一種通用控制器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種通用控制器，包括：電源電路、模擬量輸入采樣電路、隔離開關量輸入電路、隔離開關量輸出電路、隔離通訊電路和微控制單元，所述模擬量輸入采樣電路、所述隔離開關量輸入電路和所述隔離開關量輸出電路的輸出端均電性連接所述微控制單元，所述微控制單元通過隔離芯片通訊連接所述隔離通訊電路。通過上述方式，本發明通用控制器具有通訊穩定可靠、安全實用、過壓過流保護、抗干擾能力強等優點，在通用控制器的普及上有著廣泛的市場前景。
【專利說明】一種通用控制器

【技術領域】
[0001] 本發明涉及水利、電力、工業自動化領域，特別是涉及一種通用控制器。

【背景技術】
[0002] 通用控制器是針對各種應用場合而開發的混合型輸入輸出模塊，可廣泛應用于水 利、電力、交通、石油、化工等各行業中。現有的通用控制器信號采集精度低、易受現場干擾， 大大降低了模擬信號采集的精度。


【發明內容】

[0003] 本發明主要解決的技術問題是提供一種通用控制器，通過采用16路電壓采集信 號或者電流采集信號、16路開關量輸入信號，同時提供16路晶體管輸出，模擬信號放大采 樣電路與主電路隔離，有效抑制現場干擾，提高模擬信號采集的精度，在通用控制器的普及 上有著廣泛的市場前景。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明提供一種通用控制器，包括：電源電路、模擬量輸入 采樣電路、隔離開關量輸入電路、隔離開關量輸出電路、隔離通訊電路和微控制單元，所述 模擬量輸入采樣電路、所述隔離開關量輸入電路和所述隔離開關量輸出電路的輸出端均電 性連接所述微控制單元，所述微控制單元通過隔離芯片通訊連接所述隔離通訊電路。
[0005] 在本發明一個較佳實施例中，所述電源電路電性連接模擬量輸入采樣電路、隔離 開關量輸入電路、隔尚開關量輸出電路、隔尚通訊電路和微控制單兀。
[0006] 在本發明一個較佳實施例中，所述模擬量輸入米樣電路與所述微控制單兀之間經 由多路復用器、模數轉換器和隔離芯片。
[0007] 在本發明一個較佳實施例中，所述隔離開關量輸入電路和所述隔離開關量輸出電 路均經由光耦隔離連接所述微控制器單元。
[0008] 在本發明一個較佳實施例中，所述微控制器單元與所述隔離收發器之間經由隔離 心/T 〇
[0009] 在本發明一個較佳實施例中，所述電源電路為擴30V直流電源。
[0010] 在本發明一個較佳實施例中，所述模擬量輸入米樣電路包括16路差分輸入。
[0011] 在本發明一個較佳實施例中，所述隔離通訊電路為RS485芯片。
[0012] 在本發明一個較佳實施例中，所述微控制器為C51芯片。
[0013] 本發明的有益效果是：本發明通用控制器具有通訊穩定可靠、安全實用、過壓過流 保護、抗干擾能力強等優點，在通用控制器的普及上有著廣泛的市場前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于 本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它 的附圖，其中： 圖1是本發明的通用控制器第一較佳實施例的電原理示意圖。

