用于可編程控制器模擬輸入模塊嵌入數(shù)字輸入的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及可編程控制器(PLC)的輸入。具體地，涉及一種用于在可編程控制器模擬輸入模塊中自動(dòng)嵌入數(shù)字輸入的裝置以及采用所述裝置的可編程控制器模擬輸入模塊，通過(guò)所述裝置來(lái)在可編程控制器模擬輸入模塊中實(shí)現(xiàn)數(shù)字輸入功能。
【背景技術(shù)】
[0002]通?？删幊炭刂破鞯妮斎腩?lèi)型大致分為數(shù)字輸入DI和模擬量輸入Al。數(shù)字輸入一般都需要符合IEC61131-2中定義的PLC數(shù)字量輸入類(lèi)型1，類(lèi)型2或類(lèi)型3的要求(類(lèi)型詳細(xì)定義請(qǐng)參照IEC61131-1中5.2章節(jié))，輸入數(shù)字量邏輯為高時(shí)的電壓幅值為24V。而模擬量輸入可分為電壓型輸入和電流型輸入，電壓型輸入有0-10V和-10到1V兩種，電流型輸入主要有4-20MA，0-20MA。對(duì)于模擬量輸入，PLC模塊通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，把模擬量轉(zhuǎn)換成+32767?-32768之間的數(shù)，然后再實(shí)行控制。
[0003]通?？删幊炭刂破鞯妮斎腩?lèi)型是固定的，例如PLC模擬輸入模塊只接收模擬量輸入，PLC數(shù)字輸入模塊只接收數(shù)字量輸入?，F(xiàn)有技術(shù)中PLC模擬輸入模塊不能支持?jǐn)?shù)字輸入的要求。
[0004]如果能夠在模擬輸入模塊中嵌入數(shù)字輸入的功能，以便當(dāng)模擬輸入模塊用作數(shù)字輸入功能時(shí)，能夠滿(mǎn)足數(shù)字輸入在IEC61131-2中定義的PLC數(shù)字量輸入類(lèi)型I，類(lèi)型2或類(lèi)型3的要求，則通過(guò)向模擬輸入功能增加額外的數(shù)字輸入功能，可以滿(mǎn)足客戶(hù)應(yīng)用中的靈活配置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供一種用于可編程控制器模擬輸入模塊嵌入數(shù)字輸入的裝置，包括:模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，接收經(jīng)由一條信號(hào)線(xiàn)傳送的輸入信號(hào)，并將所述輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送到主控制器進(jìn)行處理；信號(hào)匹配裝置，接收經(jīng)由所述一條信號(hào)線(xiàn)傳送的所述輸入信號(hào)，在控制信號(hào)的控制下開(kāi)啟或關(guān)閉，當(dāng)開(kāi)啟時(shí)，并將所述輸入信號(hào)進(jìn)行匹配處理后傳送到主控制器進(jìn)行處理；主控制器，接收來(lái)自模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或信號(hào)匹配裝置的輸出信號(hào)以進(jìn)行處理。其中，所述輸入信號(hào)為模擬輸入信號(hào)和數(shù)字輸入信號(hào)之一。
[0006]其中，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器由外部電源提供工作電壓，所述裝置還包括:控制信號(hào)產(chǎn)生器，當(dāng)外部電源有效時(shí)，控制信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生控制信號(hào)。
[0007]其中，所述裝置還包括:連接在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和主控制器之間的第一隔離器；以及連接在信號(hào)匹配裝置和主控制器之間的第二隔離器。
[0008]其中，所述裝置還包括:并行/串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，接收來(lái)自信號(hào)匹配裝置的輸出信號(hào)，并進(jìn)行并行/串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)后的數(shù)據(jù)經(jīng)由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和主控制器之間的總線(xiàn)傳送到主控制器。
[0009]其中，所述裝置還包括:濾波器，連接在并行/串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和所述總線(xiàn)之間，包括串聯(lián)連接的第一電阻器和第二電阻器、連接在第一電阻器、第二電阻器的連接節(jié)點(diǎn)和地之間的電容器。
[0010]其中，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器由可編程控制器的內(nèi)部電源提供工作電壓，所述控制信號(hào)由主控制器產(chǎn)生。
[0011]所述裝置還包括連接在信號(hào)匹配裝置和主控制器之間的隔離器。
[0012]其中所述信號(hào)匹配裝置為電流源或輸入阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)之一。
【附圖說(shuō)明】
