专利名称：多通道电流模拟量转换/分配模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电流模拟量转换/分配模块，更具体地，涉及一种在工业控 制系统中的多通道电流模拟量转换和电流信号分配模块，属于工业自动化控制技术领域。
背景技术：
在许多工业都有反映生产过程的在线检测传感器或者仪器如浓度计、流量计、料 位计和各种变送器，这些现场仪表除本地显示外，往往还输出一路标准电流信号(比如4 20mA)，供其它系统如PLC、DCS、单机监控系统等使用。但是在实际应用中，经常出现现场仪 表输出的模拟信号需要供多个监控系统使用，一路模拟信号根本满足不了要求。为了解决 这个问题，目前采用的办法是用电流信号分配器，将一路电流模拟信号转变为信号相等的 两路或多路电流信号，供不同的系统使用(见
图1)。因此目前的多控制系统至少包括电流 信号的分配(或分流)和电流信号的模/数转换两个环节。现场仪表输出的电流信号，基 本上都是由以计算机或PLC为主的各类监控系统使用，在监控系统中由PLC模块、模拟量输 入模块或模拟量输入卡等进行模拟量/数字量的转换。采用这种方式，各个电流信号分配器需要配接电源，同时分配后的电流信号还要 再连接到不同的控制系统中，被分配的电流信号越多，配接线也越复杂，同时信号之间的干 扰也越严重，因此导致系统复杂、成本高和维护量大等问题。
发明内容为了解决上述技术问题，本实用新型发明的目的是提供一种能够将4路标准电 流模拟信号转换为数字量，再通过RS-485输出，并将电流标准信号转变为与原电流信号相 等的多路电流信号，供多个监控系统使用的多通道电流模拟量转换/分配模块。为了实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是一种多通道电流模拟量 转换/分配模块，其特征是包括MCU主控单元、电流模拟量输入单元、电流模拟量输出单元 和RS-485通信单元，电流模拟量输入单元、电流模拟量输出单元、RS-485通信单元通过I/ 0线与MCU主控单元连接。本实用新型所述的MCU主控单元包括MCU主控器、复位电路和参数存储电路，复位 电路、参数存储电路分别与MCU主控器连接。复位电路起上电复位和看门狗作用，当系统因 干扰导致程序跑飞或死循环后，复位电路自动产生复位信号使系统恢复正常。参数存储电 路用于保存本实用新型模块的配置参数。本实用新型所述的电流模拟量输入单元包括电流模拟量输入接口、多路切换电 路、A/D转换电路和隔离电路I，电流模拟量输入接口、多路切换电路、A/D转换电路和隔离 电路I依次相连，隔离电路I还与多路切换电路、MCU主控单元的MCU主控器连接。本实用新型所述的电流模拟量输出单元包括隔离电路II、D/A电路、V/I电路和电 流输出接口，隔离电路II与MCU主控单元的MCU主控器连接，MCU主控器的I/O信号通过 光电隔离后与D/A电路相连，D/A电路将串行的数字信号转换为模拟的电压信号，再由V/I电路将电压信号转变为0-20mA或4-20mA的标准电流信号，并与电流输出接口连接。所述 的电流模拟量输出单元包括四路独立的D/A电路和V/I电路，能同时完成四路独立的串行 数字信号到电流模拟量信号的转换。本实用新型所述的RS-485通信单元包括RS-485总线收发器和RS-485接口， RS-485总线收发器与MCU主控器连接，将MCU主控器具有全双工串行通信口的TTL电平 转换为RS-485总线的差分传输数据信号，通过RS-485接口与其它RS-485设备连接，构成 RS-485通信网络。在MCU主控单元参数存储电路的存储器中，保存有如下几种类型的系统配置参 数，使本实用新型具有不同的功能。1.通道配置参数(1)通道类型参数输入输出通道类型参数为一个字节，主要用于设置输入通道(INtl IN3)和输出通 道(OUTciNOUT3)的电流模拟量类型，字节低四位对应于四个输入通道，字节高四位对应于 四个输出通道，某位为O时表示电流模拟量0 20mA，为1时表示4 20mA。
Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2BitlBitO0/10/10/10/10/10/10/10/1电流模拟I OUT3 OUT2I输出通道 OUT1 OUT0电流模拟量输入通道 IN3 ι IN2 INi IN0
