CN206833289U - 一种下位机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种下位机，包括：信号处理单元，用于处理下位机采集的现场设备或装置中的信号，并转换成相应的数字信号；数字信号输出端口，用于输出该数字信号；开关单元，用于接收数字信号，并且根据数字信号控制开关单元的导通和断开，输出相应的脉冲信号；上拉单元用于调整开关单元输出端所连接的上拉电压和/或上拉电阻，以调整所述脉冲信号的类型和幅值。本实用新型通过调节上拉电压和/或上拉电阻调整下位机输出脉冲信号的类型和幅值，使下位机输出信号能够匹配各种上位机对脉冲信号的需求。同时，当接收无源脉冲信号的上位机出现异常时，可以避免直接对上位机自身故障进行排查，简化了整个工业***的调试过程。

Description

一种下位机

技术领域

本实用新型涉及工业仪表领域，尤其涉及一种下位机。

背景技术

在实际工业应用中，下位机作为现场的工控机完成对现场设备或装置的直接控制，并且采集相关数据信息反馈给上位机；而上位机作为控制***对下位机发出操作指令进行控制，并且接收下位机反馈的信息实现数据结果显示。

现有技术中，因为控制需要，所以下位机有可能与不同的上位机相连，进行数据传输。上位机对其接收的数据形式存在限制。目前，工业常用的上位机可以接收无源脉冲信号或有源脉冲信号。

但是，由于不同上位机存在接收脉冲信号类型及脉冲信号幅值的差异性，所以下位机单一的脉冲输出方式不能很好地与各种上位机进行匹配。另外，当上位机接收无源脉冲信号出现异常时，由于下位机脉冲输出电路没有信号源的存在，现场仪表维护人员需要对上位机自身是否存在故障进行排查，使整个工业***调试过程复杂化。

实用新型内容

本实用新型提供了一种下位机，用以实现下位机的多种脉冲输出方式，能够简化现场仪表维护人员的调试过程。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种下位机，包括信号处理单元和数字信号输出端口，还包括：

开关单元，与数字信号输出端口相连，用于接收信号处理单元输出的数字信号，并且根据数字信号控制开关单元的导通和断开，输出相应的脉冲信号；

上拉单元，与开关单元的输出端相连，用于调整开关单元输出端所连接的上拉电压和/或上拉电阻，以调整脉冲信号的类型和幅值。

进一步地，上拉单元包括：包括置空端口和至少两个电压输出端口的电源，用于输出不同幅值的上拉电压；选择单元，与电源的各端口分别相连，用于选择与不同端口进行切换连接，以为开关单元提供所选择的上拉电压。

进一步地，上拉单元还包括：可调电阻，串联在选择单元和开关单元输出端之间，用于调整上拉电阻。

进一步地，上拉单元还包括：第一定值电阻，与可调电阻串联。

优选地，选择单元包括：跳线块，与电源的各端口分别相连，用于手动切换选择；或多路输出选择器，与电源的各端口分别相连，用于自动切换选择。

优选地，开关单元包括：场效应管，场效应管的源极接地，栅极与数字信号输出端口相连，漏极与上拉单元相连，用于输出脉冲信号。

优选地，开关单元包括：三极管，三极管的发射极接地，基极与数字信号输出端口相连，集电极与上拉单元相连，用于输出脉冲信号；第二定值电阻，连接在基极与数字信号输出端口之间。

本实用新型通过调节上拉电压和/或上拉电阻调整下位机输出脉冲信号的类型和幅值，解决了下位机脉冲输出方式单一，不能很好地与各种上位机进行匹配以及上位机接收无源脉冲信号出现异常时调试过程复杂的问题，达到了下位机脉冲输出方式多样化，能够匹配各种上位机对脉冲信号的需求的有益效果。同时，当接收无源脉冲信号的上位机出现异常时，可以避免直接对上位机自身故障进行排查，简化了整个工业***的调试过程。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种下位机的结构示意图。

图2是本实用新型实施例二提供的一种下位机的开关单元和上拉单元电路图。

图3是本实用新型实施例三提供的一种下位机的开关单元和上拉单元电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的一种下位机的结构示意图，本实施例可适用于工业仪表领域中下位机调整输出多种脉冲信号匹配各种上位机的情况，该下位机的具体结构如下：

