CN2575729Y - 一类可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块 - Google Patents

一类可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块 Download PDF

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Abstract

现有的PLC操作显示模式单一、价格昂贵、其完善的通讯功能通过编程口未得到充分扩展。本设计提供一种与PLC编程口相配接充分发挥PLC内在功能的四种扩展模块。第一种特征是：有依序连接的模拟量输入电路、多通道模拟量转换电路、光电隔离电路、微处理器电路、看门狗及EEROM存贮电路，且模拟量输出电路与光电隔离电路连接，通讯接口电路与微处理器电路连接；第二种增加有与微处理器电路连接的操作显示电路及按钮组指示电路；第三种则增加有与微处理器电路连接的开关量输入输出电路；第四种在第二种基础上增加有与微处理器电路连接的开关量输入输出电路。本类模块具有功能品种多样、连接方式简单，使用成本低廉，扩展PLC应用范围广等突出优点。

Description

一类可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块
技术领域
本实用新型涉及利用可编程控制器PLC的编程通讯接口，实现功能扩展和信息交换所适配的功能扩展模块。
背景技术
目前，在工业自动化控制技术领域，可编程控制器PLC使用广泛，但是其操作、显示模式较为单一。无论是计算机、触摸屏、还是与PLC相配的特殊扩展模块其价格都十分昂贵。常规的可编程控制器编程通讯接口，虽然有较完善的通讯功能，但是一般仅用于PLC编程，并能通过该接口监视PLC的程序运行情况，改变其程序运行状态参数，而编程完毕后就不再使用，这就使PLC的应用受到很大的限制。此外，现有的PLC特殊功能模块，均属于由自身的总线扩展而成，其结构复杂；至今还没有具有模拟量输入输出的功能、开关量输入输出功能的PLC功能扩展模块，能够将采集到的模拟量、开关量及其它物理量通过PLC编程通讯接口实现数据存贮和数据交换，用以满足采集、控制***的要求。
发明内容
本实用新型的发明目的在于：克服PLC特殊功能模块品种单一、价格昂贵、扩展数量有限的现状，提供功能品种多样、使用成本低廉、连接方式简单、可与多家PLC编程口联接使用、拓宽可编程控制器应用范围、提高其功能资源利用率的一类可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块。本实用新型的发明目的是通过实施下述技术方案来实现的：
一种可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块，由包括有模拟量回路DC-DC隔离电源15、微处理器与通讯电路用电源20、看门狗及EEROM存储电路19组成，其特征在于：还有模拟量输入电路12、模拟量输出电路13、通讯接口电路14、多通道模拟量转换电路16、光电隔离电路17以及微处理器电路18；模拟量输入电路12、模拟量输出电路13、多通道模拟量转换电路16及光电隔离电路17，由模拟量回路DC-DC隔离电源15分别供电；光电隔离电路17、通讯接口电路14、微处理器电路18、看门狗及EEROM电路19，由微处理与通讯电路用电源20分别供电；模拟量输入电路12、多通道模拟量转换电路16、光电隔离电路17、微处理器电路18、看门狗及EEROM存储电路19依序连接；模拟量输出电路13与光电隔离电路17相连接；通讯接口电路14与微处理器电路18相连接。
