一种rs485数据采集装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种RS485数据采集装置，包括：ARM主控电路、RS485通讯电路、地址参数设定电路、数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路和DC/DC电源电路。ARM主控电路根据PLC系统的指令要求，完成16路数字量输入和16路DC4~20mA电流模拟量输入信号的采集处理以及16路数字量输出的控制，RS485通讯电路与带有RS485接口的PLC系统进行数据的上传和下达。本实用新型所提供的装置成本低、结构简单、抗干扰性好、运行可靠，可作为PLC系统的扩展数据采集模块和其它系统的数据采集使用。
【专利说明】一种RS485数据采集装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工控领域，尤其涉及一种RS485数据采集装置。
【背景技术】
[0002]当前工控领域中大量使用PLC (可编程逻辑控制器)系统进行数据采集，但PLC自带的数字量和模拟量采集模块存在互相独立、价格高昂、依赖于PLC系统背板总线的缺点，限制了 PLC米集|吴块在中小型系统中的应用。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提出一种电路结构简单、设计合理、成本低的适用于PLC系统的RS485数据采集装置。利用PLC的RS485通讯接口将PLC采集模块进行扩展，降低PLC系统的成本。
[0004]本实用新型包括ARM主控电路、RS485通讯电路、地址参数设定电路、数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路和DC/DC电源电路，DC/DC电源电路给ARM主控电路、RS485通讯电路、数字量输入电路、数字量输出电路和模拟量输入电路提供直流电源，ARM主控电路分别与RS485通讯电路、地址参数设定电路、数字量输入电路、数字量输出电路、模拟量输入电路相连接。
[0005]本实用新型ARM主控电路由STM32微处理器、外围电阻、电容、晶振连接构成，STM32微处理器包含16路12位的逐次逼近型模数转换器ADC通道、通用输入/输出GPIO接口和标准的通用异步收发传输器UART接口。
[0006]本实用新型地址参数设定电路由10位拨码开关和上拉电阻组成，与ARM主控电路的通用输入/输出GPIO接口相连接。
[0007]本实用新型RS485通讯电路采用ADI公司带磁隔离和DC/DC电源的增强型隔离RS485芯片ADM2582E，具有ESD、过压、过流保护功能，是完全隔离的RS485方案，大大减少了PCB板的体积，满足PLC系统对可靠性要求高的特点。
[0008]本实用新型数字量输入电路由16路带隔离功能的数字量输入通道组成，通过光耦进行隔离后，与ARM主控电路的通用输入/输出GPIO接口相连接，具有较强的抗干扰能力。
[0009]本实用新型数字量输出电路由16路与现场隔离的数字量输出通道组成，ARM主控电路的通用输入/输出GPIO接口与数字量输出电路的光耦相连接，光耦输出信号经过电阻、电容后与N沟道增强型MOS管相连接。
[0010]本实用新型模拟量输入电路由16路DCr20mA电流信号经过电阻采样后，通过低通滤波器与ARM主控电路的模数转换器ADC接口相连接。
[0011]本实用新型利用STM32微处理器丰富的内部资源和较高的处理速度，简化了系统硬件设计、降低了系统成本、减少了系统体积，数字量输入电路和数字量输出电路均采用光耦隔离，提高了系统的抗干扰能力，满足PLC工控领域高可靠性的要求，同时，增强型隔离RS485芯片使得所述RS485数据采集装置具有高噪声抑制、高速传输速度和远距离传输的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的结构示意图。
[0013]图2是本实用新型的ARM主控电路图。
[0014]图3是本实用新型的RS485通讯电路图。
[0015]图4是本实用新型的地址参数设定电路图。
[0016]图5是本实用新型的数字量输入电路图。
[0017]图6是本实用新型的数字量输出电路图。
[0018]图7是本实用新型的模拟量输入电路图。
[0019]图8是本实用新型置的DC/DC电源电路图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用于限制本实用新型的范围。