该下位机包括信号处理单元110、数字信号输出端口120、开关单元130和上拉单元140。其中，开关单元130，与数字信号输出端口120相连，用于接收信号处理单元110输出的数字信号，并且根据所述数字信号控制开关单元130的导通和断开，输出相应的脉冲信号；上拉单元140，与所述开关单元130的输出端相连，用于调整所述开关单元130输出端所连接的上拉电压和/或上拉电阻，以调整所述脉冲信号的类型和幅值。

具体的，信号处理单元110用于处理下位机采集的现场设备或装置中的信号，并转换成相应的数字信号，具体地，信号处理单元110可以是单片机，也可以是其他具有信号处理能力的装置；数字信号输出端口120，与信号处理单元110串联，用于输出信号处理单元110处理后的数字信号；开关单元130与数字输出端口120相连，用于接收信号处理单元120输出的数字信号，并且根据该数字信号控制开关单元130的导通和断开，输出相应的脉冲信号，具体地，开关单元130可以是场效应管、三极管；上拉单元140，与开关单元130的输出端相连，用于调整开关单元130输出端所连接的上拉电压和/或上拉电阻，以调整脉冲信号的类型和幅值。

该下位机的工作过程为：信号处理单元110接收到采集的现场设备或装置的信号，并对信号进行处理获取相应的数字信号。然后，该数字信号通过数字信号输出端口120传输至开关单元130。此时，开关单元130根据数字信号的高低电位控制自身的导通和断开，将数字信号转化成相应的脉冲信号。由开关单元130输出的脉冲信号经上拉单元140手动或自动调整上拉电压和/或上拉电阻，最终输出不同类型和幅值的脉冲信号。具体地，当上拉单元140不提供上拉电压给开关单元130时，开关单元130将会输出无源脉冲信号，此时如果与输出端相连的上位机出现异常时，可以直接将上拉单元140的上拉电压调整至固定幅值的上拉电压，输出端可直接外接诸如万用表等信号测量装置对脉冲信号进行检测，不需要首先对上位机出现故障进行排查，简化了整个工业***的调试过程。

本实施例的技术方案通过上拉单元140手动或自动调整其上拉电压和/或上拉电阻的方式，调整输出下位机脉冲信号的类型和幅值，解决了下位机输出方式单一，不能很好地与各种上位机进行匹配以及上位机接收无源脉冲信号出现异常时调试过程复杂的问题，达到了下位机脉冲输出方式多样化，能够匹配各种上位机对脉冲信号的需求的有益效果。同时，当接收无源脉冲信号的上位机出现异常时，可以避免直接对上位机自身故障进行排查，简化了整个工业***的调试过程。

实施例二

在上述技术方案的基础上，进一步地，如图2所示，上拉单元140包括：包含置空端口和至少两个电压输出端口的电源141，用于输出不同幅值的上拉电压；选择单元142，与电源141的各端口分别相连，用于选择与不同端口进行切换连接，以为开关单元130提供所选择的上拉电压。

具体地，当选择单元142切换到电源141的置空端口时，上拉单元140将不会为开关单元130提供上拉电压，此时开关单元130输出的脉冲信号为无源脉冲信号；当选择单元142切换到电源141的任一电压输出端口时，上拉单元140将会为开关单元130提供相应幅值的上拉电压，此时开关单元130输出的脉冲信号为有源脉冲信号，脉冲幅值与电压输出端口输出的上拉电压幅值相同。具体地，电源141包括的至少两个电压输出端口可以提供诸如5V、12V、24V等直流电压，也可以设置为提供其他幅值的上拉电压。

进一步地，上拉单元140还包括：可调电阻143，串联在选择单元142和开关单元130输出端之间，用于调整上拉电阻。具体地，当开关单元130输出有源脉冲信号时，通过调整可调电阻143的阻值，确保输出端口的电流值能够符合后续电路的电流承受能力。