第二种可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块，由包括有模拟量回路DC-DC隔离电源15、微处理器与通讯电路用电源20、看门狗及EEROM存储电路19组成，其特征在于：还有模拟量输入电路12、模拟量输出电路13、通讯接口电路14、多通道模拟量转换电路16、光电隔离电路17、微处理器电路18，以及操作显示电路21和按钮组指示电路22；模拟量输入电路12、模拟量输出电路13、多通道模拟量转移电路16及光电隔离电路17，由模拟量回路DC-DC隔离电源15分别供电；看门狗及EEROM电路19、操作显示电路21、按钮组指示电路22，由微处理器与通讯电路用电源20分别供电；模拟量输入电路12、多通道模拟量转换电路16、光电隔离电路17、微处理器电路18、看门狗及EEROM存储电路19依序连接；模拟量输出电路13与光电隔离电路17相连接；通讯接口电路14与微处理器电路18相连接；操作显示电路21、按钮组指示电路22分别与微处理器电路18相连接。
第三种可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块，由包括有模拟量回路DC-DC隔离电源15、微处理器与通讯电路用电源20，看门狗及EEROM存储电路19组成，其特征在于：还有模拟量输入电路12、模拟量输出电路13、通讯接口电路14、多通道模拟量转换电路16、光电隔离电路17、微处理器电路18，以及开关量输入输出电路23；模拟量输入电路12、模拟量输出电路13、多通道模拟量转换电路16及光电隔离电路17，由模拟量回路DC-DC隔离电源15分别供电；光电隔离电路17、通讯接口电路14、微处理器电路18、看门狗及EEROM电路19，由微处理器与通讯电路用电源20分别供电；开关量输入输出电路23，由模拟量回路DC-DC隔离电源15和微处理器与通讯电路用电源20联合供电；模拟量输入电路12、多通道模拟量转换电路16、光电隔离电路17、微处理器电路18、看门狗及EEROM存储电路19依序连接；模拟量输出电路13与光电隔离电路17相连接；通讯接口电路14与微处理器电路18相连接；开关量输入输出电路23与微处理器电路18相连接。
第四种可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块，由包括有模拟量回路DC-DC隔离电源15、微处理器与通讯电路用电源20，看门狗及EEROM存储电路19组成，其特征在于：还有模拟量输入电路12、模拟量输出电路13、通讯接口电路14、多通道模拟量转换电路16、光电隔离电路17、微处理器电路18、操作显示电路21、按钮组指示电路22、以及开关量输入输出电路23；模拟量输入电路12、模拟量输出电路13、多通道模拟量转换电路16及光电隔离电路17，由模拟量回路DC-DC隔离电源15分别供电；光电隔离电路17、通讯接口电路14、微处理器电路18、看门狗及EEROM电路19，操作显示电路21，及按钮指示电路22，由微处理器与通讯电路用电源20分别供电；开关量输入输出电路23，由模拟量回路DC-DC隔离电源15及微处理器与通讯电路用电源20联合供电；模拟量输入电路12、多通道模拟量转换电路16、光电隔离电路17、微处理器电路18、看门狗及EEROM存储电路19依序连接；模拟量输出电路13与光电隔离电路17相连接；通讯接口电路14与微处理器电路18相连接；操作显示电路21及按钮组指示电路22，分别与微处理器电路18相连接，开关量输入输出电路23与微处理器电路18相连接。
本类模块的工作原理如下：
外部供电引入本模块后，组成由DC-DC转换器相隔离的微处理器与通讯电路用电源20和模拟量回路DC-DC隔离电源15，保证各电路正常工作，并将外部电连接与PLC编程口隔离，确保PLC安全工作减少相互干扰；来自外部设备的模拟量信号，通过模拟量输入电路12中的IC11调理电路，被调理成合适的模拟量电压、电流值，经多通道模拟量转换电路16中的A/D转换器转换成数字量，由三线SP1接口并通过光电隔离电路17，输入至微处理器电路18中的微处理器IC1内，完成串行数字信号到微处理器的隔离传输、满足模拟量信号与数字电路之间的相互隔离，实现了模拟量的采集；微处理器IC1将采集的模拟量输入信号，转换为对应PLC编程接口的通讯协议，传至通讯接口14，由它联接PLC编程通讯口，然后传入指定PLC的内存中；同样，微处理器电路18中的微处理器IC1，通过该编程口获取PLC指定内存的数据，然后经光电隔离电路17，传入模拟量输出电路13，完成从PLC到外部设备的信号输出。看门狗及EEROM存储电路19与微处理器电路18连接，用以满足参数设置及其安全可靠的运行；操作显示电路21采用LED数码显示模块，可显示模块的设置参数，采集PLC对应的数据；按钮组指示电路22完成操作控制及操作的对应状态指示，同时也可显示设置的PLC内存状态；
