拟量输入输出方法，该输入输出装置及方法能够高效、稳定的采集和输出旋转机械工业现场的模拟量工艺参数，可以解决现有技术中采用PLC、DCS等工控产品引起的应用受限、价格高、可靠性和稳定性不确定等技术问题。
[0006]实现专利技术目的的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种国产化的模拟量输入输出装置，模拟量输入输出装置包括主控模块、高精度模拟量采集模块、高精度电流输出模块。
[0008]主控模块包括GD32F407芯片，且GD32F407芯片上连接有晶振电路和复位电路，GD32F407芯片用于对接收的被控设备的模拟量信号进行故障诊断并输出电流信号。
[0009]高精度模拟量采集模块包括单向光耦隔离模块、AD采集模块、电压电流选择模块、PT100采集模块。AD采集模块一端经电压电流选择模块与被控设备连接，另一端经单向光耦隔离模块与GD32F407芯片连接，AD采集模块用于实时采集被控设备的模拟量信号并输出给GD32F407芯片。PT100采集模块一端与被控设备连接，另一端经单向光耦隔离模块与GD32F407芯片连接，PT100采集模块用于实时采集被控设备和环境的模拟量温度信号并输出给GD32F407芯片。
[0010]高精度电流输出模块包括电流输出模块、双向光耦隔离模块，电流输出模块一端经双向光耦隔离模块与GD32F407芯片连接，另一端与被控设备连接，电流输出模块经GD32F407芯片输出电流信号。
[0011]进一步地，高精度模拟量采集模块还包括基准电压模块，基准电压模块与AD采集模块连接。
[0012]更进一步地，单向光耦隔离模块经SPI通信总线与GD32F407芯片连接。
[0013]进一步地，高精度电流输出模块还包括散热模块，散热模块与电流输出模块连接。
[0014]在一个改进的实施例中，模拟量输入输出装置还包括与主控模块连接的通信模块、存储模块、供电模块、通道指示模块。
[0015]进一步地，通道指示模块包括PCB面板灯模块、GPIO控制模块，PCB面板灯模块经GPIO控制模块与GD32F407芯片连接。
[0016]进一步地，通信模块与GD32F407芯片连接，包括CAN通信模块、RS485通信模块、以及以太网通信模块。
[0017]进一步地，存储模块包括EEPROM存储模块、SD卡存储模块、以及FLASH存储芯片。
[0018]进一步地，供电模块包括电源保护模块、3.3V输出模块，电源保护模块与3.3V输出模块之间并联有主控供电隔离模块、通信供电隔离模块、采集供电隔离模块，且采集供电隔离模块还经24V输出控制模块与GD32F407芯片连接。
[0019]第二方面，本专利技术提供了一种模拟量输入输出方法，采用上述第一方面中的模拟量输入输出装置对被控设备的模拟量信号输入输出进行控制，所述方法包括：
[0020]上电后初始化模拟量输入输出装置；
[0021]GD32F407芯片获取AD采集模块采集被控设备的工艺参数模拟量数据；
[0022]GD32F407芯片获取PT100采集模块采集的被控设备和环境的模拟量温度数据；
[0023]检测GD32F407芯片是否接到通信请求，并依照通信请求的通信方式和通信协议返回相应指令应答帧；
[0024]依照通信方式进行的数据交互，存储工艺参数模拟量数据和温度模拟量数据；
[0025]所述GD32F407芯片依据工艺参数模拟量数据和温度模拟量数据进行处理及故障诊断，并依据诊断结果输出电流信号。
[0026]与现有技术相比，本专利技术采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：上述模拟量输入输出装置能够应用在旋转机械工业现场中，以采集被控设备模拟量类型的工艺参数，例如：可以对工业现场管道压力、流量、温度、液位等工艺模拟量参数进行高精度高速同步采集和电流信号控制被控设备的高精度驱动，同时还提供了隔离的模拟量采集控制和工业通信机制。
[0027]经实验室测试，该模拟量输入输出装置具备较好的可靠性和适用性，能够满足旋转机械现场的实际需求。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图。
[0029]图1是本专利技术实施例提供的国产化的模拟量输入输出装置的总体结构示意图；
[0030]图2是本专利技术实施例提供的主控模块的示意图；
[0031]图3是本专利技术实施例提供的模拟量采集模块的示意图；
[0032]图4是本专利技术实施例提供的电流输出模块的示意图；
[0033]图5是本专利技术实施例提供的通道指示模块的示意图；
[0034]图6是本专利技术实施例提供的通信模块的示意图；
[0035]图7是本专利技术实施例提供的存储模块的示意图；
[0036]图8是本专利技术实施例提供的供电模块的示意图；
[0037]图9是本专利技术实施例提供的模拟量信号输入输出控制过程的流程图；
[0038]其中，1、主控模块；2、高精度模拟量采集模块；3、高精度电流输出模块；4、通信模块；5、存储模块；6、通道指示模块；7、供电模块；8、GD32F407芯片；9、晶振电路；10、复位电路；11、SPI通信总线；12、单向光耦隔离模块；13、AD采集模块；14、电压电流选择模块；15、PT100采集模块；16、基准电压模块；17、双向光耦隔离模块；18、电流输出模块；19、散热模块；20、GPIO控制模块；21、PCB面板灯模块；22、CAN通信模块；23、RS485通信模块；24、以太网通信模块；25、EE本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种国产化的模拟量输入输出装置，其特征在于，模拟量输入输出装置包括主控模块(1)、高精度模拟量采集模块(2)、高精度电流输出模块(3)；所述主控模块(1)包括GD32F407芯片(8)，且所述GD32F407芯片(8)上连接有晶振电路(9)和复位电路(10)，所述GD32F407芯片(8)用于对接收的模拟量信号进行故障诊断并输出电流信号；所述高精度模拟量采集模块(2)包括单向光耦隔离模块(12)、AD采集模块(13)、电压电流选择模块(14)、PT100采集模块(15)；所述AD采集模块(13)一端经所述电压电流选择模块(14)与被控设备连接，另一端经所述单向光耦隔离模块(12)与所述GD32F407芯片(8)连接，所述AD采集模块(13)用于实时采集被控设备的模拟量信号并输出给所述GD32F407芯片(8)；所述PT100采集模块(15)一端与所述被控设备连接，另一端经所述单向光耦隔离模块(12)与所述GD32F407芯片(8)连接，所述PT100采集模块(15)用于实时采集所述被控设备和环境的模拟量温度信号并输出给所述GD32F407芯片(8)；所述高精度电流输出模块(3)包括电流输出模块(18)、双向光耦隔离模块(17)，所述电流输出模块(18)一端经所述双向光耦隔离模块(17)与所述GD32F407芯片(8)连接，另一端与所述被控设备连接，所述电流输出模块(18)经所述GD32F407芯片(8)输出电流信号。2.根据权利要求1所述的国产化的模拟量输入输出装置，其特征在于，所述高精度模拟量采集模块(2)还包括基准电压模块(16)，所述基准电压模块(16)与所述AD采集模块(13)连接。3.根据权利要求1或2所述的国产化的模拟量输入输出装置，其特征在于，所述单向光耦隔离模块(12)经SPI通信总线(11)与所述GD32F407芯片(8)连接。4.根据权利要求1所述的国产化的模拟量输入输出装置，其特征在于，所述高精度电流输出模块(3)还包括散热模块(19)，所述散热模块(19)与所述电流输出模块(18)连接。5.根据权利要求1所述的国产化的模拟量输入输出装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王麟，马常松，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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