进一步地，上拉单元140还包括：第一定值电阻144，与所述可调电阻143串联用于限制开关单元130的输出电流。

优选地，上拉单元140可以包括：电源141包括置空端口UP和5V、24V电压输出端口；选择单元142可以是包含3个选择开关端口JP1、JP2和JP3的跳线块J；可调电阻143可以是滑动变阻器VR1，阻值范围为0～10KΩ；第一定值电阻144可以是阻值为1KΩ的定值电阻R1。开关单元130可以是场效应管VT1；其中，场效应管VT1的源极S接地，栅极G与数字信号输出端口120相连，漏极D与上拉单元140相连，用于输出脉冲信号。

具体地，电源141各端口与跳线块J各端口对应相连，跳线块J另一端串联滑动变阻器VR1，定值电阻R1串联在滑动变阻器VR1和场效应管VT1的漏极D。场效应管VT1的源极S接地，栅极G连接数字信号输出端口120。此时，数字信号输出端口120输出的数字信号作为场效应管VT1的驱动电压，控制场效应管VT1的导通和断开，从而将数字信号转换成对应的脉冲信号，并且由场效应管VT1的漏极D传输给上位机。同时，由电源141、跳线块J、滑动变阻器VR1和定值电阻R1串联组成的上拉单元140，根据跳线块J手动切换为场效应管VT1提供的上拉电压和/或调整滑动变阻器VR1提供的部分上拉电阻，调整场效应管VT1输出的脉冲信号的类型和幅值。

示例性的，当跳线块J中的JP1导通，JP2和JP3断开时，场效应管VT1输出的脉冲信号为无源脉冲信号；当跳线块J中的JP2导通，JP1和JP3断开时，场效应管VT1输出0V或5V的有源脉冲信号；当跳线块J中的JP3导通，JP1和JP2断开时，场效应管VT1输出0V或24V的有源脉冲信号。同时，还需要适应性的调整滑动变阻器VR1接入电路中的阻值，使场效应管VT1输出端的电流符合后续电路的电流承受能力。

当场效应管VT1输出无源脉冲信号时，如果与输出端相连的上位机出现异常，可以直接将上拉单元140的上拉电压切换至5V(24V)，场效应管VT1的输出端可直接外接诸如万用表等信号测量装置对脉冲信号进行检测。采用万用表的电压档进行检测，当万用表交替显示0V和5V或直接显示2.5V(0V和24V或直接显示12V)，则下位机脉冲输出信号无异常，不需要首先对上位机出现故障进行排查，方便现场仪表维护人员调试。

本实施例的技术方案，通过跳线块J手动切换接入场效应管VT1的上拉电压和/或通过调节滑动变阻器VR1提供的部分上拉电阻的方式，调整输出下位机脉冲信号的类型和幅值，解决了下位机输出方式单一，不能很好地与各种上位机进行匹配以及上位机接收无源脉冲信号出现异常时调试过程复杂的问题，达到了下位机脉冲输出方式多样化，能够匹配各种上位机对脉冲信号的需求的有益效果。同时，当接收无源脉冲信号的上位机出现异常时，可以避免直接对上位机自身故障进行排查，简化了整个工业***的调试过程。

在实施例二的基础上，选择单元142中的跳线块J可以使用多路输出选择器替换。此时，多路输出选择器可以通过诸如单片机的控制单元，自动调整场效应管VT1的上拉电压。

实施例三

图3为本实用新型实施例三提供的一种下位机的开关单元和上拉单元电路图。本实施例与实施例二的区别在于，开关单元130可以是三极管Q1和第二定值电阻R2。其中，三极管Q1的发射极E接地，基极B与数字信号输出端口120相连，集电极C与上拉单元140相连，用于输出所述脉冲信号；第二定值电阻，连接在基极B与数字信号输出端口120之间。具体地，第二定值电阻R2可以是阻值为4.7KΩ的定值电阻。

具体地，电源141各端口与跳线块J各端口对应相连，跳线块J另一端串联滑动变阻器VR1，定值电阻R1串联在滑动变阻器VR1和三极管Q1的集电极C。三极管Q1的发射极E接地，定值电阻R2串联在数字信号输出端口120和三极管Q1的基极B之间。此时，数字信号输出端口120输出的数字信号通过定值电阻R2转换为三极管Q1的驱动电流，控制三极管Q1的导通和断开，从而将数字信号转换成对应的脉冲信号，并且由三极管Q1的集电极C传输给上位机。同时，由电源141、跳线块J、滑动变阻器VR1和定值电阻R1串联组成的上拉单元140，根据跳线块J手动切换为三极管Q1提供的上拉电压和/或调整滑动变阻器VR1提供的部分上拉电阻，调整三极管Q1输出的脉冲信号的类型和幅值。