本实用新型的优点在于：①利用PLC闲置的编程通讯接口，构成多种与PLC连接的功能扩展模块，大大的提高了PLC功能资源的利用率，拓宽了可编程控制器的应用范围；②通过电路模块化设计、根据需要调整基本电路、更换印刷电路板、更换微处理器内部软件、选取与PLC通讯方式，可以提供出功能品种多样、连接方式简单、使用成本低廉的各种功能扩展模块产品。
附图说明图1为本实用新型结构原理框图图2为具有模拟量输入、输出功能的扩展模块结构原理图图3为具有模拟量输入、输出功能及操作显示和按钮指示的扩展模块结构原理图图4为具有模拟量输入、输出，开关量输入输出功能的扩展模块结构原理图图5为具有模拟量输入、输出，开关量输入输出功能及操作显示和按钮指示的扩展模块原理图图6为本实用新型具有模拟量输入输出功能的操作显示数码表图7为本实用新型主、辅电路板图8为本实用新型操作显示数码表背板图图9为本实用新型数据采集、控制或通讯模块正视图图中标记：1为仪表壳体，2为显示面板，3为按钮注释凸的透明保护膜，4为薄膜按钮，5为指示灯，6为显示光柱和数码显示模块，7为主电路板，8为辅电路板-操作显示电路板，9为外部连接端子，10为RS-422、RS485编程接口，11为RS-232编程通讯接口，12为包括有1C11A-1C11D调理电路在内的模拟量输入电路，13为由IC13、IC12A-IC12B组成的模拟量输出电路，14为由IC5、IC6和IC8构成的通讯接口电路，15为IC7、IC14构成的模拟量回路DC-DC隔离电源，16为由IC16、IC18多路转换器及IC9、IC10模拟量转换芯片构成的多通道模拟量转换电路，17为由06-012电路构成的光电隔离电路，18为由IC1、CY等构成的微处理器电路，19为由IC4构成的看门狗及EEROM存储电路，20为由T2、D21、R51、C9等电路构成的微处理器与通讯电路用电源，21由IC3、LED～LED19、X7构成的操作显示电路，22为由IC3 S1-S8构成的按钮组指示电路，23为由D1～D20及O1～O5构成的开关量输入输出电路，24为模块壳体，25为外部连接端子，26为模块工作状态指示灯，27为PVC标签。
具体实施方式
例1、一种连接PLC编程口具有模拟量输入输出功能的操作显示表。(图3)
本表由仪表壳体1，装在壳体正面框架上的PVC薄膜显示操作按钮面板2，更换不同的PVC薄膜就可以改变该种显示表的显示界面和产品型号，该PVC薄膜上的按钮注释采用凸起透明保护膜3构成，以便用户装入不同含义的操作名称，4为操作按钮，5为按钮操作状态指示，6为光柱模拟显示灯及数码显示模块，7为主电路板，8为辅电路-操作显示电路板，9为外部连接端子，10为RS-422、RS-485编程接口，11为RS-232编程通讯接口；其中主电路板7上安装：模拟量输入电路12，模拟量输出电路13，通讯接口电路14，模拟量回路DC-DC隔离电源15，多通道模拟量转换电路16，光电隔离电路17，微处理器电路18，看门狗及EEROM存储电路19，微处理器与通讯电路用电源20；而辅电路板-操作显示电路板8上安装；操作显示电路21和按钮组指示电路22。模拟量输入电路12中的IC11是调理外部输入电压、电流信号使之能与后续模拟量转换电路相匹配，由IC16、IC18、IC9及IC10构成的多通道模拟量转换电路16，使1个转换器就可以采集多达8个以上外部模拟量信号，由06～012构成的光电隔离电路17，用以满足现场电路与PLC编程接口和本表微处理器等电路的隔离确保安全。由IC13与IC12A～IC12B构成的模拟量输出电路13；IC5、IC6和IC8构成的通讯接口电路14，包括RS-422、RS-425及RS-232电路。IC7、IC14构成模拟量回路DC-DC隔离电源15；T2、D21、R51及C9等电路构成微处理器与通讯电路用电源20；IC1、CY等构成微处理器18，它采用兼容的MCS-51或PIC等精简指令集系列单片机，是本实用新型的核心部件，内部主要安装嵌入是操作***和通讯协议转换软件；IC4构成看门狗及EEROM电路19。
