專利名稱：一種多功能輸入輸出接口板的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多功能輸入輸出接口板，用于工業(yè)現(xiàn)場中各種傳 感器信號輸入與開關信號的自動控制以及同數(shù)字儀器的通訊接口 。
背景技術：
工業(yè)現(xiàn)場中的各種開關信號的接口往往都需要隔離處理，以解決信號 源傳感器與計算機的電壓不匹配，不共地等現(xiàn)象。在工業(yè)現(xiàn)場實際應用中， 同時存在著各種各樣的干擾噪聲信號。若電路的抗干擾能力較低，將導致 測量、控制的準確性降低，產(chǎn)生誤動作，從而帶來嚴重的后果。因此，從 硬件上可以采取一些抗干擾的設計技術，可以有效的提高工業(yè)現(xiàn)場設備控 制系統(tǒng)的抗干擾能力。目前，解決的辦法一方面采用固定式插接結構，與
PC機相連，且只能解決單一技術問題，具有單一功能(如筒單的光電 隔離輸入輸出，無法有效實現(xiàn)傳感器信號的自由組合的邏輯控制)；另一種 方法采用傳感器直接與PLC相連，對輸入信號進行降噪及組合邏輯控制， 但PLC循環(huán)掃描周期時間過長且很難實現(xiàn)復雜的組合邏輯控制，對高精度 實時控制系統(tǒng)達不到高效準確的控制。
實用新型內(nèi)容
為了克服工業(yè)現(xiàn)場中，各種噪聲信號的干擾導致測量、控制的準確性 的降低以及信號源傳感器與現(xiàn)場設備接口電壓不匹配，不共地等現(xiàn)象。本 實用新型的目的是提供一種多功能帶光電隔離的輸入輸出接口板，解決工 業(yè)現(xiàn)場接口信號電平不匹配與降低現(xiàn)場各種噪聲信號的干擾。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案包括
一光電隔離輸入電路，為光電隔離器與發(fā)光二極管通過串聯(lián)結構，輸 入端接至外部傳感器，用于對輸入的外部信號進行抗干擾濾波及降噪處理；
一邏輯控制電路，接收光電隔離輸入電路處理后的信號，憑借可編程 邏輯器程序實現(xiàn)豐富的輸入輸出控制，如模擬輸入信號濾波、降噪；輸出 信號的啟動/停止/時鐘控制以及外部輸入信號的自由邏輯組合輸出控制等；
一顯示與通訊電路，接收邏輯控制電路控制信號，顯示輸出，并與外 部設備進行參數(shù)配置與通訊；
一輸出控制電路，輸入端接收邏輯控制電路控制信號，輸出開關控制 信號至現(xiàn)場外部串口設備；
其中所述光電隔離輸入電路包括第一 四光電隔離器、第一 十六發(fā) 光二極管，第一 第十六發(fā)光二極管正極分為四組，以組為單位分別與第 一 四光電耦合器相連；第一 四光電耦合器輸入端輸入接口電路與外部傳感器信號相連。
所述邏輯控制電路采用可編程邏輯器，接收光電隔離輸入電路中光電 隔離器輸出信號，與所述顯示與通訊電路中單片機相連。
所述顯示與通訊電路，由單片機，LCD液晶顯示器，電平轉換器組成， 其中單片機通過外部存儲器接口與可編程邏輯器件通訊，單片機的輸入輸
出接口的狀態(tài)和配置參數(shù)送至LCD液晶顯示器，單片機經(jīng)電平轉換器件、 通過串口接口與外部設備進行參數(shù)配置與通訊。
所述輸出控制電路，由第一 二功率驅動管組成，分別為8路NPN和 8路PNP驅動結構，輸入端接收邏輯控制電路中可編程邏輯器控制信號， 輸出開關控制信號經(jīng)驅動接口電路至外部設備。
本實用新型具有如下優(yōu)點
1. 本實用新型采用光電藕合器件、大功率驅動電路解決了工業(yè)現(xiàn)場接 口信號電平不匹配，不共地以及消除現(xiàn)存各種噪聲信號干擾等問題，可用 于工業(yè)現(xiàn)場中各種傳感器信號輸入與開關信號的自動控制以及同數(shù)字儀器 的通訊4妄口 。
