一种数字量输出装置的制作方法

1.本实用新型涉及数字量输出技术领域，尤指一种数字量输出装置。


背景技术：

2.数字量输出模块是一种可以受pcl或者工控机远程控制的数字量输出装置，在各种工业控制设备中有着广泛的应用。
3.确保数字量输出模块的稳定性、可靠性，需要做到输出隔离、过流过压防护、输出状态监测等安全措施。现有数字量输出模块的开关模式主要有：功率mos管、继电器(触点式)。功率mos管开关，反应速度快，但无法应对输出电流较大的情况的过流防护。继电器开关，输出电流大，但是不能实现输出过流防护，反应速度稍慢。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种数字量输出装置，可以实现具有过流保护和反馈的数字量输出模块应用于工业领域中。
5.本实用新型提供的技术方案如下：
6.本实用新型提供一种数字量输出装置，包括：
7.通信模块，用于接收工控机传输的控制信号；
8.微处理器，通过总线与所述通信模块连接，用接收所述控制信号，并传输所述控制信号至数字量输出模块；
9.所述数字量输出模块，与所述微处理器连接，用于接收所述控制信号并反馈过流状态信号至所述微处理器；
10.所述数字量输出模块包括多个数字量输出通道，每个所述数字量输出通道用于输出对应的过流状态信号；
11.所述微处理器，还用于转发所述过流状态信号至所述通信模块；
12.所述通信模块，还用于传输所述过流状态信号至所述工控机。
13.进一步优选地，所述数字量输出模块包括：
14.数字量输出芯片，所述数字量输出芯片包括多个数字量输出端口，每个所述数字量输出端口与所述微处理器中对应的数字量输入端口连接，用于将过流过温保护后的过流状态信号反馈至所述微处理器；
15.滤波电路，包括设置于所述多个数字量输出端口的滤波电路、设置于所述数字量输出芯片的电源端口的滤波电路、设置于所述数字量输出芯片的数字量输入端口的滤波电路，用于滤除杂波。
16.进一步优选地，所述通信模块包括：
17.ethercat通信电路，包括ethercat通信芯片，所述ethercat通信芯片通过并行总线与所述微处理器连接，用于通过工业以太网传输信号。
18.进一步优选地，所述通信模块，还包括：
19.can通信电路，包括can通信芯片，所述can通信芯片与所述微处理器连接，用于在传输信号时进行信号隔离和过温保护。
20.进一步优选地，所述can通信芯片包括siti芯片，所述siti芯片包括3.3v电压端口和5v电压端口。
21.进一步优选地，所述微处理器包括：stm32芯片；
22.所述stm32芯片的并行总线端口，通过并行总线与所述ethercat通信芯片连接；
23.所述stm32芯片的第一spi串行总线端口，通过第一spi串行总线与所述can通信芯片连接；
24.所述stm32芯片的第二spi串行总线端口，通过第二spi串行总线与所述数字量输出芯片连接。
25.进一步优选地，还包括：电源模块，与所述通信模块、所述微处理器、所述数字量输出模块连接，用于为所述通信模块、所述微处理器和所述数字量输出模块提供电源。
26.进一步优选地，所述电源模块，包括：开关电压调节器、正隔离芯片；
27.所述正隔离芯片，通过所述开关电压调节器与直流外接电源连接，用于输入24v的直流电压，并输出3.3v和5.5v的交流电压。
28.本实用新型提供的一种数字量输出装置，具有以下有益效果：
29.本实用新型提供的数字量输出装置是一种具有过流保护和反馈的数字量输出模块，在工业应用中具有重要的安全意义，其不仅能在过流时自我保护，还能将过流状态反馈给plc或工控机进而做进一步的处理(如停止电机运行等)，防止安全事故的发生。
附图说明
30.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种数字量输出装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
31.图1是本实用新型中一种数字量输出装置的示意图；
32.图2是本实用新型中一种数字量输出装置的示意图；
33.图3是本实用新型中数字量输出电路的示意图；
34.图4是本实用新型中ethercat通信电路的示意图；
35.图5是本实用新型中can通信电路的示意图；
36.图6是本实用新型中微处理器的示意图；
37.图7是本实用新型中电源模块的示意图。
具体实施方式
38.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本技术。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
39.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
40.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
41.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
42.另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
43.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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他的附图，并获得其他的实施方式。
44.实施例一
45.本实用新型的一个实施例，如图1所示，本实用新型提供一种数字量输出装置，包括：
46.通信模块100，用于接收工控机传输的控制信号。
47.微处理器200，通过总线与所述通信模块100连接，用接收所述控制信号，并传输所述控制信号至数字量输出模块300。
48.所述数字量输出模块300，与所述微处理器200连接，用于接收所述控制信号并反馈过流状态信号至所述微处理器200。
49.所述数字量输出模块300包括多个数字量输出通道，每个所述数字量输出通道用于输出对应的过流状态信号。
50.所述微处理器200，还用于转发所述过流状态信号至所述通信模块。
51.所述通信模块100，还用于传输所述过流状态信号至所述工控机。