示例性的，当跳线块J中的JP1导通，JP2和JP3断开时，三极管Q1输出的脉冲信号为无源脉冲信号；当跳线块J中的JP2导通，JP1和JP3断开时，三极管Q1输出0V或5V的有源脉冲信号；当跳线块J中的JP3导通，JP1和JP2断开时，三极管Q1输出0V或24V的有源脉冲信号。同时，还需要适应性的调整滑动变阻器VR1接入电路中的阻值，使三极管Q1输出端的电流符合后续电路的电流承受能力。

当三极管Q1输出无源脉冲信号时，如果输出端相连的上位机出现异常，可以直接将上拉单元140的上拉电压切换至5V或24V，三极管Q1的输出端可直接外接诸如万用表等信号测量装置对脉冲信号进行检测，采用万用表的电压档进行检测，当万用表交替显示0V和5V或直接显示2.5V(0V和24V或直接显示12V)，则下位机脉冲输出信号无异常，不需要首先对上位机出现故障进行排查，方便现场仪表维护人员调试。

本实施例的技术方案，通过跳线块J手动切换接入三极管Q1的上拉电压和/或通过调节滑动变阻器VR1提供的部分上拉电阻的方式，调整输出下位机脉冲信号的类型和幅值，解决了下位机输出方式单一，不能很好地与各种上位机进行匹配以及上位机接收无源脉冲信号出现异常时调试过程复杂的问题，达到了下位机脉冲输出方式多样化，能够匹配各种上位机对脉冲信号的需求的有益效果。同时，当接收无源脉冲信号的上位机出现异常时，可以避免直接对上位机自身故障进行排查，简化了整个工业***的调试过程。

在实施例三的基础上，选择单元142中的跳线块J可以使用多路输出选择器替换。此时，多路输出选择器可以通过诸如单片机的控制单元，自动调整三极管Q1的上拉电压。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种下位机，包括信号处理单元和数字信号输出端口，其特征在于，还包括：

开关单元，与数字信号输出端口相连，用于接收信号处理单元输出的数字信号，并且根据所述数字信号控制开关单元的导通和断开，输出相应的脉冲信号；

上拉单元，与所述开关单元的输出端相连，用于调整所述开关单元输出端所连接的上拉电压和/或上拉电阻，以调整所述脉冲信号的类型和幅值。

2.根据权利要求1所述的下位机，其特征在于，所述上拉单元包括：

包括置空端口和至少两个电压输出端口的电源，用于输出不同幅值的上拉电压；

选择单元，与所述电源的各端口分别相连，用于选择与不同端口进行切换连接，以为所述开关单元提供所选择的上拉电压。

3.根据权利要求2所述的下位机，其特征在于，所述上拉单元还包括：

可调电阻，串联在所述选择单元和开关单元输出端之间，用于调整上拉电阻。

4.根据权利要求3所述的下位机，其特征在于，所述上拉单元还包括：

第一定值电阻，与所述可调电阻串联。

5.根据权利要求2所述的下位机，其特征在于，所述选择单元包括：

跳线块，与所述电源的各端口分别相连，用于手动切换选择；或

多路输出选择器，与所述电源的各端口分别相连，用于自动切换选择。

6.根据权利要求1-5任一所述的下位机，其特征在于，所述开关单元包括：

场效应管，所述场效应管的源极接地，栅极与所述数字信号输出端口相连，漏极与所述上拉单元相连，用于输出所述脉冲信号。

7.根据权利要求1-5任一所述的下位机，其特征在于，所述开关单元包括：

三极管，所述三极管的发射极接地，基极与所述数字信号输出端口相连，集电极与所述上拉单元相连，用于输出所述脉冲信号；

第二定值电阻，连接在基极与所述数字信号输出端口之间。