一种通用控制器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种通用控制器，包括：电源电路、模拟量输入采样电路、隔离开关量输入电路、隔离开关量输出电路、隔离通讯电路和微控制单元，所述模拟量输入采样电路、所述隔离开关量输入电路和所述隔离开关量输出电路的输出端均电性连接所述微控制单元，所述微控制单元通过隔离芯片通讯连接所述隔离通讯电路。通过上述方式，本发明通用控制器具有通讯稳定可靠、安全实用、过压过流保护、抗干扰能力强等优点，在通用控制器的普及上有着广泛的市场前景。
【专利说明】一种通用控制器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水利、电力、工业自动化领域，特别是涉及一种通用控制器。
【背景技术】
[0002] 通用控制器是针对各种应用场合而开发的混合型输入输出模块，可广泛应用于水 利、电力、交通、石油、化工等各行业中。现有的通用控制器信号采集精度低、易受现场干扰， 大大降低了模拟信号采集的精度。
【发明内容】
[0003] 本发明主要解决的技术问题是提供一种通用控制器，通过采用16路电压采集信 号或者电流采集信号、16路开关量输入信号，同时提供16路晶体管输出，模拟信号放大采 样电路与主电路隔离，有效抑制现场干扰，提高模拟信号采集的精度，在通用控制器的普及 上有着广泛的市场前景。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种通用控制器，包括：电源电路、模拟量输入 采样电路、隔离开关量输入电路、隔离开关量输出电路、隔离通讯电路和微控制单元，所述 模拟量输入采样电路、所述隔离开关量输入电路和所述隔离开关量输出电路的输出端均电 性连接所述微控制单元，所述微控制单元通过隔离芯片通讯连接所述隔离通讯电路。
[0005] 在本发明一个较佳实施例中，所述电源电路电性连接模拟量输入采样电路、隔离 开关量输入电路、隔尚开关量输出电路、隔尚通讯电路和微控制单兀。
[0006] 在本发明一个较佳实施例中，所述模拟量输入米样电路与所述微控制单兀之间经 由多路复用器、模数转换器和隔离芯片。
[0007] 在本发明一个较佳实施例中，所述隔离开关量输入电路和所述隔离开关量输出电 路均经由光耦隔离连接所述微控制器单元。
[0008] 在本发明一个较佳实施例中，所述微控制器单元与所述隔离收发器之间经由隔离 心/T 〇
[0009] 在本发明一个较佳实施例中，所述电源电路为扩30V直流电源。
[0010] 在本发明一个较佳实施例中，所述模拟量输入米样电路包括16路差分输入。
[0011] 在本发明一个较佳实施例中，所述隔离通讯电路为RS485芯片。
[0012] 在本发明一个较佳实施例中，所述微控制器为C51芯片。
[0013] 本发明的有益效果是：本发明通用控制器具有通讯稳定可靠、安全实用、过压过流 保护、抗干扰能力强等优点，在通用控制器的普及上有着广泛的市场前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它 的附图，其中： 图1是本发明的通用控制器第一较佳实施例的电原理示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0016] 本发明实施例包括： 一种通用控制器，包括：电源电路、模拟量输入采样电路、隔离开关量输入电路、隔离开 关量输出电路、隔离通讯电路和微控制单元。
[0017] 所述模拟量输入采样电路、所述隔离开关量输入电路和所述隔离开关量输出电路 的输出端均电性连接所述微控制单元，所述微控制单元通过隔离芯片通讯连接所述隔离通 讯电路。
[0018] 优选地，所述电源电路电性连接模拟量输入采样电路、隔离开关量输入电路、隔离 开关量输出电路、隔尚通讯电路和微控制单兀。
[0019] 优选地，所述模拟量输入采样电路与所述微控制单元之间经由多路复用器(MUX)、 模数转换器（ADC)和隔离芯片。
[0020] 优选地，所述隔离开关量输入电路和所述隔离开关量输出电路均经由光耦隔离连 接所述微控制器单元。
[0021] 优选地，所述微控制器单元与所述隔离收发器之间经由隔离芯片。
[0022] 优选地，所述电源电路为9~30V直流电源。
[0023] 优选地，所述模拟量输入采样电路包括16路差分输入。
[0024] 优选地，所述隔离通讯电路为RS485芯片，模块针对工业应用设计，采用隔离的 RS485通讯接口，避免工业现场对模块通讯接口的影响，使通讯稳定可靠，并具有ESD、过 压、过流保护。。
[0025] 优选地，所述微控制器为C51芯片电路、隔离RS485通讯电路及MCU等部分组 成，模块选用了高速C51芯片，具有快速的数据处理能力，模块具有看门狗电路，可以在出 现意外时将模块重启，使得模块更加稳定可靠。 模拟量输入采样电路的规格为：输入路数：16路，输入类型：电压信号或电流信号，隔 离电压：1500VDC，输入范围：各通道可独立控制，电流输入：0?20mA，4?20mA，输入电阻： 电压输入时差模400k Ω、共模l〇〇k Ω，电流输入时9?300 Ω，ADC分辨率：12位，采样精度： 0. 1%，采样速率：1 2 · 5次/秒（1 6通道)。
[0026] 隔离开关量输入电路的规格为：输入路数：16路，输入类型：开关触点信号或电平 信号，隔离电压：1500VDC，输入范围：高电平（数字1) :3. 5VDC?30VDC，6mA/9?30V，低电 平（数字〇):彡1VDC。
