一種多路數(shù)字量輸入輸出裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種多路數(shù)字量輸入輸出裝置，包括：用于控制數(shù)字量輸入輸出的微處理器；輸入端光電隔離模塊；至少兩路數(shù)字量輸入電路，該數(shù)字量輸入電路通過所述輸入端光電隔離模塊與所述微處理器連接；與所述微處理器連接，用于使所述微處理器復(fù)位的看門狗復(fù)位電路。本實(shí)用新型中，輸入端光電隔離模塊將干擾源和易受干擾的部分隔離開來，從而維持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性并保護(hù)互連設(shè)備?？撮T狗復(fù)位電路，一旦微處理器運(yùn)行出現(xiàn)故障，就強(qiáng)制對(duì)微處理器進(jìn)行硬件復(fù)位，使其重新處于可控狀態(tài)。因此，本實(shí)用新型使用的穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)輸出輸入的正確性都進(jìn)一步提高，并且價(jià)格可控，有利于工業(yè)化推廣利用。
【專利說明】一種多路數(shù)字量輸入輸出裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及數(shù)字量輸入輸出設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種多路數(shù)字量輸入輸出裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著自動(dòng)化程度的不斷提高，越來越多的領(lǐng)域采用自動(dòng)化控制來進(jìn)行本領(lǐng)域的工業(yè)控制。數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器或其他待測(cè)設(shè)備等模擬量或數(shù)字量被檢測(cè)單元自動(dòng)采集信息的過程。在絕大多數(shù)工業(yè)自動(dòng)化控制中都不可避免地會(huì)涉及數(shù)字量采集的問題，數(shù)字量信號(hào)采樣的準(zhǔn)確可靠性對(duì)于整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)能否正常穩(wěn)定可靠地工作，起著重要的作用。當(dāng)前，數(shù)字量信號(hào)采集電路的發(fā)展重點(diǎn)基本上集中在提高采集精度，增強(qiáng)抗干擾能力，降低功耗以及防腐蝕、沖擊、震動(dòng)等方面。
[0003]在實(shí)際的MCU (微控制單元)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于常常會(huì)受到來自外界的某些干擾，有可能造成程序跑飛而進(jìn)入死循環(huán)，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)并且不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到可控的工作狀態(tài)。指令技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境，這時(shí)系統(tǒng)完全癱瘓。如果操作者在場(chǎng)，就可以按下人工復(fù)位安鈕，強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位。但操作者往往不可能一直監(jiān)視著系統(tǒng)，也往往是在引起不良后果之后才進(jìn)行人工復(fù)位。
[0004]申請(qǐng)公布號(hào)為CN102467106A (申請(qǐng)?zhí)枮?01010544492.2)的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種PLC數(shù)字量輸入控制裝置及其控制方法，該裝置包括可編輯邏輯控制器PLC數(shù)字量輸入處理模塊和至少一路數(shù)字量輸入控制電路，所述PLC數(shù)字量輸入處理模塊與所述數(shù)字量輸入控制電路相連接，其中，所述數(shù)字量輸入控制電路包括第一數(shù)字量輸入電路和第二數(shù)字量輸入電路，所述第一數(shù)字量輸入電路和第二數(shù)字量輸入電路接受同一輸入端輸入的數(shù)字量，并對(duì)所述數(shù)字量進(jìn)行控制輸出；所述PLC數(shù)字量輸入處理模塊包括至少一個(gè)輸入故障檢測(cè)模塊，用于接收所述第一數(shù)字量輸入電路和第二數(shù)字量輸入電路控制輸出的數(shù)字量信號(hào)，并檢測(cè)所述數(shù)字量輸入控制電路是否出現(xiàn)故障，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果為是時(shí)，設(shè)置故障狀態(tài)告警信息。當(dāng)其中一路輸入電路發(fā)生故障生效時(shí)，還有另外一路輸入電路保證數(shù)字量的正常輸入，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)字量輸入的可靠性問題。但是，當(dāng)遇到異常情況，造成死機(jī)時(shí)，PLC無法進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位，無法使PLC重新正常工作。