52.在本实施例中，本装置具有过流保护和反馈的数字量输出模块在工业应用中具有重要的安全意义。其不仅能在过流时自我保护，还能将过流状态反馈给plc或工控机进而做进一步的处理(如停止电机运行等)，防止安全事故的发生。
53.实施例二
54.基于上述实施例，在本实施例中与上述实施例相同的部分就不一一赘述了，本实施例提供一种数字量输出装置，如图2～7所示，具体包括：
55.所述数字量输出模块300包括：
56.数字量输出芯片，所述数字量输出芯片包括多个数字量输出端口，每个所述数字量输出端口与所述微处理器中对应的数字量输入端口连接，用于将过流过温保护后的过流状态信号反馈至所述微处理器。
57.滤波电路，包括设置于所述多个数字量输出端口的滤波电路、设置于所述数字量输出芯片的电源端口的滤波电路、设置于所述数字量输出芯片的数字量输入端口的滤波电路，用于滤除杂波。
58.示例性的，如图3所示，数字量输出芯片(u3)包括多个数字量输出端口(do3_1_j～do3_8_j)对应于图2的数字量输出(1～8)。
59.在本实施例中，数字量输出芯片采用st公司的型号1为vni8200xp芯片，该芯片最大工作电压45v——是一款集成8路数字量输出，每路输出电流为0.7a，集成过流过温保护功能，可通过spi串行总线与mcu通信。
60.在本实施例中，滤波电路是通过电容(c13～c14)对3.3v电压进行滤波，通过电容(c15～c17)对另一3.3v电压进行滤波，还通过电容(c18～c25)对数字量输出端口的电压进行滤波。
61.优选地，所述通信模块包括：
62.ethercat通信电路，包括ethercat通信芯片，所述ethercat通信芯片通过并行总线与所述微处理器连接，用于通过工业以太网传输信号。
63.示例性的，如图4所示，ethercat通信芯片采用台湾亚信公司的ax58100ethercat slave controller芯片，该芯片是一个具有2/3端口的ethercat从站专用芯片、内部集成了两个phy(物理层由两部分组成，即phy(physical layer，物理层)和传输器。)，可通过并行总线或者spi串行总线与mcu连接，本方案中采用接线较少的spi串行总线。
64.优选地，所述通信模块，还包括：
65.can通信电路，包括can通信芯片，所述can通信芯片与所述微处理器连接，用于在传输信号时进行信号隔离和过温保护。
66.优选地，所述can通信芯片包括siti芯片，所述siti芯片包括3.3v电压端口和5v电压端口。
67.示例性的，如图5所示，can通信芯片采用江苏芯力特电子的电容隔离式can收发器sit1050iso芯片，该芯片i/o电压兼容3.3v和5v mcu，隔离耐压2500v，传输速率可达到1mbps，内置过温保护。
68.优选地，所述微处理器包括：stm32芯片。
69.具体的，如图6所示，mcu选用st公司的stm32f407芯片，该芯片最大主频168mhz，通过并行总线和ethercat芯片通信、通过spi与数字输出芯片通信、集成can控制器。
70.所述stm32芯片的并行总线端口，通过并行总线与所述ethercat通信芯片连接；
71.所述stm32芯片的第一spi串行总线端口，通过第一spi串行总线与所述can通信芯片连接。
72.所述stm32芯片的第二spi串行总线端口，通过第二spi串行总线与所述数字量输出芯片连接。
73.示例性的，如图6所示，所述stm32芯片的并行总线端口，通过并行总线与所述ethercat通信芯片连接。
74.所述stm32芯片的第一spi串行总线端口(pb8/can_rx，pb9/can_tx)，通过第一spi串行总线与所述can通信芯片连接。
75.所述stm32芯片的第二spi串行总线端口(do3_1_j～do3_8_j)，通过第二spi串行总线与所述数字量输出芯片连接。
76.在本实施例中，微处理器的端口(pb5/spi3_mo_j，pb3/spi3_sck_j，pb6/do3_nss_j，pb4/spi3_mi_j)分别与数字量输出芯片的端口(pb5/spi3_mo_j，pb3/spi3_sck_j，pb6/do3_nss_j，pb4/spi3_mi_j)连接。
77.优选地，还包括：电源模块，与所述通信模块、所述微处理器、所述数字量输出模块
连接，用于为所述通信模块、所述微处理器和所述数字量输出模块提供电源。
78.优选地，所述电源模块，包括：开关电压调节器、正隔离芯片；
79.所述正隔离芯片，通过所述开关电压调节器与直流外接电源连接，用于输入24v的直流电压，并输出3.3v和5.5v的交流电压。
80.示例性的，如图7所示，电源系统的整个系统采用dc 24v供电，通过降压型电源管理单片集成电路的开关电压调节器(lm2596)得到dc 5v电压，再通过正隔离dcdc模块(u6)得到dc 3.3v电压，由此构成了整个电源系统，实现内部控制芯片和外部接口电源隔离。
81.本实用新型提供的数字量输出装置是一种具有过流保护和反馈的数字量输出模块，在工业应用中具有重要的安全意义，其不仅能在过流时自我保护，还能将过流状态反馈给plc或工控机进而做进一步的处理(如停止电机运行等)，防止安全事故的发生。
82.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。
83.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
84.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
85.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，示例性的，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
86.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
87.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
88.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。