[0027] 隔离开关量输出电路的规格为：输出路数：16路，输出类型：光藕隔离晶体管源 输出，隔离电压：1500VDC，最大负载电压：30V，最大负载电流：100mA， 截止时晶体管漏电 流：小于20uA，导通时晶体管饱和电压：lV/100mA，输出晶体管最大功耗：小于150mW。
[0028] 系统参数：供电电压：9?30VDC，电源反接保护，功耗：3. 0W，工作环境：工作温 度：-10°C?50°C，存储温度：-40°C?85°C，相对湿度：5%?95%不结露，外壳材料：ABS工 程塑料，安装方式：标准DIN导轨安装或螺丝安装，体积（长X宽X高）=180x100x45。
[0029] 通讯接口：通讯接口 ：RS485接口，±15kV ESD保护、过流保护，隔离电压： 1500V，通讯协议：MODBUS，RTU 协议，波特率：L 2k，2. 4k，4. 8k，9. 6k，19. 2k，38. 4k，57. 6k， 115. 2k，通讯格式：8位数据位，偶校验，1位停止位，1位起始位，模块地址：固定为1。
[0030] 模拟量输入采样电路采用差分输入电路，可以输入差分电压信号，也可以输入单 端电压信号；电流信号经模块内部集成的9~300Ω精密电阻转换成电压信号输入，模拟量 输入部分采用隔离电源供电。注意，必须限制输入信号的电压大小，过高的电压将导致输入 电路饱和而得到错误结果，并可能会损坏模块。电路可输入标准的0?20mA、4?20mA电 流信号，以及其它不超过5V电压、20mA电流的非标准信号。
[0031] 隔尚开关量输入电路具有16路开关量输入，现场开关量输入信号与模块内部电 路之间米用光f禹隔尚。隔尚开关量输出电路具有16路开关量输出。开关量输出电路与模 块内部电路之间采用光耦隔离。晶体管截止时，负载与驱动电源断开，晶体管饱和导通时， 负载与驱动电源接通。模块开关量输出通道具有通讯超时时输出预定义输出功能。超时预 定义输出由超时动作参数控制。当发生通讯超时故障，可以根据实际情况选择输出晶体管 保持不变、截止、饱和导通三种预定义输出，以使现场设备处于安全状态，保护现场设备。模 块具有通讯超时检测功能，能检测各种原因引起的超时故障。超时检测功能由参数超时时 间控制。模块具有37个双色指示灯，采用RUN为模块运行指示灯、RSIN为通讯指示灯，ERR 为模块故障指示灯，其他红色为输出指示灯，绿色为输入指示灯。通讯指示灯绿色闪烁的频 率和通讯状态有关。通讯波特率越高，闪烁越快；通讯越频繁，闪烁越快；如果总线上没有 数据包传输，则不闪烁。
[0032] 本发明通用控制器的有益效果是： 一、 通过采用16路电压采集信号或者电流采集信号、16路开关量输入信号、同时提供 16路晶体管输出，模拟信号放大采样电路与主电路隔离，有效抑制了现场干扰、提高了模拟 信号采集的精度； 二、 通过采用C51芯片作为微控制单元，具有快速的数据处理能力，并且使得系统稳定 可靠； 三、 相对于一般的通用控制器，这里的通用控制器采用进口专用高速隔离芯片和光耦 隔离来实现了电信号的隔离和过滤的作用，增加了系统的抗干扰能力。
[0033] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1. 一种通用控制器，其特征在于，包括：电源电路、模拟量输入采样电路、隔离开关量 输入电路、隔离开关量输出电路、隔离通讯电路和微控制单元，所述模拟量输入采样电路、 所述隔离开关量输入电路和所述隔离开关量输出电路的输出端均电性连接所述微控制单 元，所述微控制单元通过隔离芯片通讯连接所述隔离通讯电路。
2. 根据权利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述电源电路电性连接模拟量输 入米样电路、隔尚开关量输入电路、隔尚开关量输出电路、隔尚通讯电路和微控制单兀。
3. 根据权利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述模拟量输入采样电路与所述 微控制单元之间经由多路复用器、模数转换器和隔离芯片连接。
4. 根据权利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述隔离开关量输入电路和所述 隔离开关量输出电路均经由光耦隔离连接所述微控制器单元。
5. 根据权利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述微控制器单元与所述隔离收 发器之间经由隔离芯片连接。
6. 根据权利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述电源电路为9~30V直流电源。
7. 根据权利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述模拟量输入采样电路包括16 路差分输入。
8. 根据权利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述隔离通讯电路为RS485芯片。
9. 根据权利要求1所述的通用控制器，其特征在于，所述微控制器为C51芯片。
【文档编号】G05B19/042GK104155893SQ201410361927
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】康艳萍, 蒲宁锋, 刘圣东, 王秋华, 姜涛, 赵志翔 申请人:南京淼孚自动化有限公司