专利名称：无限点plc开关量输入扩展模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无限点PLC开关量输入扩展模块，特别在需要不受PLC 输入点数和通讯协议限制的场合下实现大批量开关量输入。
背景技术：
随着可编程控制器(PLC)在工业现场的大量应用，特别是小型PLC 备受青睐。但受PLC I/O点数限制，大批量的开关量输入信号采用PLC专 用扩展模块无法进行采集，如果有一种数据采集模块成本低廉，采集通道数 又不受PLC输入点数限制，并能通过PLC的2个开关量输入通道简单地将 数据传输到PLC，则可以实现低成本无点数限制地采集开关量信号，满足工 程的实际需要。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在需要不受PLC输入点数和通讯协议限 制的场合下实现大批量开关量输入的无限点PLC开关量输入扩展模块，该 模块采用单片机扫描开关矩阵的开关状态，然后通过PLC的2路开关量输 入通道将外部开关信号发送给PLC主控制器。
为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案
一种无限点PLC开关量输入扩展模块，其特征在于，包括信号输入端 子排电路、开关矩阵电路、单片机外围及通讯电路。所述的信号输入端子排 电路通过开关矩阵电路与单片机外围及通讯电路相接，单片机通过通讯端子 与PLC主控制器相连。
本发明的无限点PLC开关量输入扩展模块，利用单片机反复扫描开关 矩阵，将外部开关信号采集到单片机内部储存与处理。所有外部输入信号与
3开关矩阵之间采用光电隔离。通过开关矩阵电路，将无限点的外部开关信号 通过较少数量的输入通道采集到单片机内部储存与处理。然后按照自定义的
协议通过2线制通讯电路发送给PLC主控制器。
图l是本发明的原理框图； 图2是信号输入端子排电路原理图； 图3是开关矩阵电路原理图； 图4是单片机外围及通讯电路原理图。 以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例方式
如图1所示，本发明的无限点PLC开关量输入扩展模块，包括信号输 入端子排电路l、开关矩阵电路2、单片机外围及通讯电路3。信号输入端 子排电路1通过开关矩阵电路2与单片机外围及通讯电路3相接，单片机外 围及通讯电路3通过2线制通讯电路与PLC主控制器相连。所有外部输入 信号与开关矩阵之间、PLC与模块的通讯电路之间均采用光电隔离。
如图2所示，信号输入端子排电路l:包括256个电阻R1， 256个光耦 X， 16个接线端子排J1;端子排J1可同时外接256个开关量输入信号。
如图3所示，开关矩阵电路2:包括信号输入端子排电路l中的256个 光耦X， 16个电阻R2; 256个光耦的光敏三极管组成开关矩阵，L01 L16 为行扫描线，R01 R16为列读取线，分别与单片机外围及通讯电路3的同 名端相连。
如图4所示，单片机外围及通讯电路3:包括一个单片机89C51，在单 片机89C51上连接有+5V电源、晶振XT、电容C1 C3、三个电阻R3和 R4 (图中的R4X2)、 一块四一十六译码器74LS154芯片、 一块光耦芯片 TLP521、 一个外接通讯端子排J2;单片机89C51上的P0.0 P1.7共16个
4端口分别与开关矩阵电路2中的列读取线R01 R16的同名端相连。四_十 六译码器74LS154芯片的4个译码地址输入端分别与单片机的P2.0 P2.3 相连，而四一十六译码器74LS154芯片的16线输出端分别与开关矩阵电路 2中的行扫描线L01 L16同名端相连。2个光耦芯片TLP521的输入端分别 与单片机89C51上的P2.6、 P2.7和+5V电源相连，2个光耦芯片TLP521的 输出端与端子排J2相连。单片机89C51外围及通讯电路3是整个无限点PLC 开关量输入扩展模块的核心，它接收外部开关量输入信号并存储在芯片上， 同时将处理过的数据通过两路光耦输出到PLC主控制器。
使用时，将外部开关量信号接到16块接线端子排J1上，同时为无限点 PLC开关量输入扩展模块提供直流5V电源，并将模块的外接通讯端子排J2 接到PLC的输入端子上。模块就能不断采集外部开关量信号，并将这些开 关量状态数据发送到PLC上。
权利要求
1、一种无限点PLC开关量输入扩展模块，其特征在于，包括有信号输入端子排电路(1)、开关矩阵电路(2)、单片机外围及通讯电路(3)，信号输入端子排电路(1)通过开关矩阵电路(2)与单片机外围及通讯电路(3)相连。
2、 如权利要求1所述的无限点PLC开关量输入扩展模块，其特征在于 所述的信号输入端子排电路(1 )包括256个光耦(X)， 256个电阻(R1 )，16个接线端子排(Jl);端子排(Jl)可同时外接256个开关量输入信号；所述的开关矩阵电路(2)包括信号输入端子排电路(1)中的256个光 耦(X)， 16个电阻(R2); 256个光耦的光敏三极管组成的开关矩阵，通过 行扫描线(L01 L16)和列读取线(R01 R16)分别与单片机外围及通讯 电路(3)的同名端相连；所述的单片机外围及通讯电路(3)至少包括有单片机，在单片机上连 接有晶振、电容、电阻、四一十六译码器芯片、光耦芯片、电源和外接通讯 端子排(J2);单片机分别与开关矩阵电路(2)中的列读取线(R01 R16) 的同名端相连，四一十六译码器芯片的4个译码地址输入端分别与单片机相 连，而四一十六译码器芯片的16线输出端分别与开关矩阵电路(2)中的行 扫描线(L01 L16)的同名端相连，光耦芯片的输入端分别与单片机和电 源相连，光耦芯片的输出端与端子排(J2)相连。
3、 如权利要求1所述的无限点PLC开关量输入扩展模块，其特征在于 所述的单片机的型号为89C51。
全文摘要
本发明公开了一种无限点PLC开关量输入扩展模块，特别适用于在需要不受PLC输入点数和通讯协议限制的场合下实现大批量开关量输入，它包括信号输入端子排电路、开关矩阵电路、单片机外围及通讯电路。其中信号输入端子排电路通过开关矩阵电路与单片机相接，单片机通过通讯电路与PLC主控制器相连。所有外部输入信号与开关矩阵之间、PLC与模块的通讯电路之间均采用光电隔离。它利用单片机反复扫描开关矩阵，将外部开关信号采集到单片机内储存与处理，并将采集到的数据按照自定义的协议通过2线制通讯电路发送给PLC主控制器。
文档编号G05B19/05GK101464675SQ20091002085
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者仝美娟, 同志学, 吴晓君, 郭海燕 申请人:西安建筑科技大学