專利名稱：輸入與輸出復用端口及控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及端ロ復用領域，具體涉及ー種控制器及輸入與輸出復用端ロ及設置有該復用端ロ的控制器。
背景技術：
目前，控制產品不斷向高端化發(fā)展及種類多祥化發(fā)展。其中，控制產品的高端化發(fā)展具體包括端ロ的智能化程度、靈活性、通用性能的提升等，如現(xiàn)有的高電平與低電平開關量輸入、電壓型與電阻型模擬量輸入，高端大電流和橋輸出電路等類型端ロ可靈活編程配置的控制設備及具體的配置辦法；控制產品的種類多祥化發(fā)展則是根據(jù)不同典型的應用場合的應用需求開發(fā)多種類型供系統(tǒng)設計者進行選擇。上述兩種發(fā)展方向在市場潛カ方面是互為補充的關系，一方面，高端化的產品容易滿足復雜、高端的系統(tǒng)設計者對于防護等級、智能化等方面的需求，另ー方面多種可供選擇的產品更加容易切合不同應用需求，且便于靈活搭配，為用戶提供最佳的應用解決方案。 端ロ復用是控制產品高端化發(fā)展的重要組成部分，目前常見的一般有不同輸入類型或不同輸出類型端ロ的互相復用，如ΑΙ/DI復用，D0/PWM復用等其中，Al是指模擬信號輸入端 ロ(Analog Signal Input), DI 是指數(shù)字信號輸入端 ロ(Digital Signal Input),DO是指數(shù)字信號輸出端ロ(Digital Signal Output)，PWM是指脈沖寬度調制端ロ(Pulse WidthModulation)，但很少有輸入輸出端ロ復用相關的技術，因此在一定的程度上限制了控制產品本身靈活性的程度。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有技術的上述缺陷和不足，本發(fā)明的第一目的在于提供ー種有效的輸入與輸出復用端ロ，包括狀態(tài)采集単元，用于采集輸入與輸出復用端口外部的第一狀態(tài)信息及第ニ狀態(tài)信息；其中，所述第一狀態(tài)信息為所述復用端ロ用作輸出端ロ時的狀態(tài)，所述第一狀態(tài)信息包括開路狀態(tài)、對地短路狀態(tài)、對電源短路狀態(tài)；控制單元，用于接收所述狀態(tài)采集單元發(fā)送的第一狀態(tài)信息及第ニ狀態(tài)信息，井根據(jù)所述第二狀態(tài)信息確定所述復用端ロ用作輸入端ロ時的狀態(tài)；其中，所述復用端ロ用作輸入端ロ時的狀態(tài)包括開路狀態(tài)、對地短路狀態(tài)、對電源短路狀態(tài)。進ー步地，所述的輸入與輸出復用端ロ還包括驅動單元，用于接收所述控制単元的輸出信號，并對所述輸出信號進行功率放大。進ー步地，所述驅動單元為與所述輸入與輸出復用端口外部連接的接ロ単元。進ー步地，所述狀態(tài)采集單元與所述驅動単元集成設置或分離設置。進ー步地，所述第一狀態(tài)信息還包括正常狀態(tài)，所述正常狀態(tài)指所述控制單元的輸出信號與所述復用端ロ用作輸出端ロ時的狀態(tài)相同或相反；所述控制單元包括比較子單元，用于比較所述第一狀態(tài)信息與所述輸出信號；
故障診斷子単元，用于根據(jù)所述比較子単元的比較結果確定所述復用端ロ的健康狀態(tài)。為了克服現(xiàn)有技術的上述缺陷和不足，本發(fā)明的第二目的在于提供一種控制器，設置有上述任一種輸入與輸出復用端ロ。本發(fā)明輸入與輸出復用端ロ通過增加狀態(tài)采集單元對端ロ狀態(tài)數(shù)據(jù)采集以實現(xiàn)輸入與輸出端ロ的復用，能提升控制器的端ロ復用能力，具有結構簡單、實施方便等優(yōu)勢。


圖I為本發(fā)明輸入與輸出復用端ロ的實施例結構示意圖；