O 1 Γι-
ο: 0~20mA
4~20mA默认值为FH1，即输入通道和输出通道的电流信号范围均为4 20mA。(2)通道映射参数输入输出通道映射参数为2个字节，主要用于指明4个输入通道(INtl-IN3)分别 映射到哪一个或几个输出通道，也即决定输入电流信号被分配为1路或多路数值相同的电 流模拟量。某一位为1时表示从该通道输出，相反为O时表示不能从该通道输出。
IN3IN2IN1IN0OUT3OUT2OUT1OUT0OUT3OUT2OUT,OUT0 I OUT3OUT2OUT1OUT0OUT3OUT2OUT,OUT0
字节2
字节1默认值为(84H、21H)，即IN。_OUT。，IN1-OUT1, IN2-OUT2, IN3-OUT3,表示输入的电流模 拟量经过A/D转换后，从对应的输出通道再输出同样数值的电流信号，实现1对1的电流分 配，具体配置如下。
IN3IN2INiIN01000010000100001
字节2 (84H)
字节1 (21H)
4[0021]2通信配置参数通信配置参数为2个字节，主要用于设置RS-485通信地址、波特率、是否需要校验 和、RS-485输出模拟量数据的格式等等。
Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2BitlBitORS-485地址
权利要求一种多通道电流模拟量转换/分配模块，其特征在于包括MCU主控单元、电流模拟量输入单元、电流模拟量输出单元和RS 485通信单元，电流模拟量输入单元、电流模拟量输出单元、RS 485通信单元分别与MCU主控单元连接，并相互隔离。
2.根据权利要求1所述的多通道电流模拟量转换/分配模块，其特征在于所述的MCU 主控单元包括MCU主控器、复位电路和参数存储电路，复位电路、参数存储电路分别与MCU 主控器连接。
3.根据权利要求1所述的多通道电流模拟量转换/分配模块，其特征在于所述的电 流模拟量输入单元包括电流模拟量输入接口、多路切换电路、A/D转换电路和隔离电路I， 电流模拟量输入接口、多路切换电路、A/D转换电路和隔离电路I依次相连，隔离电路I还 与多路切换电路、MCU主控单元的MCU主控器连接。
4.根据权利要求1所述的多通道电流模拟量转换/分配模块，其特征在于所述的电 流模拟量输出单元包括隔离电路II、D/A电路、V/I电路和电流输出接口，隔离电路II与 MCU主控单元的MCU主控器连接，MCU主控器的I/O信号通过光电隔离后与D/A电路相连， D/A电路将串行的数字信号转换为模拟的电压信号，再由V/I电路将电压信号转变为标准 电流信号，并与电流输出接口连接。
5.根据权利要求1所述的多通道电流模拟量转换/分配模块，其特征在于所述的 RS-485通信单元包括RS-485总线收发器和RS-485接口，RS-485总线收发器与MCU主控 器连接，将所述的MCU主控器的TTL电平转换为RS-485总线的差分传输数据信号，通过 RS-485接口与其它RS-485设备连接，构成RS-485通信网络。
6.根据权利要求5所述的多通道电流模拟量转换/分配模块，其特征在于所述的 RS-485总线收发器为带三通道隔离的增强型RS-485收发器ADM2483。
专利摘要本实用新型公开了一种多通道电流模拟量转换/分配模块，包括MCU主控单元、电流模拟量输入单元、电流模拟量输出单元和RS-485通信单元，电流模拟量输入单元、电流模拟量输出单元、RS-485通信单元分别与MCU主控单元连接并相互隔离。MCU主控单元依次采集四个电流模拟量输入通道，将其转换为数字量，再根据通信配置参数和通信协议，通过RS-485通信输出，并根据通道配置参数，将数字量通过电流模拟量输出单元转换为标准电流信号，实现多通道电流模拟量的转换、数据输出和电流信号分配。与现有技术相比，本实用新型具有配置灵活、抗干扰能力强、连线简单、维护方便和通用性强的优点，非常适合于工业自动化应用领域。
文档编号G05B19/418GK201716587SQ201020266560
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者杨小平 申请人:中国矿业大学(北京)