例2、一种连接PLC编程口具有模拟量输入输出功能的扩展模块。(图2)
由模块壳体24、装在该壳体表面框架上的PVC面膜27，更换不同的PVC面膜就可以改变模块产品型号、外观。该PVC膜上有模块工作、通讯指示灯26，7为主电路板，8为辅电路板，25为外部连接端子，它包括各模拟量输入输出端子，RS-422、RS-485和RS-23通讯端子，外部电源端子。
其中，主电路板7上安装模拟量输入电路12、模拟量输出电路13，模拟量回路DC-DC隔离电源15，微处理器及通讯电路用电源电路20，多通道模拟量转换电路16。而辅电路板8上安装光电隔离电路17，微处理器电路18，看门狗及EEROM存储电路19，通讯接口电路14，指示灯电路21。
在模拟量输入电路12中的IC11是调理外部输入的电压、电流信号，使之能与后续的模拟量转换电路相匹配，IC16、IC18为多通道转换器及IC9、IC10模拟量转换芯片电路16，使1个转换器就可以采集多达8个以上外部模拟量信号。O6～O12为光电隔离电路17，满足现场电路与PLC编程接口和模块的微处理器等电路隔离，确保安全。
IC5、IC6和IC8等构成通讯电路14，包括RS-442、RS485及RS-232电路；
IC13、IC12A、IC12B构成模拟量输出电路13；
IC7、IC14等构成模拟量回路隔离电源15；
T2、D21、R51、C9等电路构成微处理器与通讯电路使用的电源20；
IC1、CY等构成微处理器电路18，它采用兼容MCS-51或PIC等精简指令集系列单片机，是本实用新型核心部件，内部主要安装前嵌入是操作***和通讯协议转换软件；
IC4构成看门狗及EEROM电路19。
对于没有显示界面的本模块，IC3、LED～LED19、X7就不必安装了。
例3、一种连接PLC编程口具有模拟量输入输出功能及开关量输入输出功能的扩展模块。(图4)
除增加有开关量电路，本模块与例2基本相同。其中主电路板7上安装有：模拟量输入电路12、模拟量输出电路13，模拟量回路DC-DC隔离电源15，微处理器及通讯电路用电源电路20，多通道模拟量转换电路16。而辅电路板8上安装开关量输入输出电路23，光电隔离电路17，微处理器电路18，看门狗及EEROM存储电路19，通讯接口电路14，指示灯电路21。开关量输入输出电路23满足外部开关量输入和输出接口要求。
例4、一种连接PLC编程口具有模拟量输入输出功能，开关量输入输出功能的操作显示表。(图5)
除增加有开关量电路，本表与例1基本相同。其中主电路板7上安装有：模拟量输入电路12、模拟量输出电路13，通讯接口电路14，模拟量回路DC-DC隔离电源15，多通道模拟量转换电路16，光电隔离电路17，微处理器电路18，看门狗及EEROM存储电路19，微处理器及通讯电路用电源电路20，以及与微处理器电路18连接的开关量输入输出电路23。而辅电路板8上安装指示灯电路21和按钮指示电路22。开关量输入输出电路23满足外部开关量输入和输出接口要求。

Claims (4)

1、一种可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块，由包括有模拟量回路DC-DC隔离电源(15)、微处理器与通讯电路用电源(20)、看门狗及EEROM存储电路(19)组成，其特征在于：还有模拟量输入电路(12)、模拟量输出电路(13)、通讯接口电路(14)、多通道模拟量转换电路(16)、光电隔离电路(17)以及微处理器电路(18)；模拟量输入电路(12)、模拟量输出电路(13)、多通道模拟量转换电路(16)及光电隔离电路(17)，由模拟量回路DC-DC隔离电源(15)分别供电；光电隔离电路(17)、通讯接口电路(14)、微处理器电路(18)、看门狗及EEROM电路(19)，由微处理与通讯电路用电源(20)分别供电；模拟量输入电路(12)、多通道模拟量转换电路(16)、光电隔离电路(17)、微处理器电路(18)、看门狗及EEROM存储电路(19)依序连接；模拟量输出电路(13)与光电隔离电路(17)相连接；通讯接口电路(14)与微处理器电路(18)相连接。