2. 采用可以根據(jù)需要顯示各輸入輸出狀態(tài)，憑借可編程邏輯器程序實 現(xiàn)豐富的輸入輸出控制，如模擬輸入信號濾波、降噪；輸出信號的啟動/停 止/時鐘控制以及外部輸入信號的自由邏輯組合輸出控制等。
3. 本實用新型也可以通過編程與現(xiàn)場設備進行串口通訊，實時了解設 備運行狀態(tài)，同時也可通過串口配置邏輯電路輸入輸出參數(shù)。實用性強， 并能很好適應現(xiàn)場各種輸入輸出要求。


圖1為本實用新型結構框圖。 圖2為本實用新型電i 各原理圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例本實用新型作進一步詳細說明。 如圖1所示，本實用新型由以下五部分組成
光電隔離輸入電路，采用光電隔離器，為光電隔離器與發(fā)光二極管通 過串聯(lián)結構，輸入端接至外部傳感器，用于對輸入的外部信號進行抗干擾 濾波及降噪處理；
邏輯控制電^各，采用可編程邏輯器Ul(本實施例為MAXII-EPM1270 ), 為本實用新型的核心部分，接收光電隔離輸入電路處理后的信號，在線編 程，實現(xiàn)輸入和輸出邏輯控制，做進一步的抖動濾波和降噪處理；
一顯示與通訊電路，由單片機、串口電平轉換器與LCD液晶顯示器組 成，接收邏輯控制電路控制信號，顯示輸出，并與外部設備進行參數(shù)配置 與通訊；
一輸出控制電路，釆用大功率驅動器，輸入端接收邏輯控制電路控制 信號，輸出開關控制信號至現(xiàn)場外部串口設備；一電源電路，用于為上述各電路提供直流電壓(為現(xiàn)有技術)。 電路原理如圖2所示，所述可編程邏輯控制器U1，憑借可編程邏輯器 程序實現(xiàn)豐富的輸入輸出控制，如模擬輸入信號濾波、降噪；輸出信號的 啟動/停止/時鐘控制以及外部輸入信號的自由邏輯組合輸出控制等。
光電耦合輸入電路，其中，由第一 十六發(fā)光二極管L1 L16，第一 四光電耦合器T1 T4組成，第一 第四發(fā)光二極管L1 L4正極連接第一光 電耦合器件Tl,第五 第八發(fā)光二極管L5 L8正極連接第二光電耦合器件 T2,第九 第十二發(fā)光二極管L9 L12正極連接第三光電耦合器件T3，第 十三 第十六發(fā)光二極管L13 L16正極連接第四光電耦合器件T3;外部傳 感器信號通過16路輸入接口電路、經(jīng)過第一 第四光電耦合器T1 T4輸出 與可編程邏輯器件Ul相連。
輸出控制電路，由第一 二功率驅動管U5 U6組成，分別為8路NPN 和8路PNP結構，其中第 一功率驅動管U5采用達林頓大功率NPN型驅動 器件，第二功率驅動管U6采用達林頓大功率PNP型驅動器件，兩個功率 驅動管輸入端與可編程邏輯器Ul連接在一起，輸出邏輯信號經(jīng)NPN或 PNP驅動接口電路至外部設備，且由可編程邏輯器U1中所存有的邏輯控 制程序控制。
顯示與通訊電路，由單片機U2, LCD液晶顯示器U3,電平轉換器 U4組成，其中，單片機U2(本實施例采用P89LV51RD2 )通過外部存儲 器接口與可編程邏輯器ui相連，可編程邏輯器Ul作為單片機U2外部接 口器與單片機U2進行通訊(單片機U2接收邏輯器件Ul的信號，同時也 輸入信號至邏輯控制電路Ul );單片機U2與LCD液晶顯示器U3相連， 輸入輸出接口的狀態(tài)和配置參數(shù)通過LCD液晶顯示器U3可以方便的顯示 出來；單片機U2與電平轉換器件U4相連，通過串口與外部設備進行參數(shù) 配置與通訊。
本實用新型工作原理是