【具體實施方式】
[0015] 下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范 圍。
[0016] 本發明實施例包括： 一種通用控制器，包括：電源電路、模擬量輸入采樣電路、隔離開關量輸入電路、隔離開 關量輸出電路、隔離通訊電路和微控制單元。
[0017] 所述模擬量輸入采樣電路、所述隔離開關量輸入電路和所述隔離開關量輸出電路 的輸出端均電性連接所述微控制單元，所述微控制單元通過隔離芯片通訊連接所述隔離通 訊電路。
[0018] 優選地，所述電源電路電性連接模擬量輸入采樣電路、隔離開關量輸入電路、隔離 開關量輸出電路、隔尚通訊電路和微控制單兀。
[0019] 優選地，所述模擬量輸入采樣電路與所述微控制單元之間經由多路復用器(MUX)、 模數轉換器（ADC)和隔離芯片。
[0020] 優選地，所述隔離開關量輸入電路和所述隔離開關量輸出電路均經由光耦隔離連 接所述微控制器單元。
[0021] 優選地，所述微控制器單元與所述隔離收發器之間經由隔離芯片。
[0022] 優選地，所述電源電路為9~30V直流電源。
[0023] 優選地，所述模擬量輸入采樣電路包括16路差分輸入。
[0024] 優選地，所述隔離通訊電路為RS485芯片，模塊針對工業應用設計，采用隔離的 RS485通訊接口，避免工業現場對模塊通訊接口的影響，使通訊穩定可靠，并具有ESD、過 壓、過流保護。。
[0025] 優選地，所述微控制器為C51芯片電路、隔離RS485通訊電路及MCU等部分組 成，模塊選用了高速C51芯片，具有快速的數據處理能力，模塊具有看門狗電路，可以在出 現意外時將模塊重啟，使得模塊更加穩定可靠。 模擬量輸入采樣電路的規格為：輸入路數：16路，輸入類型：電壓信號或電流信號，隔 離電壓：1500VDC，輸入范圍：各通道可獨立控制，電流輸入：0?20mA，4?20mA，輸入電阻： 電壓輸入時差模400k Ω、共模l〇〇k Ω，電流輸入時9?300 Ω，ADC分辨率：12位，采樣精度： 0. 1%，采樣速率：1 2 · 5次/秒（1 6通道)。
[0026] 隔離開關量輸入電路的規格為：輸入路數：16路，輸入類型：開關觸點信號或電平 信號，隔離電壓：1500VDC，輸入范圍：高電平（數字1) :3. 5VDC?30VDC，6mA/9?30V，低電 平（數字〇):彡1VDC。
[0027] 隔離開關量輸出電路的規格為：輸出路數：16路，輸出類型：光藕隔離晶體管源 輸出，隔離電壓：1500VDC，最大負載電壓：30V，最大負載電流：100mA， 截止時晶體管漏電 流：小于20uA，導通時晶體管飽和電壓：lV/100mA，輸出晶體管最大功耗：小于150mW。
[0028] 系統參數：供電電壓：9?30VDC，電源反接保護，功耗：3. 0W，工作環境：工作溫 度：-10°C?50°C，存儲溫度：-40°C?85°C，相對濕度：5%?95%不結露，外殼材料：ABS工 程塑料，安裝方式：標準DIN導軌安裝或螺絲安裝，體積（長X寬X高）=180x100x45。
[0029] 通訊接口：通訊接口 ：RS485接口，±15kV ESD保護、過流保護，隔離電壓： 1500V，通訊協議：MODBUS，RTU 協議，波特率：L 2k，2. 4k，4. 8k，9. 6k，19. 2k，38. 4k，57. 6k， 115. 2k，通訊格式：8位數據位，偶校驗，1位停止位，1位起始位，模塊地址：固定為1。
[0030] 模擬量輸入采樣電路采用差分輸入電路，可以輸入差分電壓信號，也可以輸入單 端電壓信號；電流信號經模塊內部集成的9~300Ω精密電阻轉換成電壓信號輸入，模擬量 輸入部分采用隔離電源供電。注意，必須限制輸入信號的電壓大小，過高的電壓將導致輸入 電路飽和而得到錯誤結果，并可能會損壞模塊。電路可輸入標準的0?20mA、4?20mA電 流信號，以及其它不超過5V電壓、20mA電流的非標準信號。
[0031] 隔尚開關量輸入電路具有16路開關量輸入，現場開關量輸入信號與模塊內部電 路之間米用光f禹隔尚。隔尚開關量輸出電路具有16路開關量輸出。開關量輸出電路與模 塊內部電路之間采用光耦隔離。晶體管截止時，負載與驅動電源斷開，晶體管飽和導通時， 負載與驅動電源接通。模塊開關量輸出通道具有通訊超時時輸出預定義輸出功能。超時預 定義輸出由超時動作參數控制。當發生通訊超時故障，可以根據實際情況選擇輸出晶體管 保持不變、截止、飽和導通三種預定義輸出，以使現場設備處于安全狀態，保護現場設備。模 塊具有通訊超時檢測功能，能檢測各種原因引起的超時故障。超時檢測功能由參數超時時 間控制。模塊具有37個雙色指示燈，采用RUN為模塊運行指示燈、RSIN為通訊指示燈，ERR 為模塊故障指示燈，其他紅色為輸出指示燈，綠色為輸入指示燈。通訊指示燈綠色閃爍的頻 率和通訊狀態有關。通訊波特率越高，閃爍越快；通訊越頻繁，閃爍越快；如果總線上沒有 數據包傳輸，則不閃爍。
[0032] 本發明通用控制器的有益效果是： 一、 通過采用16路電壓采集信號或者電流采集信號、16路開關量輸入信號、同時提供 16路晶體管輸出，模擬信號放大采樣電路與主電路隔離，有效抑制了現場干擾、提高了模擬 信號采集的精度； 二、 通過采用C51芯片作為微控制單元，具有快速的數據處理能力，并且使得系統穩定 可靠； 三、 相對于一般的通用控制器，這里的通用控制器采用進口專用高速隔離芯片和光耦 隔離來實現了電信號的隔離和過濾的作用，增加了系統的抗干擾能力。
[0033] 以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發 明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領 域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種通用控制器，其特征在于，包括：電源電路、模擬量輸入采樣電路、隔離開關量 輸入電路、隔離開關量輸出電路、隔離通訊電路和微控制單元，所述模擬量輸入采樣電路、 所述隔離開關量輸入電路和所述隔離開關量輸出電路的輸出端均電性連接所述微控制單 元，所述微控制單元通過隔離芯片通訊連接所述隔離通訊電路。
2. 根據權利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述電源電路電性連接模擬量輸 入米樣電路、隔尚開關量輸入電路、隔尚開關量輸出電路、隔尚通訊電路和微控制單兀。
3. 根據權利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述模擬量輸入采樣電路與所述 微控制單元之間經由多路復用器、模數轉換器和隔離芯片連接。
4. 根據權利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述隔離開關量輸入電路和所述 隔離開關量輸出電路均經由光耦隔離連接所述微控制器單元。
5. 根據權利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述微控制器單元與所述隔離收 發器之間經由隔離芯片連接。
6. 根據權利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述電源電路為9~30V直流電源。
7. 根據權利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述模擬量輸入采樣電路包括16 路差分輸入。
8. 根據權利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述隔離通訊電路為RS485芯片。
9. 根據權利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述微控制器為C51芯片。
【文檔編號】G05B19/042GK104155893SQ201410361927
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】康艷萍, 蒲寧鋒, 劉圣東, 王秋華, 姜濤, 趙志翔 申請人:南京淼孚自動化有限公司