[0005]申請(qǐng)公布號(hào)為CN103064318A (申請(qǐng)?zhí)枮?01310030565.X)的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了 一種自檢式數(shù)字量采集器，包括:微處理器、USB接口供電電路、數(shù)字量輸入接口和自檢測(cè)電路，所述的數(shù)字量輸入接口依次通過一個(gè)濾波電路、一個(gè)緩沖電路連接到微處理器，USB接口供電電路包括USB轉(zhuǎn)換模塊，USB轉(zhuǎn)換模塊一端連接到微處理器，另一端通過USB接口連接外端，所述的自檢測(cè)電路的輸入端連接到微處理器，輸出端通過一個(gè)單向?qū)娐愤B接到數(shù)字量輸入接口。雖然該技術(shù)方案能夠通過自檢測(cè)模塊迅速地檢測(cè)出數(shù)字量輸入端出現(xiàn)的故障，加快了維修速度，但是出現(xiàn)故障無法自動(dòng)復(fù)位，無法自動(dòng)重啟使采集器重新正常工作。實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型提供了一種多路數(shù)字量輸入輸出裝置，輸入端光電隔離模塊，將干擾源和易受干擾的部分隔離開來，看門狗復(fù)位電路，一旦微處理器運(yùn)行出現(xiàn)故障，會(huì)對(duì)強(qiáng)制對(duì)微處理器進(jìn)行硬件復(fù)位，使整個(gè)多路數(shù)字量輸入輸出裝置重新處于可控狀態(tài)。
[0007]—種多路數(shù)字量輸入輸出裝置，包括:
[0008]用于控制數(shù)字量輸入輸出的微處理器；
[0009]輸入端光電隔離模塊；
[0010]至少兩路數(shù)字量輸入電路，該數(shù)字量輸入電路通過所述輸入端光電隔離模塊與所述微處理器連接；
[0011]與所述微處理器連接，用于使所述微處理器復(fù)位的看門狗復(fù)位電路。
[0012]本實(shí)用新型中，輸入端光電隔離模塊，將干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使至少兩路數(shù)字量輸入電路與微處理器僅保持信號(hào)聯(lián)系，避免工業(yè)應(yīng)用環(huán)境中的瞬變脈沖影響，從而維持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性并保護(hù)互連設(shè)備。輸入端光電隔離模塊的主要優(yōu)點(diǎn)是:信號(hào)單向傳輸，完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無觸點(diǎn)，使用壽命長，傳輸效率高?？撮T狗復(fù)位電路，一旦微處理器運(yùn)行出現(xiàn)故障，就強(qiáng)制對(duì)微處理器進(jìn)行硬件復(fù)位，使整個(gè)多路數(shù)字量輸入輸出裝置重新處于可控狀態(tài)。如遇異常情況致使死機(jī)，看門狗復(fù)位電路會(huì)強(qiáng)制微處理器進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位，使其重新正常工作。
[0013]作為優(yōu)選，所述微處理器采用嵌入式微功耗智能芯片MSP430 (美國德州儀器)，一種16位具有精簡(jiǎn)指令集(RISC)的混合信號(hào)處理器，具有處理能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快、超低功耗等優(yōu)點(diǎn)。
[0014]作為優(yōu)選，所述至少兩路數(shù)字量輸入電路為8路脈沖信號(hào)輸入電路，脈沖信號(hào)是一種離散信號(hào)，波形之間在時(shí)間軸不連續(xù)(波形與波形之間有明顯的間隔)但具有一定的周期性。在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中，多種傳感器可以提供脈沖信號(hào)，如接近開關(guān)等，適用性廣。并且采用8路，方便擴(kuò)展和應(yīng)用。
[0015]作為優(yōu)選，所述多路數(shù)字量輸入輸出裝置，還包括:按鍵輸入模塊，所述按鍵輸入模塊通過所述輸入端光電隔離模塊與所述微處理器連接。按鍵輸入模塊可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和實(shí)際需要，向微處理器輸入數(shù)字量信號(hào)。進(jìn)一步優(yōu)選，所述按鍵輸入模塊包括8路工業(yè)按鍵，方便擴(kuò)展和應(yīng)用。
