CN110471331A - 一种输入输出板卡及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种输入输出板卡，该输入输出板卡上表面上自左到右依次安装有J1连接器、处理电路模块、保护电路模块、第一光耦隔离电路、CPLD、单片机、CAN收发器、第二光耦隔离电路、驱动电路、功率器件、J2连接器；J1连接器上设置有若干数字量输入信号通道和若干数字量输出信号通道，若干数字量输入信号通道与处理电路模块和保护电路模块电连接，处理电路模块和保护电路模块分别与第一光耦隔离电路电连接；第一光耦隔离电路与CPLD电连接；CPLD与单片机电连接，单片机与CAN收发器电连接，CAN收发器与设置在J2连接器上的CAN接口通过CAN总线连接；CPLD与第二光耦隔离电路模块电连接；第二光耦隔离电路模块与驱动电路模块电连接；驱动电路模块与功率器件电连接。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通牵引控制技术领域，尤其涉及一种输入输出板卡及控制方法。
背景技术
在轨道交通领域动车组或机车电气牵引控制方面，一般情况下，接触器和继电器数量不太多，通用数字量输入输出采集板卡基本能够满足数字量采集要求；但是在其他一些机车牵引***应用中，接触器和继电器数量很多，并且还要求实现***对硬件电路的自检测功能，这样，通用数字量输入输出采集板卡就难以满足数字量采集要求。
现有产品可以实现数字量输入输出采集板卡基本能够满足数字量采集要求，但是不能实现接触器和继电器数量很多牵引***的数字量采集功能，并且不能实现***硬件电路自检测功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输入输出板卡及控制方法，其解决了现有产品不能实现接触器和继电器数量很多牵引***的数字量数据采集、不能实现***硬件电路自检测功能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种输入输出板卡，所述该输入输出板卡上表面上自左到右依次安装有J1连接器、处理电路模块、保护电路模块、光耦隔离电路、CPLD、单片机、CAN收发器、光耦隔离电路、驱动电路、功率器件、J2连接器；
所述J1连接器上设置有若干数字量输入信号通道和若干数字量输出信号通道；
所述若干数字量输入信号通道与处理电路模块和保护电路模块电连接，用于数字量输入信号的输入，输入电平信号经过处理电路模块和保护电路模块，对输入电平信号处理和实现过压保护功能；
所述处理电路模块和保护电路模块分别与第一光耦隔离电路电连接；
所述第一光耦隔离电路与CPLD电连接；
所述CPLD与单片机电连接，所述单片机与CAN收发器电连接，所述CAN收发器与设置在J2连接器上的CAN接口通过CAN总线连接；
所述CPLD与第二光耦隔离电路模块电连接；
所述第二光耦隔离电路模块与驱动电路模块电连接；
所述驱动电路模块与功率器件电连接，所述功率器件与若干数字量输出信号电连接；
所述J2连接器上还设置有电源输入接口。
进一步：所述J1连接器采用HARTING F48连接器。
进一步：所述J2连接器采用HARTING C96连接器。
进一步：所述电源输入接口为+5V。
进一步：所述电源输入接口为+/-15V。
进一步：所述电源输入接口为+/-24V。
进一步：所述该数字量输入输出板卡尺寸为100mm×220mm或100mm×160mm。
一种输入输出板卡的控制方法，所述该控制方法具体包括以下步骤：
数字量输入信号由若干数字量输入信号通道输入电平信号；
输入电平信号经过处理电路模块和保护电路模块，对输入电平信号处理和实现过压保护功能；
输入电平信号经过第一光耦隔离电路，实现控制电路与***回路的电气隔离，并且能够实现电平变换，信号由CPLD读取，并存储在CPLD所定义寄存器，然后由单片机读取***回路状态信号；
单片机每隔20ms时间，发出控制信号给CPLD，控制信号由CPLD传输至缓冲电路，再经过第二光耦隔离电路与***回路隔离，通过驱动电路实现一路功率开关管的导通和关断。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
本发明提供的带有多路转换功能的数字量输入输出板卡，能够实现接触器和继电器数量很多牵引***的数字量数据采集，并且能够实现***硬件电路自检测功能，不仅能够简化电气牵引***结构和功能，而且对于提高电气牵引***可靠性方面也能提供较好的应用。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
如图1所示，一种输入输出板卡，该输入输出板卡尺寸为100mm×220mm或100mm×160mm，该输入输出板卡上表面上自左到右依次安装有J1连接器、处理电路模块、保护电路模块、光耦隔离电路、CPLD、单片机、CAN收发器、光耦隔离电路、驱动电路、功率器件、J2连接器。
J1连接器上设置有若干数字量输入信号通道和若干数字量输出信号通道。
