多功能多通道数据采集现场控制器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种多功能多通道数据采集现场控制器，由主控CPU卡和采集模块连接组成，其中，采集模块包括：FPGA芯片、复数路A/D输入电路、温度补偿电路、复数路D/A输出电路、复数路继电器输出电路、复数路数字量输入电路及复数路定时/计数器电路，所述复数路A/D输入电路、温度补偿电路、复数路D/A输出电路、复数路继电器输出电路、复数路数字量输入电路及复数路定时/计数器电路分别电性连接至FPGA芯片。本实用新型专利技术的多功能多通道数据采集现场控制器可以提供多路模拟量输入通道，并具有针对热电耦应用的独立的温度补偿电路，还具有多路模拟量输出通道可以同时进行电压和电流的输出，具有多路继电器输出，具有多路数字输入及多路计数器输入输出。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种现场控制器，尤其涉及一种多功能多通道数据采集现场控制O
技术介绍
目前伴随着智能测控技术的发展，各种行业应用领域(如化工、石化、机械、冶金、 船舶、环境处理及建筑)对智能测控技术的应用要求具有越来越大的相似性。智能测控技术中所应用的现场控制器，通常主要由主控CPU卡和采集模块连接组成，采集模块负责采集对应被控设备的控制参数及向被控设备发送控制指令。目前市面上较为常见的现场控制器，主要为针对特定设备或应用设计，其数据采集的规格较为单一，数据采集通道较少，实现的功能也较单一，不能满足各种现场的采集和控制需求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可以多功能多通道采集数据的现场控制器，满足各种现场的采集和控制需求。本技术提供一种多功能多通道数据采集现场控制器，由主控CPU卡和采集模块连接组成，其中，采集模块包括=FPGA芯片、复数路A/D输入电路、温度补偿电路、复数路 D/A输出电路、复数路继电器输出电路、复数路数字量输入电路及复数路定时/计数器电路，所述复数路A/D输入电路、温度补偿电路、复数路D/A输出电路、复数路继电器输出电路、复数路数字量输入电路及复数路定时/计数器电路分别电性连接至FPGA芯片。其中，所述复数路A/D输入电路的数字端经由光电隔离电路连接至FPGA芯片。其中，所述温度补偿电路的数字端经由光电隔离电路连接至FPGA芯片。其中，所述复数路D/A输出电路的数字端经由光电隔离电路连接至FPGA芯片。其中，所述复数路继电器输出电路的数字端经由光电隔离电路连接至FPGA芯片。其中，所述复数路数字量输入电路的数字端经由光电隔离电路连接至FPGA芯片。其中，所述主控CPU卡通过PC/104工业控制扩展总线与采集模块电性连接。本技术的有益效果本技术的多功能多通道数据采集现场控制器可以提供多量程多变量信号多路模拟量的输入通道，并具有针对热电耦应用的独立的温度补偿电路，还具有多路模拟量输出通道可以同时进行电压和电流的输出，具有多路继电器输出， 具有多路数字输入及多路计数器输入输出，可灵活方便的实现多种现场数据采集和控制功能。为了能更进一步了解本技术的特征以及
技术实现思路
，请参阅以下有关本技术的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本技术加以限制。以下结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其他有益效果显而易见。附图中，附图说明图1为本技术多功能多通道数据采集现场控制器的结构示意图；图2为本技术多功能多通道数据采集现场控制器的A/D输入电路的接线端子连接电压信号源的电路图；图3为本技术多功能多通道数据采集现场控制器的A/D输入电路的接线端子连接电流信号源的电路图；图4为本技术多功能多通道数据采集现场控制器的数字量输入电路的接线端子连接输入信号的电路图；图5为本技术多功能多通道数据采集现场控制器的D/A输出电路的接线端子连接负载的电路图；图6为本技术多功能多通道数据采集现场控制器的继电器输出电路的输出逻辑图。具体实施方式为更进一步阐述本技术所采取的技术手段及其效果，以下结合本技术的优选实施例及其附图进行详细描述。