圖2為本發(fā)明輸入與輸出復用端ロ的實施例電路示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖I所示，本發(fā)明輸入與輸出復用端ロ實施例包括狀態(tài)采集單元1，用于采集輸入與輸出復用端口外部的第一狀態(tài)信息及第ニ狀態(tài)信息；其中，第一狀態(tài)信息為復用端ロ用作輸出端ロ時的狀態(tài)，第一狀態(tài)信息包括開路狀態(tài)、對地短路狀態(tài)、對電源短路狀態(tài)；控制單元3，用于接收狀態(tài)采集単元I發(fā)送的第一狀態(tài)信息及第ニ狀態(tài)信息，井根據(jù)第二狀態(tài)信息確定復用端ロ用作輸入端ロ時的狀態(tài)；其中，復用端ロ用作輸入端ロ時的狀態(tài)包括開路狀態(tài)、對地短路狀態(tài)、對電源短路狀態(tài)。以下對上述輸入與輸出復用端ロ實現(xiàn)復用的過程分情況闡述如下(I)圖I所示的端ロ結構實現(xiàn)DO (即輸出端ロ)與低電平有效DI (即輸入端ロ)的復用端ロ用作DO時，若端ロ對地短路，狀態(tài)采集單元I采集到第一狀態(tài)信息為對地短路的狀態(tài)，記為ST1，若端ロ對地開路，而采集到第一狀態(tài)信息為開路狀態(tài)，記為ST2，狀態(tài)采集単元I能夠準確區(qū)分狀態(tài)STl與ST2 ;該端ロ用作DI時，保持第一狀態(tài)信息不變，此時控制単元3只需判斷狀態(tài)采集単元I采集到第二狀態(tài)信息是STl還是ST2即可得知DI輸入的狀態(tài)是對地短路還是開路狀態(tài)，控制単元3對此時狀態(tài)變化的檢測，等價于實現(xiàn)了端ロ對輸入電平狀態(tài)的檢測，即實現(xiàn)了端ロ的低電平有效DI功能，進而圖I所示的端ロ結構實現(xiàn)了 DO與低電平有效DI的復用；(2)圖I所示的端ロ結構實現(xiàn)DO與高電平有效DI的復用端ロ用作DO輸出吋，若端ロ對電源短路，狀態(tài)采集單元I采集到第一狀態(tài)信息為對電源短路的狀態(tài)，記為ST3，若端ロ對地開路，而采集到第一狀態(tài)信息為開路狀態(tài)，記為ST2，狀態(tài)采集単元I能夠準確區(qū)分狀態(tài)ST3與ST2 ;則該端ロ用作DI時，保持第一狀態(tài)信息不變，此時控制單元3只需判斷狀態(tài)采集単元I采集到第二狀態(tài)信息是ST3還是ST2，即可得知DI輸入的狀態(tài)是對電源短路還是開路狀態(tài)，控制単元3對此時狀態(tài)變化的檢測，等價于實現(xiàn)了端ロ對輸入電平狀態(tài)的檢測，由此即實現(xiàn)了 DO與高電平有效DI的復用；
(3)對于狀態(tài)采集單元I能夠準確區(qū)分狀態(tài)STl與ST3且端ロ對電源短路時，狀態(tài)采集單元I采集到第一狀態(tài)信息為對電源短路的狀態(tài)ST3，對地短路時，采集到的第一狀態(tài)信息為對地短路狀態(tài)STl ;則該端ロ用作DI吋，控制單元3只需判斷狀態(tài)采集單元I采集到第二狀態(tài)/[目息是STl還是ST3,即可得知DI輸入的狀態(tài)是對電源短路還是對地短路狀態(tài)，由此同樣可以通過對不同ST的反饋值的判斷來準確獲取外部DI端ロ的狀態(tài)信息，即實現(xiàn)了 D0/DI復用?？梢岳斫獾氖?，對于輸出邏輯值IN為TRUE或FALSE的狀態(tài)時，狀態(tài)采集單元I除了上述能夠區(qū)分對地短路、開路、對電源短路三種情形中的兩種外，還可以對三種情形都能有效地區(qū)分。優(yōu)選地，輸入與輸出復用端ロ還包括驅動單元5，用于接收控制單元3的輸出信號IN，并對輸出信號IN進行功率放大，以達到可以驅動外部負載的需求。具體操作時，驅動単元5可以作為和輸入與輸出復用端口外部連接的接ロ単元?？梢岳斫獾氖?，狀態(tài)采集單 元I與驅動單元5是就功能層面進行劃分的，實際應用時候，二者可以集成在一個芯片上，即，狀態(tài)采集単元I與驅動單元5集成設置；當然，狀態(tài)采集単元I與驅動單元5也可以根據(jù)需要分離設置。優(yōu)選地，控制單元3除了上述功能還可以基于狀態(tài)采集單元I所反饋的第一狀態(tài)信息實現(xiàn)對復用端ロ用作DO端ロ時的故障診斷功能，如對于能夠準確識別正常狀態(tài)、開路狀態(tài)、對電源短路、對地短路的其中的一種或幾種的準確識別，則對應可實現(xiàn)對DO的對電源短路、對地短路、開路其中ー種或幾種故障的準確診斷，即比較輸出信號IN與第一狀態(tài)信息而獲取端ロ的健康狀態(tài)(詳見圖2的解釋說明),相應地,第一狀態(tài)信息還包括正常狀態(tài)，正常狀態(tài)指控制単元3的輸出信號與復用端ロ用作輸出端ロ時的狀態(tài)相同或相反(詳見表I及表2中正常狀態(tài)的例舉)；控制單元3包括比較子單元(圖未示)，用于比較第一狀態(tài)信息與輸出信號；故障診斷子単元(圖未示)，用于根據(jù)比較子單元的比較結果確定復用端ロ的健康狀態(tài)。