[0016]作為優(yōu)選，所述微處理器接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，防止掉電意外發(fā)生，減少不必要損失。進(jìn)一步優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊上接有穩(wěn)壓二極管，當(dāng)外部電壓出現(xiàn)波動(dòng)或者停電時(shí)，穩(wěn)壓二極管迅速截止，通知微處理器對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以備電壓恢復(fù)后重新初始化并恢復(fù)數(shù)據(jù)后運(yùn)行。
[0017]作為優(yōu)選，所述微處理器接有通信接口，該通信接口可采用物理接口 RS485，可組網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備數(shù)據(jù)交換，方便擴(kuò)展和工業(yè)控制。
[0018]作為優(yōu)選，所述微處理器通過輸出端光電隔離模塊連接有繼電器輸出模塊。該微處理器可以通過繼電器控制輸出，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制，并且，輸出端光電隔離模塊，當(dāng)對(duì)外圍繼電器操作時(shí)，可避免大電流對(duì)內(nèi)部電路的沖擊，從而維持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性并保護(hù)互連設(shè)備。進(jìn)一步優(yōu)選，所述繼電器輸出模塊為16路控制輸出，通過16路繼電器控制輸出，對(duì)應(yīng)于8路脈沖信號(hào)輸入電路和8路工業(yè)按鍵，方便擴(kuò)展和應(yīng)用。[0019]所述多路數(shù)字量輸入輸出裝置，還包括:電源模塊，為各部件供電。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0021]本實(shí)用新型多路數(shù)字量輸入輸出裝置，包括微處理器、輸入端光電隔離模塊、數(shù)字量輸入電路以及看門狗復(fù)位電路，其中，輸入端光電隔離模塊將干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使至少兩路數(shù)字量輸入電路與微處理器僅保持信號(hào)聯(lián)系，避免工業(yè)應(yīng)用環(huán)境中的瞬變脈沖影響，從而維持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性并保護(hù)互連設(shè)備。看門狗復(fù)位電路，一旦微處理器運(yùn)行出現(xiàn)故障，就強(qiáng)制對(duì)微處理器進(jìn)行硬件復(fù)位，使整個(gè)多路數(shù)字量輸入輸出裝置重新處于可控狀態(tài)。因此，本實(shí)用新型多路數(shù)字量輸入輸出裝置使用的穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)輸出輸入的正確性都進(jìn)一步提高，并且價(jià)格可控，有利于工業(yè)化推廣利用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0022]本實(shí)用新型多路數(shù)字量輸入輸出裝置，優(yōu)選技術(shù)方案中，還包括按鍵輸入模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通信接口、繼電器，進(jìn)一步提高本實(shí)用新型的性能以及進(jìn)一步方便其擴(kuò)展應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型多路數(shù)字量輸入輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型多路數(shù)字量輸入輸出裝置作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0025]如圖1所示，為本實(shí)用新型多路數(shù)字量輸入輸出裝置，包括:用于控制數(shù)字量輸入輸出的微處理器4 ;輸入端光電隔離模3 ;數(shù)字量輸入電路2，數(shù)字量輸入電路2通過輸入端光電隔離模塊3與微處理器4連接；與微處理器4連接，用于使微處理器4復(fù)位的看門狗復(fù)位電路7。微處理器4采用嵌入式微功耗智能芯片MSP430 (美國德州儀器)。數(shù)字量輸入電路2為8路高速脈沖信號(hào)輸入電路。多路數(shù)字量輸入輸出裝置還包括按鍵輸入模塊1，按鍵輸入模塊I也通過輸入端光電隔離模塊3與微處理器4連接。按鍵輸入模塊I包括8路工業(yè)按鍵。微處理器4接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊5。微處理器4接有通信接口 6，該通信接口 6可采用物理接口 RS485。微處理器4通過輸出端光電隔離模塊8連接有16路繼電器輸出模塊9。該多路數(shù)字量輸入輸出裝置還包括:電源模塊，為各部件供電。
[0026]8路高速脈沖信號(hào)輸入電路采用中斷功能，可以快速檢測(cè)最多8路數(shù)字量脈沖信號(hào)，速度最高可達(dá)到2MHZ，無丟失脈沖。按鍵輸入模塊I可最多支持8路按鍵同時(shí)操作，微處理器4檢測(cè)到按鍵輸入后，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)傳輸、報(bào)警提示等功能。