本實用新型多功能輸入輸出接口板，包括16路光電隔離輸入，可以輸 出驅動PNP與NPN兩種信號形式；外部傳感器信號經(jīng)過光電隔離器輸入至 可編程邏輯器，才艮據(jù)需要顯示各輸入輸出狀態(tài)；憑借可編程邏輯器程序實現(xiàn) 豐富的輸入輸出控制，如模擬輸入信號濾波、降噪；輸出信號的啟動/停止/ 時鐘控制以及外部輸入信號的自由邏輯組合輸出控制等。本實用新型包括8 路NPN和8路PNP驅動形式用于驅動現(xiàn)場不同的設備開關，同時可以根據(jù) 不同設備功耗和電流特性進行并聯(lián)以增大驅動能力。還包括實時顯示功能， 可編程邏輯器與單片機通訊可以實時顯示當前各路輸入與輸出狀態(tài)，同時可 以與現(xiàn)場外部串口設備進行通訊以及實時配置輸出邏輯與顯示狀態(tài)。
權利要求1. 一種多功能輸入輸出接口板，其特征在于包括一光電隔離輸入電路，為光電隔離器與發(fā)光二極管通過串聯(lián)結構，輸入端接至外部傳感器；一邏輯控制電路，接收光電隔離輸入電路處理后的信號，實現(xiàn)輸入輸出控制；一顯示與通訊電路，接收邏輯控制電路控制信號，輸出與外部設備進行參數(shù)配置與通訊；一輸出控制電路，輸入端接收邏輯控制電路控制信號，輸出開關控制信號至現(xiàn)場外部串口設備。
2. 根據(jù)權利要求1所述多功能輸入輸出接口板，其特征在于所述光 電隔離輸入電^^包括第一 四光電隔離器(T1 T4)、第一 十六發(fā)光二^l管(L1 L16)其中第一 第十六發(fā)光二極管(L1 L16)正4及分為四組，以組 為單位分別與第一 四光電耦合器(T1 T4)相連；第一 四光電耦合器 (T1 T4 )輸入端輸入接口電路與外部傳感器信號相連。
3. 根據(jù)權利要求1所述多功能輸入輸出接口板，其特征在于所述邏 輯控制電路采用可編程邏輯器(Ul ),接收光電隔離輸入電路中光電隔離器 輸出信號，并與所述顯示與通訊電路中單片機(U2)相連。
4. 根據(jù)權利要求1所述多功能輸入輸出接口板，其特征在于所述顯 示與通訊電路，由單片機(U2), LCD液晶顯示器(U3),電平轉換器(U4) 組成，其中單片機(U2)通過外部存儲器接口與可編程邏輯器件(Ul )通 訊，單片機(U2)的輸出至LCD液晶顯示器(U3),單片機(U2)經(jīng)電 平轉換器件(U4)、通過串口接口與外部設備相連。
5. 根據(jù)權利要求1所述多功能輸入輸出接口板，其特征在于所述輸 出控制電路，由第一 二功率驅動管(U5 U6)組成，分別為8路NPN和 8路PNP驅動結構，輸入端接收邏輯控制電路中可編程邏輯器(Ul)控制 信號，輸出開關控制信號經(jīng)驅動接口電路至外部設備。
專利摘要本實用新型涉及一種多功能輸入輸出接口板，包括光電隔離輸入電路，為光電隔離器與發(fā)光二極管通過串聯(lián)結構，輸入端接至外部傳感器，用于對輸入的外部信號進行抗干擾濾波及降噪處理；邏輯控制電路，接收光電隔離輸入電路處理后的信號，實現(xiàn)輸入輸出控制；顯示與通訊電路，接收邏輯控制電路控制信號，與外部設備進行參數(shù)配置與通訊；輸出控制電路，輸入端接收邏輯控制電路控制信號，輸出開關控制信號至現(xiàn)場外部串口設備。本實用新型可用于工業(yè)現(xiàn)場中各種傳感器信號輸入與開關信號的自動控制以及同數(shù)字儀器的通訊接口，解決了工業(yè)現(xiàn)場接口信號電平不匹配，不共地以及消除現(xiàn)存各種噪聲信號干擾等問題。
文檔編號G05B19/05GK201315018SQ200820231399
公開日2009年9月23日 申請日期2008年12月10日 優(yōu)先權日2008年12月10日
發(fā)明者曹云俠, 欣 畢, 鉞 馬 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所