[0013]通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)示例實(shí)施例的詳細(xì)描述，將更好地理解本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)清楚地理解，所描述的示例實(shí)施例僅僅是作為說(shuō)明和示例，而本實(shí)用新型不限于此。本實(shí)用新型的精神和范圍由所附權(quán)利要求書(shū)的具體內(nèi)容限定。下面描述附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明，其中:
[0014]圖1示出了本實(shí)用新型的構(gòu)思的原理示意圖。
[0015]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的用于可編程控制器模擬輸入模塊嵌入數(shù)字輸入的裝置。
[0016]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的用于可編程控制器模擬輸入模塊嵌入數(shù)字輸入的裝置。
[0017]圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的用于可編程控制器模擬輸入模塊嵌入數(shù)字輸入的裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在參照附圖來(lái)詳細(xì)介紹本實(shí)用新型。
[0019]圖1示出了本實(shí)用新型的構(gòu)思的原理示意圖。
[0020]如圖1所示，在模擬輸入模塊的回路添加作為信號(hào)匹配裝置的電流源或者輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)10，添加該電流源回路或輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)10的目的是為了在數(shù)字量數(shù)字信號(hào)輸入DI的時(shí)候，可以使得該輸入滿(mǎn)足IEC61131-2中對(duì)數(shù)字量輸入的定義。
[0021]由于一般模擬量輸入信號(hào)為弱信號(hào)，可提供的輸出電流遠(yuǎn)小于數(shù)字量輸入的需求，同時(shí)對(duì)于輸入阻抗的需求也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于數(shù)字量輸入，所以對(duì)于電流源回路或輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)10，還需要一個(gè)控制信號(hào)CON，用以控制該電流源回路或輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)10僅僅在數(shù)字量輸入DI時(shí)工作，在模擬量輸入Al時(shí)處于不工作狀態(tài)。此控制信號(hào)CON可以通過(guò)軟件讓主控制器30控制，也可以根據(jù)實(shí)際的模擬量輸入回路中模擬量部分電源的結(jié)構(gòu)不同，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字量輸入和模擬量輸入的區(qū)分。
[0022]在圖1示中，當(dāng)作為模擬量輸入Al的時(shí)候，通過(guò)控制信號(hào)CON將電流源回路或輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)10關(guān)閉，此時(shí)主控制器30可以通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20讀取轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信息。
[0023]作為數(shù)字量輸入的信號(hào)，可以通過(guò)以下的兩種方式輸入到主控制器30。對(duì)于選擇哪種輸入方式，主要取決于輸入信號(hào)的頻率以及模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20的工作電源設(shè)計(jì)。
[0024]如果模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20的工作電源為PLC內(nèi)部提供，在輸入信號(hào)頻率較低的情況下，例如當(dāng)采用10比特或12比特的SAR結(jié)構(gòu)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器時(shí)如果數(shù)字輸入信號(hào)的頻率為80-100KHZ以下的情況下，或者例如當(dāng)采用高精度的Σ Δ結(jié)構(gòu)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器時(shí)如果數(shù)字輸入信號(hào)的頻率為1K-5KHZ以下的情況下，主控制器30可以通過(guò)讀取模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信息，由主控制器30內(nèi)部的軟件來(lái)判斷該數(shù)字信號(hào)為邏輯高還是邏輯低。
[0025]如果輸入信號(hào)頻率較高的情況下，例如當(dāng)采用10比特或12比特的SAR結(jié)構(gòu)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器時(shí)如果數(shù)字輸入信號(hào)的頻率為大于80-100KHZ的情況下，或者例如當(dāng)采用高精度的Σ Δ結(jié)構(gòu)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器時(shí)如果數(shù)字輸入信號(hào)的頻率大于1K-5KHZ的情況下，則必須通過(guò)電流源或輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)10直接傳輸數(shù)字量輸入的信息給主控器30。
