CN2812069Y - 智能工业控制远程输入/输出扩展*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种智能工业控制远程输入/输出扩展***。传统的远程***大都采用PCL加上单元的结构方式,其存在的问题是通用性差,通信方式单一,通讯能力受到限制。本实用新型提供的远程输入/输出扩展***,包括:现场控制器、通讯模块和输入/输出模块;所述现场控制器包括主机板和通讯扩展板;所述通讯模块与所述现场控制器中的通讯扩展板,通过以太网相连接;所述输入/输出模块通过以主从通讯现场总线方式与所述通讯模块相连。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种输入/输出***,具体地说,涉及一种工业控制远程输入/输出扩展***。
背景技术
现有的远程输入/输出(I/O)***大都采用PLC加上扩大单元的结构方式,例如,Siemens生产的S7。也有使用一体化模块方式,如南京工程兵学院生产的893-IDCB远程测控终端。
Siemens生产的S7型远程I/O***是由PLC构成。受PLC外型结构限制及单一通讯方式(Profibus),其FIO(现场输入输出)功能不能相对独立,必须和自家的PLC配合使用,且测点数量有限,分散度不高。多数I/O模块未采用智能化结构,对现场信号的采样无法做动态修正。
南京工程兵学院生产的893-IDCB产品虽有分布式配置功能,但其I/O模块过于分散,不利于相对集中的控制***配置;采用单一的BITBUS通讯方式,通讯能力受到限制,无法直接与第三方的控制***相连,即***的开放性明显受到限制;无法适应组成具有较强控制能力的大***。
发明内容
因此,本实用新型的目的在于提供一种智能化、低功耗、低成本、能处理各类工业现场信号的智能工业控制远程输入/输出扩展***,在本实用新型的***中,采用了分层的网络通讯结构,达到不同设备间的互联。
根据上述目的,本实用新型的智能工业控制远程输入/输出扩展***,其特征在于,包括:现场控制器、通讯模块和输入/输出模块;
所述现场控制器包括主机板和通讯扩展板;所述通讯模块与所述现场控制器中的通讯扩展板,通过以太网相连接;所述输入/输出模块通过以主从通讯现场总线方式与所述通讯模块相连。
在上述的智能工业控制远程输入/输出扩展***中,所述现场控制器的主机板采用Intel奔腾兼容CPU芯片构成;所述通讯扩展板采用低功耗嵌入式单片机。
在上述的智能工业控制远程输入/输出扩展***中,所述通讯扩展板包括两个现场总线通讯端和一个双机冗余切换端口。
在上述的智能工业控制远程输入/输出扩展***中,所述通讯模块采用16位嵌入式单片机,
在上述的智能工业控制远程输入/输出扩展***中,所述通讯模块还包括一个PCI扩展总线接口和I/O模块通讯端口,所述I/O模块通讯端采用RS485串行通讯方式。
在上述的智能工业控制远程输入/输出扩展***中,所述输入/输出模块包括一16位嵌入式单片机。
附图说明
图1是本实用新型的智能工业控制远程I/O扩展***的整体结构示意图;
图2是本实用新型的现场控制器的结构示意图;其中图2A是主机板的结构示意图;图2B是扩展通讯板的结构示意图;
图3本实用新型的通讯模块的结构示意图;
图4是本实用新型的I/O模块的结构示意图。
具体实施方式
首先请参阅图1所示,从整体上描述本实用新型的智能工业控制远程输入/输出(I/O)扩展***的结构示意图。如图1所示,本实用新型的智能工业控制远程I/O扩展***由三个部分构成:现场控制器10、通讯模块30和输入/输出(I/O)模块50。
I/O模块50是位于现场的用于采集现场的各种信号的模块,其作用是把现场采集的信号转换成数字信号,通过通讯模块30传送给现场控制器10。在现场I/O模块可以是一个,也可以根据需要设置多个。在设置有多个I/O模块时,多个I/O模块之间通过现场总线90相互串接在一个公共通讯链路上,然后,再连接到一通讯模块30上。通讯模块30与所有I/O模块30之间采用以主从通讯现场总线的方式进行通讯。其中,通讯模块30为主站,从站为下挂的所有I/O模块50。通讯模块30与现场控制器10之间通过以太网70相连接。通讯模块30根据对可靠性的要求高低,可以采用单配方式,如果对通信的可靠性要求较高,也可以采用双重冗余配置。现场控制器10通过以太网70与通讯模块30相连,实现现场控制器10与通讯模块30之间的通讯。
现场控制器10是整个远程输入/输出扩展***的上位机,由主机板和通讯扩展板两部分构成。主机板与扩展板都为带有CPU的智能控制板。图2A示出了本实用新型的主机板的一个具体实施例,图2B示出了本实用新型的通讯扩展板的一个
具体实施例。
如图2A所示,主机板包括有一个与Intel-奔腾兼容的CPU芯片,在本实施例中,Intel奔腾300MHzCPU芯片11。与该CPU芯片11相配合的包括一个Intel芯片组12和128M的SDRAM存储器13,还可以包括一个32M的CF卡14。作为与***设备的通讯端口,主机板上还包括有二个标谁的100M/10M自适应网络接口15A和15B。
如图2B所示,通讯扩展板上的CPU通常采用低功耗的嵌入式单片机,在图2B所示的实施例中,采用了Intel 80188兼容的R8830低功耗嵌入式单片机17,与该单片机17相配合的包括一个低功耗可编程器件(XC95144XL)18、一个128K的SRAM存储器19和一个512K的FLASH(快闪存储器)20。可编程器件18用于实现通讯板上的***逻辑控制。现场控制器内的主机板与通讯扩展板之间通过各个板上的一个PC104总线16A和16B进行连接。在通讯扩展板上还设置有二个相互独立的现场总线通讯端21A和21B,通过以太网70(如图1所示)与通讯模块30进行通讯。图2B中,22为一个双机冗余切换端口,23是24V的电源端口。