如圖2所示，DO輸出的邏輯值IN與DO端ロ的物理狀態(tài)OUT存在如表I所示的映射關系，此時，通過在DO端口內部增加ー個端ロ狀態(tài)采集單元用于采集OUT的狀態(tài)或選擇具備端ロ狀態(tài)反饋信息ST的DO驅動芯片如BTS824等代替如圖2所示的晶體放大管T，即可獲取端ロ的第一狀態(tài)信息ST (也可以稱為狀態(tài)反饋信息)，若第一狀態(tài)信息ST與端ロ狀態(tài)物理值是相同的關系，則此三者之間的對應關系如表2所示表I DO邏輯值與物理值的映射關系
權利要求
1.一種輸入與輸出復用端口，其特征在于，包括 狀態(tài)采集單元(1)，用于采集輸入與輸出復用端口外部的第一狀態(tài)信息及第二狀態(tài)信息；其中，所述第一狀態(tài)信息為所述復用端口用作輸出端口時的狀態(tài)，所述第一狀態(tài)信息包括開路狀態(tài)、對地短路狀態(tài)、對電源短路狀態(tài)； 控制單元(3)，用于接收所述狀態(tài)采集單元(I)發(fā)送的第一狀態(tài)信息及第二狀態(tài)信息，并根據(jù)所述第二狀態(tài)信息確定所述復用端口用作輸入端口時的狀態(tài)；其中，所述復用端口用作輸入端口時的狀態(tài)包括開路狀態(tài)、對地短路狀態(tài)、對電源短路狀態(tài)。
2.根據(jù)權利要求I所述的輸入與輸出復用端口，其特征在于，還包括 驅動單元(5)，用于接收所述控制單元(3)的輸出信號，并對所述輸出信號進行功率放大。
3.根據(jù)權利要求2所述的輸入與輸出復用端口，其特征在于，所述驅動單元(5)為與所述輸入與輸出復用端口外部連接的接口單元。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的輸入與輸出復用端口，其特征在于，所述狀態(tài)采集單元(I)與所述驅動單元(5)集成設置或分離設置。
5.根據(jù)權利要求3所述的輸入與輸出復用端口，其特征在于， 所述第一狀態(tài)信息還包括正常狀態(tài)，所述正常狀態(tài)指所述控制單元(3)的輸出信號與所述復用端口用作輸出端口時的狀態(tài)相同或相反； 所述控制單元(3)包括 比較子單元，用于比較所述第一狀態(tài)信息與所述輸出信號； 故障診斷子單元，用于根據(jù)所述比較子單元的比較結果確定所述復用端口的健康狀態(tài)。
6.—種控制器，其特征在于，設置有如權利要求1-5中任一項所述的輸入與輸出復用端口。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種輸入與輸出復用端口及控制器，該輸入與輸出復用端口包括狀態(tài)采集單元，用于采集輸入與輸出復用端口外部的第一狀態(tài)信息及第二狀態(tài)信息；所述第一狀態(tài)信息為所述復用端口用作輸出端口時的狀態(tài)，所述第一狀態(tài)信息包括開路狀態(tài)、對地短路狀態(tài)、對電源短路狀態(tài)；控制單元，用于接收所述狀態(tài)采集單元發(fā)送的第一狀態(tài)信息及第二狀態(tài)信息，并根據(jù)所述第二狀態(tài)信息確定所述復用端口用作輸入端口時的狀態(tài)；其中，所述復用端口用作輸入端口時的狀態(tài)包括開路狀態(tài)、對地短路狀態(tài)、對電源短路狀態(tài)。本發(fā)明運用端口狀態(tài)信息與端口物理信息的映射關系實現(xiàn)輸入與輸出端口的復用，能提升控制器的端口復用能力，具有結構簡單、實施方便等優(yōu)勢。
文檔編號G05B19/04GK102809930SQ20121026516
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權日2012年7月27日
發(fā)明者周翔, 周繼輝, 鄧秋連 申請人:三一重工股份有限公司