若干数字量输入信号通道优选DIN0-DIN19共20个通道，DIN0-DIN19通道与处理电路模块和保护电路模块电连接，用于数字量输入信号的输入，输入电平信号经过处理电路模块和保护电路模块，对输入电平信号处理和实现过压保护功能。
处理电路模块和保护电路模块分别与第一光耦隔离电路电连接。
第一光耦隔离电路与CPLD电连接，CPLD与单片机电连接，单片机与CAN收发器电连接，CAN收发器与设置在J2连接器上的CAN接口通过CAN总线连接。
CPLD与第二光耦隔离电路模块电连接，第二光耦隔离电路模块与驱动电路模块电连接，驱动电路模块与功率器件电连接，功率器件与若干数字量输出信号电连接。
板卡另一侧J2连接器采用HARTING C96连接器，为与母板进行信号传输的连接器，J2连接器上还设置有电源输入接口，电源输入接口为+5V或者+/-15V或者+/-24V。
参照图2，一种输入输出板卡的控制方法，所述该控制方法具体包括以下步骤：
S1：一个J1连接器采用是HARTING F48型，为对外连接器，其中BT+为蓄电池电压正极输出，BT-为蓄电池电压负极输出，实施例蓄电池电压为74VDC。
S2：输入电平74VDC通过DIN0-DIN19通道输入，输入电平74VDC经过处理电路和保护电路模块，对电平信号处理和实现过压保护功能，处理信号再经过光耦隔离电路，实现控制电路与***回路的电气隔离，并且能够实现电平变换，数字量输入电平74VDC转换为3.3VDC，经过缓冲电路，信号由CPLD读取，并存储在CPLD所定义寄存器里。
S3：单片机与CPLD之间有并行数据总线进行数据传输，由单片机读取CPLD所定义寄存器中的数字量输入状态数据。
S4：单片机每隔20ms时间，根据***实际情况，此定时扫描时间可以灵活设置，通过数据总线发出控制信号给CPLD，控制信号由CPLD传输至缓冲电路，再经过光耦隔离电路实现与***回路隔离，通过驱动电路实现一路功率开关管的导通和关断。
S5：多路转换功能的数字量输入输出板卡的CAN接口与上位机之间通过CAN总线进行数据通讯。
通过本实施例提供的这种带有多路转换功能的数字量输入输出板卡，能够实现实现接触器和继电器数量很多牵引***的数字量数据采集，并且能够实现***硬件电路自检测功能。不仅能够简化电气牵引***结构和功能，而且对于提高电气牵引***可靠性方面也能提供较好的应用。
需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (8)
1.一种输入输出板卡，其特征在于，所述该输入输出板卡上表面上自左到右依次安装有J1连接器、处理电路模块、保护电路模块、光耦隔离电路、CPLD、单片机、CAN收发器、光耦隔离电路、驱动电路、功率器件、J2连接器；
所述J1连接器上设置有若干数字量输入信号通道和若干数字量输出信号通道；
所述若干数字量输入信号通道与处理电路模块和保护电路模块电连接，用于数字量输入信号的输入，输入电平信号经过处理电路模块和保护电路模块，对输入电平信号处理和实现过压保护功能；
所述处理电路模块和保护电路模块分别与第一光耦隔离电路电连接；
所述第一光耦隔离电路与CPLD电连接；
所述CPLD与单片机电连接，所述单片机与CAN收发器电连接，所述CAN收发器与设置在J2连接器上的CAN接口通过CAN总线连接；
所述CPLD与第二光耦隔离电路模块电连接；
所述第二光耦隔离电路模块与驱动电路模块电连接；
所述驱动电路模块与功率器件电连接，所述功率器件与若干数字量输出信号电连接；
所述J2连接器上还设置有电源输入接口。
2.根据权利要求1所述的一种输入输出板卡，其特征在于，所述J1连接器采用HARTINGF48连接器。
3.根据权利要求1所述的一种输入输出板卡，其特征在于，所述J2连接器采用HARTINGC96连接器。
4.根据权利要求1所述的一种输入输出板卡，其特征在于，所述电源输入接口为+5V。
5.根据权利要求1所述的一种输入输出板卡，其特征在于，所述电源输入接口为+/-15V。
6.根据权利要求1所述的一种输入输出板卡，其特征在于，所述电源输入接口为+/-24V。
7.根据权利要求1所述的一种输入输出板卡，其特征在于，所述该数字量输入输出板卡尺寸为100mm×220mm或者100mm×160mm。
8.基于权利要求1所述的一种输入输出板卡的控制方法，其特征在于，所述该控制方法具体包括以下步骤：
数字量输入信号由若干数字量输入信号通道输入电平信号；
输入电平信号经过处理电路模块和保护电路模块，对输入电平信号处理和实现过压保护功能；
输入电平信号经过第一光耦隔离电路，实现控制电路与***回路的电气隔离，并且能够实现电平变换，信号由CPLD读取，并存储在CPLD所定义寄存器，然后由单片机读取***回路状态信号；
单片机每隔20ms时间，发出控制信号给CPLD，控制信号由CPLD传输至缓冲电路，再经过第二光耦隔离电路与***回路隔离，通过驱动电路实现一路功率开关管的导通和关断。
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