如图1所示，本技术提供的多功能多通道数据采集现场控制器由主控CPU卡1 和采集模块2连接组成，其中，采集模块2包括FPGA(现场可编程门阵列)芯片3、复数路 A/D输入电路4、温度补偿电路5、复数路D/A输出电路6、复数路继电器输出电路7、复数路数字量输入电路8及复数路定时/计数器电路9，所述复数路A/D输入电路4、温度补偿电路5、复数路D/A输出电路6、复数路继电器输出电路7、复数路数字量输入电路8及复数路定时/计数器电路9分别电性连接至FPGA芯片3。用户可以对FPGA芯片3按照实际需求进行适应性的编程设计，可以使该技术的现场控制器同时适用于化工、石化、机械、冶金、船舶、环境处理及建筑等各种行业领域现场的采集和控制，具有较为理想的性价比及较为广泛的适用性。系统高度智能化，全部时序均由系统内部的FPGA芯片3匹配，特别是对模拟量的A/D转换采用自动扫描和存储，只需像操作一般I/O —样简单来读取转换结果，使得用户编程和应用更为简单。在本技术的较佳实施方式中，主控CPU卡1通过PC/104工业控制扩展总线与采集模块2电性连接；A/D输入电路4为17路，其数字端经由光电隔离电路连接至FPGA芯片3 ；温度补偿电路5的数字端经由光电隔离电路连接至FPGA芯片3 ；D/A输出电路6为6 路，其数字端经由光电隔离电路连接至FPGA芯片3 ；继电器输出电路7为16路，其数字端经由光电隔离电路连接至FPGA芯片3 ；数字量输入电路8为M路，其数字端经由光电隔离电路连接至FPGA芯片3。本技术中与FPGA芯片3相连的各种电路都为本领域技术人员所熟知，因此在此不再赘述其具体结构。以下具体说明如何应用本技术实现多功能多通道数据采集的功能。如图2及图3所示，图2为本技术的A/D输入电路的接线端子连接电压信号源的电路图，图3为本技术的A/D输入电路的接线端子连接电流信号源的电路图。17路A/D输入电路4通过接线端子31 (i = 0-16)连接电压信号源312或电流信号源314，从而接收现场的电压或电流信号的输入。17路模拟的输入端都为差动输入，并在数字端采用光电隔离，可直接输入差动、单端、单极性、双极性信号，采用自动扫描的转换方式，转换时间约30us/每路，当输入0-20mV的电压信号时，则转换时间为IOOus/每路；当输入0_20mA 的电流信号时，则按如图3所示需要连接电阻。本技术可提供多达17路数字隔离、全差动、多规格模拟量输入通道，支持多量程多变量信号多路模拟量的输入。结合可调节的电位器，17路A/D输入电路4可设置为不同量程不同精度来使用，从而方便用户。温度补偿电路5为针对热电偶应用的独立1路冷端温度补偿传感器，可与A/D输入电路4结合使用。如图4所示，其为本技术多功能多通道数据采集现场控制器的数字量输入电路的接线端子连接输入信号的电路图。M路数字量输入电路8通过接线端子32 (i =0-23) 接收输入信号，由外接的MV电源322供电，输入信号为高电平时，输入值为1，输入信号为低电平时，输入值为0，输入值经光电隔离后再经门控信号(TTL)缓冲模块3M缓冲。如图5所示，其为本技术多功能多通道数据采集现场控制器的D/A输出电路的接线端子连接负载的电路图。按照用户需要，6路D/A输出电路6的接线端子34 (i = 0-5) 可以连接不同的负载，如电压负载342及电流负载344。6路D/A输出电路6刷新时间可以为15us/每路，用户可根据需要在每路接入不同的负载，实现控制功能。如图6所示，其为本技术多功能多通道数据采集现场控制器的继电器输出电路的输出逻辑图。16路继电器输出电路7通过接线端子35 (i =0-1 连接外部负载。继电器输出电路7主要包括继电器352、达林顿驱动模块邪4及门控信号(TTL)驱动模块356， 达林顿驱动模块邪4及门控信号(TTL)驱动模块356之间采用光电隔离。用户可用常开触点控制外部负载，驱动信号为0时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多功能多通道数据采集现场控制器，由主控ＣＰＵ卡和采集模块连接组成，其特征在于，所述采集模块包括：ＦＰＧＡ芯片、复数路Ａ／Ｄ输入电路、温度补偿电路、复数路Ｄ／Ａ输出电路、复数路继电器输出电路、复数路数字量输入电路及复数路定时／计数器电路，所述复数路Ａ／Ｄ输入电路、温度补偿电路、复数路Ｄ／Ａ输出电路、复数路继电器输出电路、复数路数字量输入电路及复数路定时／计数器电路分别电性连接至ＦＰＧＡ芯片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段梦生，
申请(专利权)人：深圳市华邦德科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94