专利名称：一种可热插拔的plc数字量输出模块的制作方法
技术领域：
本实用新型一种可热插拔的PLC数字量输出模块，属于PLC数字量输出装置技术领域。
背景技术：
在工业过程控制业内，可编程控制器PLC已成为主要应用手段，其方便的编程方式，灵活的应用方式，广阔的应用范围，深受广大自动化工程师的喜爱。目前大部分PLC的结构是以模块为基本的I/O单元，在工业控制现场，若出现PLC装置硬件失效或软件故障，通常都是先关闭系统电源再检修或更换故障设备，而在一些可靠性要求非常高的系统中，是不允许停机检修和停机更换故障板的，这时就必须带电热插拔故障板，但是在热插拔故障板时，电源电流尖峰会对热插拔的设备电路造成冲击，造成工作混乱、复位，甚至烧毁电路，另外，插入时接口信号线电平会发生抖动，从而影响整个系统中其它工作电路的正常工作，因此，必须有热插拔保护电路来保证热插拔时可编程控制器的正常工作，而且目前的数字量输出模块也没有热插拔保护功能，在热插拔故障板时容易损坏数字量输出模块。
实用新型内容本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种带热插拔保护功能的PLC数字量输出模块。为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是一种可热插拔的PLC数字量输出模块，包括热插拔电源模块、MCU单元、数字量输出单元、通讯单元和人机交互单元，所述MCU单元的电源端口与热插拔电源模块的电源输出端相连，所述数字量输出单元的输入端与MCU单元的信号输出端相连，所述MCU单元的通讯端口连接有通讯单元，MCU单元连接有人机交互单元；所述热插拔电源模块包括有限流保护模块、过压保护模块、热插拔控制器模块、滤波处理模块和电源转换模块，限流保护模块的输出端依次串接过压保护模块、热插拔控制器模块和滤波处理模块后与电源转换模块的输入端相连，所述电源转换模块的输出端为热插拔电源模块的电源输出端。所述数字量输出单元由滤波电路、光耦隔离电路和继电器输出电路组成，所述滤波电路的输入端为数字量输出单元的输入端，滤波电路的输出端串接光耦隔离电路后与继电器输出电路的输入端相连，所述继电器输出电路的输出端为数字量输出单兀的信号输出端。所述电源转换模块的电源输出端包括不同电压等级的多个电源输出端口。所述通讯单元包括隔离CAN总线、USB总线、隔离RS232总线和隔离RS485总线。本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果一、本实用新型通过在PLC数字量输出模块中采用热插拔电源控制技术，达到了带电状态下不间断控制，实现了 PLC数字量输出模块的热插拔保护功能；二、本实用新型中的通讯单元采用完全电气隔离方式，提高了装置使用的安全性和抗干扰性；三、本实用新型具有功能可扩展性，在不改变硬件平台结构的基础上，能够实现不同的控制策略，MCU单元采用STM32F107VC高性能处理器，具有丰富、强大的外设，使用该处理器的单片机成本低、易操作、性能高、体积小；四、本实用新型中的数字量输出模块采用多层PCB设计，抗干扰性能高，且具有功能扩展特性，在不改变硬件平台结构的基础上，能 够实现不同的控制策略。
以下结合附图
对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的说明图I为本实用新型的电路结构示意图；图中I为热插拔电源模块、2为MCU单元、3为数字量输出单元、4为通讯单元、5为人机交互单元、6为限流保护模块、7为过压保护模块、8为热插拔控制器模块、9为滤波处理模块、10为电源转换模块。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型一种可热插拔的PLC数字量输出模块，包括热插拔电源模块1、MCU单元2、数字量输出单元3、通讯单元4和人机交互单元5，所述MCU单元2的电源端口与热插拔电源模块I的电源输出端相连，所述数字量输出单元3的输入端与MCU单元2的信号输出端相连,所述MCU单元2的通讯端口连接有通讯单元4,所述通讯单元4包括隔离CAN总线、USB总线、隔离RS232总线和隔离RS485总线，MCU单元2连接有人机交互单元5。所述热插拔电源模块I包括有限流保护模块6、过压保护模块7、热插拔控制器模块8、滤波处理模块9和电源转换模块10，限流保护模块6的输出端依次串接过压保护模块7、热插拔控制器模块8和滤波处理模块9后与电源转换模块10的输入端相连，所述限流保护模块6的输入端可以设置有插座，所述插座可以直接与电源相连，所述电源转换模块10的输出端为热插拔电源模块I的电源输出端，电源转换模块10的电源输出端包括不同电压等级的多个电源输出端口。