[0026]對(duì)于是否通過(guò)主控制器30讀取模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20轉(zhuǎn)換出的數(shù)字信息，主要取決于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20的類(lèi)型、精度以及轉(zhuǎn)換速度，并且需要在考慮綜合成本的前提下做出結(jié)論。
[0027]對(duì)于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20的工作電源為外部提供時(shí)，則數(shù)字量輸入信號(hào)必須通過(guò)電流源或輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)20直接傳輸數(shù)字量輸入的信息給主控器30。
[0028]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的用于可編程控制器模擬輸入模塊嵌入數(shù)字輸入的裝置。
[0029]圖2中，24V的電源輸入由外部提供，通過(guò)該24V電源，給PLC內(nèi)部的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20提供所需工作電壓。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器10可以是專(zhuān)用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器或嵌入在主控制器30中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0030]圖2中，輸入到電流源或輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)10的控制信號(hào)CON是將上述24V電源的電壓輸入到控制信號(hào)產(chǎn)生器40后經(jīng)由控制信號(hào)產(chǎn)生器40來(lái)產(chǎn)生的。當(dāng)連接了有效的外部24V電源時(shí)，控制信號(hào)產(chǎn)生器40產(chǎn)生的控制信號(hào)CON表現(xiàn)為使得電流源或輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)10被關(guān)閉的開(kāi)關(guān)量的關(guān)閉狀態(tài)，而在沒(méi)有連接外部24V電源時(shí)，控制信號(hào)產(chǎn)生器40產(chǎn)生的控制信號(hào)CON表現(xiàn)為使得電流源或輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)10被開(kāi)啟的開(kāi)關(guān)量的開(kāi)啟的狀態(tài)。
[0031]當(dāng)輸入為模擬量輸入時(shí)，必須提供外部24V電源，所以此時(shí)的外部24V電源是模擬量輸入有效的狀態(tài)，控制信號(hào)產(chǎn)生器40產(chǎn)生的控制信號(hào)CON將會(huì)根據(jù)24V有效的狀態(tài)表現(xiàn)為開(kāi)關(guān)量的關(guān)閉狀態(tài)，通過(guò)該關(guān)閉狀態(tài)，控制信號(hào)CON將會(huì)把電流源或輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)10關(guān)閉，以保證在模擬量輸入的時(shí)候輸入阻抗以及輸入電流的需求不會(huì)被數(shù)字量的需求影響，從而實(shí)現(xiàn)模擬量輸入的功能。
[0032]而輸入為數(shù)字量輸入時(shí)，由于不需要外部的24V輸入，控制信號(hào)產(chǎn)生器40產(chǎn)生的控制信號(hào)CON此時(shí)將會(huì)表現(xiàn)為開(kāi)關(guān)量的開(kāi)啟狀態(tài)，所以電流源或阻抗網(wǎng)絡(luò)10將會(huì)被開(kāi)啟，電流源或阻抗網(wǎng)絡(luò)10開(kāi)啟后輸入端口將會(huì)具有IEC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輸入信號(hào)的定義中的特性，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字量輸入的功能。
[0033]圖2中的后端為輸入的信號(hào)(模擬量Al或者數(shù)字量DI)通過(guò)不同的方式將轉(zhuǎn)換的結(jié)果傳輸給主控器30來(lái)處理。對(duì)于模擬量的輸入，傳入主控器30的方法可以通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器20或者嵌入在控制器30中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器上的SPI總線(xiàn)(也可以是其他通訊方式)來(lái)傳輸給主控制器(圖2中示出為單獨(dú)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器30)。對(duì)于數(shù)字量輸入DI，可以將通過(guò)電流源或輸入阻抗網(wǎng)絡(luò)10的信號(hào)直接傳輸給主控制器30，主控制器根據(jù)該數(shù)字量的狀態(tài)來(lái)判斷輸入的數(shù)字量信號(hào)是邏輯高還是邏輯低。從而