2、一种可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块，由包括有模拟量回路DC-DC隔离电源(15)、微处理器与通讯电路用电源(20)、看门狗及EEROM存储电路(19)组成，其特征在于：还有模拟量输入电路(12)、模拟量输出电路(13)、通讯接口电路(14)、多通道模拟量转换电路(16)、光电隔离电路(17)、微处理器电路(18)，以及操作显示电路(21)和按钮组指示电路(22)；模拟量输入电路(12)、模拟量输出电路(13)、多通道模拟量转移电路(16)及光电隔离电路(17)，由模拟量回路DC-DC隔离电源(15)分别供电；看门狗及EEROM电路(19)、操作显示电路(21)、按钮组指示电路(22)，由微处理器与通讯电路用电源(20)分别供电；模拟量输入电路(12)、多通道模拟量转换电路(16)、光电隔离电路(17)、微处理器电路(18)、看门狗及EEROM存储电路(19)依序连接；模拟量输出电路(13)与光电隔离电路(17)相连接；通讯接口电路(14)与微处理器电路(18)相连接；操作显示电路(21)和按钮组指示电路(22)分别与微处理器电路(18)相连接。
3、一种可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块，由包括有模拟量回路DC-DC隔离电源(15)、微处理器与通讯电路用电源(20)，看门狗及EEROM存储电路(19)组成，其特征在于：还有模拟量输入电路(12)、模拟量输出电路(13)、通讯接口电路(14)、多通道模拟量转换电路(16)、光电隔离电路(17)、微处理器电路(18)，以及开关量输入输出电路(23)；模拟量输入电路(12)、模拟量输出电路(13)、多通道模拟量转换电路(16)及光电隔离电路(17)，由模拟量回路DC-DC隔离电源(15)分别供电；光电隔离电路(17)、通讯接口电路(14)、微处理器电路(18)、看门狗及EEROM电路(19)，由微处理器与通讯电路用电源(20)分别供电；开关量输入输出电路(23)，由模拟量回路DC-DC隔离电源(15)和微处理器与通讯电路用电源(20)联合供电；模拟量输入电路(12)、多通道模拟量转换电路(16)、光电隔离电路(17)、微处理器电路(18)、看门狗及EEROM存储电路(19)依序连接；模拟量输出电路(13)与光电隔离电路(17)相连接；通讯接口电路(14)与微处理器电路(18)相连接；开关量输入输出电路(23)与微处理器电路(18)相连接。
4、一种可编程控制器编程通讯口的联接功能扩展模块，由包括有模拟量回路DC-DC隔离电源(15)、微处理器与通讯电路用电源(20)，看门狗及EEROM存储电路(19)组成，其特征在于：还有模拟量输入电路(12)、模拟量输出电路(13)、通讯接口电路(14)、多通道模拟量转换电路(16)、光电隔离电路(17)、微处理器电路(18)、操作显示电路(21)、按钮组指示电路(22)、以及开关量输入输出电路(23)；模拟量输入电路(12)、模拟量输出电路(13)、多通道模拟量转换电路(16)及光电隔离电路(17)，由模拟量回路DC-DC隔离电源(15)分别供电；光电隔离电路(17)、通讯接口电路(14)、微处理器电路(18)、看门狗及EEROM电路(19)、操作显示电路(21)、及按钮指示电路(22)，由微处理器与通讯电路用电源(20)分别供电；开关量输入输出电路(23)，由模拟量回路DC-DC隔离电源(15)及微处理器与通讯电路用电源(20)联合供电；模拟量输入电路(12)、多通道模拟量转换电路(16)、光电隔离电路(17)、微处理器电路(18)、看门狗及EEROM存储电路(19)依序连接；模拟量输出电路(13)与光电隔离电路(17)相连接；通讯接口电路(14)与微处理器电路(18)相连接；操作显示电路(21)及按钮组指示电路(22)，分别与微处理器电路(18)相连接，开关量输入输出电路(23)与微处理器电路(18)相连接。
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Termination date: 20100929