通讯模块30是整个***中重要的组成部分之一,它位于现场控制器10与各个I/O模块50之间,主要实现现场I/O模块的实时管理、远程通讯、双机切换等功能。图3示出了本实用新型中的通讯模块的一个具体实施例。如图3所示,通讯模块以16位的嵌入式单片机31为中心,与之配合的***电路包括128K的SRAM存储器32、512K的FLASH快闪存储器33、40MHz晶振34、可编程逻辑器件35、以太网接口36、双机切换驱动器37、实时时钟38等。这些器件与单片机31配合,构成一个计算机控制单元,在软件的驱动下,实现现场I/O的自动扫描、模块管理、TCP/IP数据讯、双机切换等功能。
如图3所示,通讯模块还包括一个PCI扩展总线接口39和I/O模块通讯端口40A和40B,其中40A是下位机通讯端口,40B是上位机通讯端口,在上位机通讯端口40B与单片机31之间还可以设置一个光电隔离器41。通讯模块30与I/O模块50之间的通讯可以采用RS485串行通讯方式进行。
I/O(输入/输出)模块50在整个***中可以是多种多样的,在目前经常使用的主要包括模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块和开关最输出模块这四种。在本实用新型中,I/O模块均采用了智能化电路设计,所有模块都设置有16位嵌入式单片机。图4示出了本实用新型的一种I/O模块的结构示意图,包括有前置电路51、缓冲放大器52、模/数转换器53、CPU54和通讯端口55。来自工业现场的输入输出信号,首先连接到前置电路51上,由前置电路51进行处理,然后输入到缓冲放大器52中,经过信号放大之后,由模/数转换器53进行模数转换,得到输入输出信号的数字信号,提供给CPU54进行数字处理。利用计算机处理技术、软件滤波、量程处理,可以使模拟量的采集精度达到0.1%的水平。在I/O模块中,还可以应用看门狗电路、电磁兼容性(EMC)技术等,使模块的抗干扰能力得到增强,各模块的I/O输出端与***及通讯口相互隔离,隔离电压达到1000Vp-p以上。
如上所述,在本实用新型的智能工业控制远程输入/输出扩展***中,采用了多种现场总线技术,分层次地实现各模块及设备间的通讯互联。I/O模块与***之间采用了RS485串行通讯方式,125KB/s的波特率,通讯距离远,可靠性高。采用MODUS-RTU通信协议,具有开放性强、设备互连简便的优点,可直接接入第三方设备。
通讯模块采用了以太网作为其上位机的通用通讯端口,以和IP为设备互连的通信协议,配上复杂可编程的逻辑器件构成的冗余切换电路,进一步提高了***的可靠性。
Claims (6)
1、一种智能工业控制远程输入/输出扩展***,其特征在于,包括:现场控制器、通讯模块和输入/输出模块;
所述现场控制器包括主机板和通讯扩展板;所述通讯模块与所述现场控制器中的通讯扩展板,通过以太网相连接;所述输入/输出模块通过以主从通讯现场总线方式与所述通讯模块相连。
2、如权利要求1所述的智能工业控制远程输入/输出扩展***,其特征在于,所述现场控制器的主机板采用Intel奔腾兼容CPU芯片构成;所述通讯扩展板采用低功耗嵌入式单片机。
3、如权利要求2所述的智能工业控制远程输入/输出扩展***,其特征在于,所述通讯扩展板包括两个现场总线通讯端和一个双机冗余切换端口。
4、如权利要求1所述的智能工业控制远程输入/输出扩展***,其特征在于,所述通讯模块采用16位嵌入式单片机,
5、如权利要求4所述的智能工业控制远程输入/输出扩展***,其特征在于,所述通讯模块还包括一个PCI扩展总线接口和I/O模块通讯端口,所述I/O模块通讯端采用RS485串行通讯方式。
6、如权利要求1所述的智能工业控制远程输入/输出扩展***,其特征在于,所述输入/输出模块包括一16位嵌入式单片机。
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CNU2005200412258U CN2812069Y (zh) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | 智能工业控制远程输入/输出扩展*** |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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CNU2005200412258U Expired - Lifetime CN2812069Y (zh) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | 智能工业控制远程输入/输出扩展*** |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102156465A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-08-17 | 上海交通大学 | 基于分组和现场总线技术的电动缸阵列控制*** |
CN102331021A (zh) * | 2010-07-13 | 2012-01-25 | 北京五航星太阳能科技发展有限公司 | 一种智能化的电器自动控制技术设备 |
CN111966024A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-20 | 杭叉集团股份有限公司 | 一种远程io模块和远程io模块配置方法 |
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2005
- 2005-04-28 CN CNU2005200412258U patent/CN2812069Y/zh not_active Expired - Lifetime
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