[0027]輸入端光電隔離模3和輸出端光電隔離模塊8均主要用來隔離外部按鍵信號(hào)、高速脈沖信號(hào)、繼電器輸出信號(hào)與內(nèi)部微處理器4及相關(guān)的外圍電路，使其僅保持信號(hào)聯(lián)系，維持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性并保護(hù)互連設(shè)備。防止外部大電流沖擊造成的多路數(shù)字量輸入輸出裝置不穩(wěn)定，尤其是對(duì)外圍繼電器操作時(shí)，大電流對(duì)電路的沖擊是難免的。
[0028]看門狗復(fù)位電路7采用復(fù)位芯片MAX706，其復(fù)位管腳與微處理器4的復(fù)位腳相連，喂狗管腳與微處理器4的一個(gè)IO 口連接，微處理器4在正常工作時(shí)對(duì)MAX706每隔IS進(jìn)行一次喂狗操作，如遇異常情況致使軟死機(jī)，復(fù)位芯片MAX706會(huì)強(qiáng)制微處理器4進(jìn)行復(fù)位，使其重新正常工作。
[0029]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊5采用18V穩(wěn)壓二極管設(shè)計(jì)，當(dāng)外部電壓出現(xiàn)波動(dòng)或者停電時(shí)，穩(wěn)壓二極管迅速截止，通知微處理器4對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以備電壓恢復(fù)后重新初始化并恢復(fù)數(shù)據(jù)后運(yùn)行。
[0030]通信可采用工業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn)MODBUS總線協(xié)議，采用標(biāo)準(zhǔn)的M0DBUSRTU格式。通信接口 6中使用雙485芯片，一路用來備用，另一路可與外部設(shè)備構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)，可通信控制繼電器輸出模塊的通斷，從而達(dá)到同時(shí)控制外部一個(gè)或多個(gè)設(shè)備的目的。
[0031]16路繼電器輸出模塊9等集成在一塊電路板上，自帶JTAG燒寫口，可方便對(duì)電路板進(jìn)行燒寫操作。
[0032]以上所述的【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本實(shí)用新型的最優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充和等同替換等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多路數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于，包括: 用于控制數(shù)字量輸入輸出的微處理器； 輸入端光電隔離模塊； 至少兩路數(shù)字量輸入電路，該數(shù)字量輸入電路通過所述輸入端光電隔離模塊與所述微處理器連接； 與所述微處理器連接，用于使所述微處理器復(fù)位的看門狗復(fù)位電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于，所述至少兩路數(shù)字量輸入電路為8路脈沖信號(hào)輸入電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于，還包括:按鍵輸入模塊，所述按鍵輸入模塊通過所述輸入端光電隔離模塊與所述微處理器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多路數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于，所述按鍵輸入模塊包括8路工業(yè)按鍵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于，所述微處理器接有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多路數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊上接有穩(wěn)壓二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于，所述微處理器接有通信接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路數(shù)字量輸入輸出裝置，其特征在于，所述微處理器通過輸出端光電隔離模塊連接有繼電器輸出模塊。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK203587997SQ201320617075
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】鄭東, 何智劍, 肖若發(fā), 周盧 申請(qǐng)人:杭州開源電腦技術(shù)有限公司