所述数字量输出单元3由滤波电路、光耦隔离电路和继电器输出电路组成，所述滤波电路的输入端为数字量输出单元3的输入端，滤波电路的输出端串接光耦隔离电路后与继电器输出电路的输入端相连，所述继电器输出电路的输出端为数字量输出单兀3的信号输出端。在具体实施过程中，本实用新型可以通过上述插座和背板式控制装置的背板电源插槽连接，从背板插槽上取24V直流电，上述热插拔电源模块I通过其内部的限流保护模块6和过压保护模块7对输入的24V直流电进行限流和过压保护，使本实用新型在热插拔过程中产生瞬间尖峰电流和大电压时，能够防止尖峰脉冲进入电路引起永久性和短暂性破坏，上述热插拔控制器模块8中的控制器具有可编程限制电流、过流保护、锁存和自动操作等功能，经热插拔控制器模块8处理后的24V直流电再经滤波处理模块9滤波后，送入电源转换电路10，电源转换电路10将24V电压转换为各电路和模块所需要的不同电压等级的直流电源，为整个装置供电。上述MCU单元2是本实用新型的核心部分，MCU单元2除了对各个采集信号进行运算、比较、分析之外，还要满足控制策略的控制参数计算，实时采集信号，以实现控制策略的优化和运行状态的实时监控，完成与上层机之间的数据通信，记录控制运行的状态以及发生故障时的事件记录。上述数字量输出单元3包括滤波电路、光耦隔离电路和继电器输出电路，数字量输出单元3接收MCU单元2发出控制信号，经滤波和光耦隔离后，将隔离后的信号对继电器的开关进行控制，从而控制输出信号的接通和关 闭，双重隔离提高了输出开关量控制的准确性。上述人机交互单元5可以通过一个嵌入式灯板实现交互功能，共有24个LED显示屏，可显示观测信号的采集、MCU单元2的运行、报警、状态指示等信息。上述MCU单元2通过通讯单元4可以实现与上位机完成数据交换，通讯单元4包括隔离CAN总线、USB总线、隔离RS232总线和隔离RS485总线，MCU单元2与上位机进行数据交换时可选择上述四种传输协议中的任意一种，在电路设计时，充分考虑了干扰源的特点，对隔离和滤波进行了特别设计，这些通信电路都采用了隔离技术，可有效隔离干扰，系统EMC指标可以完全按照工业A级标准进行设计。上述MCU单元2可以采用型号为STM32F107VC的MCU芯片，上述热插拔电源模块I中的热插拔控制器模块8可以采用型号为TPS2491的热插拔控制器，本实用新型可以采用多层PCB设计，提高抗干扰性能。
权利要求1.一种可热插拔的PLC数字量输出模块,其特征在于包括热插拔电源模块(I)、MCU单元(2)、数字量输出单元(3)、通讯单元(4)和人机交互单元(5)，所述MCU单元(2)的电源端口与热插拔电源模块(I)的电源输出端相连，所述数字量输出单元(3)的输入端与MCU单元(2)的信号输出端相连，所述MCU单元(2)的通讯端口连接有通讯单元(4)，MCU单元(2)连接有人机交互单元(5); 所述热插拔电源模块(I)包括有限流保护模块(6)、过压保护模块(7)、热插拔控制器模块(8)、滤波处理模块(9)和电源转换模块(10)，限流保护模块(6)的输出端依次串接过压保护模块(7)、热插拔控制器模块(8)和滤波处理模块(9)后与电源转换模块(10)的输入端相连，所述电源转换模块(10)的输出端为热插拔电源模块(I)的电源输出端。
2.根据权利要求I所述的一种可热插拔的PLC数字量输出模块，其特征在于所述数字量输出单元(3)由滤波电路、光耦隔离电路和继电器输出电路组成，所述滤波电路的输入端为数字量输出单元(3)的输入端，滤波电路的输出端串接光耦隔离电路后与继电器输出电路的输入端相连，所述继电器输出电路的输出端为数字量输出单元(3)的信号输出端。
3.根据权利要求I或2所述的一种可热插拔的PLC数字量输出模块，其特征在于所述电源转换模块(10)的电源输出端包括不同电压等级的多个电源输出端口。
4.根据权利要求3所述的一种可热插拔的PLC数字量输出模块，其特征在于所述通讯单兀(4)包括隔尚CAN总线、USB总线、隔尚RS232总线和隔尚RS485总线。
专利摘要本实用新型一种可热插拔的PLC数字量输出模块，属于PLC数字量输出装置技术领域；所要解决的技术问题是提供一种带热插拔保护功能的PLC数字量输出模块；采用的技术方案是一种可热插拔的PLC数字量输出模块，包括热插拔电源模块、MCU单元、数字量输出单元、通讯单元和人机交互单元，所述MCU单元的电源端口与热插拔电源模块的电源输出端相连，所述数字量输出单元的输入端与MCU单元的信号输出端相连，所述MCU单元的通讯端口连接有通讯单元，MCU单元连接有人机交互单元；本实用新型适用于工业控制领域。
文档编号G05B19/042GK202583776SQ20122023526
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者李玮, 吴晓闯, 王翠玲, 李文泉, 宋慧娟, 孟郁金, 王玉宏, 王耀华, 田涛 申请人:山西联华伟业科技有限公司