[0021]如图1所示，该实施例提供了一种RS485数据采集装置，包括有ARM主控电路1、RS485通讯电路2、地址参数设定电路3、数字量输入电路4、数字量输出电路5、模拟量输入电路6和DC/DC电源电路7。DC/DC电源电路7为其它部分提供直流电源。RS485通讯电路2与ARM主控电路I的异步收发传输器UART端口相连接，实现所述一种RS485数据采集装置与带有RS485接口的PLC系统进行数据的上传和下达。地址参数设定电路3与ARM主控电路I的通用输入/输出GPIO端口连接，用于设定所述一种RS485数据采集装置的节点地址、波特率以及通讯数据格式。ARM主控电路I根据PLC系统的指令要求来扫描通用输入/输出GPIO端口的状态以实现对数字量输入电路4的开关状态的监测。根据PLC系统的指令要求，ARM主控电路I可以控制数字量输出电路5的相应输出通道的通断，以到达控制现场设备的开关。ARM主控电路I通过ADC定时采样模拟量输入电路6相应通道的值，并存入对应的内部寄存器中，以供PLC系统通过RS485通讯电路2进行数据的读取。
[0022]如图2所示，该实施例的ARM主控电路I，由ST公司的STM32微处理器、时钟电路、复位电路组成，STM32微处理器自带128KB FLASH, 20KB RAM，最高工作时钟72MHz，具有16路12位逐次逼近型模数转换器ADC通道、3个异步收发传输器UART端口和多达81个通用输入/输出GPIO端口，是所述一种RS485数据采集装置的核心所在。
[0023]如图3所示，该实施例的RS485通讯电路2，采用ADI公司的平衡发送和差分接收的数据收发器ADM2572E芯片来驱动总线，在芯片内集成了一个三通道隔离器、一个三态差分线路驱动器、一个差分输入接收机和一个isoPower DC/DC转换器,该芯片单电源供电,从而实现了完全隔离的RS-485解决方案。
[0024]如图4所示，该实施例的地址参数设定电路3，采用10位拨码开关SI和上拉电阻R10、R11、R12连接至ARM主控电路I的通用输入/输出GPIO引脚的方式，所述一种RS485数据采集装置在系统上电时，根据拨码开关的状态自动设定该装置的节点地址、波特率和数据通讯格式。[0025]如图5所示，该实施例的数字量输入电路4，数字量输入DIl通过电阻R32后接至光耦隔离器U20的输入端，并与滤波电容C34、分压电阻R33和防反接二极管D31相连接，经过光耦隔离器U20隔离后，通过上拉电阻R34接入ARM主控电路I的通用输入/输出GPIO端口。
[0026]如图6所示，该实施例的数字量输出电路5，ARM主控电路I的通用输入/输出GPIO端口与光耦隔离器U40的输入端相连接，通过上拉电阻R40接至电源正极端，输出信号经过隔离后，正极端与电阻R70、电容C54和N沟道增强型MOS管Q40的基极相连接，负极端与电阻R7相连后接至输出信号公共端M2，输出信号公共端L+可以接入12V或24V的直流电源，控制工控现场的线圈可以接入输出信号端Ql和输出信号公共端M2之间。
[0027]如图7所示，该实施例的模拟量输入电路6，工控现场传感器输出的4-20mΑ电流信号接入AIO端，电阻RlO进行电压采样后，接入电阻Rll和电容ClO组成的RC滤波器进行滤波处理，然后通过电阻R12、R13、R14和运算放大器U3A组成的信号处理电路与ARM主控电路的模数转换器ADC端口相连接。与现有技术中的模数转换器ADC芯片相比，具有成本低的优点。
[0028]如图8所示，该实施例的DC/DC电源电路7，由DC/DC模块P1、铝电解电容Cl和C3、贴片电容C2、C4、C5构成，DC/DC模块Pl的VI+和V1-两端与数据采集装置外部接线端子相连接，接入9~40V的直流电压，DC/DC模块Pl的VO端与铝电解电容C3的正极端连接，DC/DC模块Pl的GND端与铝电解电容C3、贴片电容C4和C5的负极端连接。[0029]本实用新型实施例所提供的一种RS485数据采集装置，可以采集工控现场的16路数字量输入信号、16路4-20mΑ模拟量输入信号，并能控制16路数字量输出信号，作为PLC系统的扩展数据采集模块使用，大大降低了系统的成本，此外，本实用新型所提供的装置功耗低、抗干扰性好、结构简单、运行可靠，可广泛应用于数据采集工控场合中。
【权利要求】
1.一种RS485数据采集装置，其特征在于，包括ARM主控电路(I)、RS485通讯电路(2 )、地址参数设定电路(3)、数字量输入电路(4)、数字量输出电路(5)、模拟量输入电路(6)和DC/DC电源电路(7);地址参数设定电路(3)与ARM主控电路(I)的通用输入/输出GPIO端口相连，数字量输入电路(4)的输出端口与ARM主控电路(I)的通用输入/输出GPIO端口相连，数字量输出电路(5)与ARM主控电路(I)的通用输入/输出GPIO端口相连，模拟量输入电路(6)的输出端口与ARM主控电路(I)的ADC输入端口相连，DC/DC电源电路(7)为ARM主控电路(I)、RS485通讯电路(2)、数字量输入电路(4)、数字量输出电路(5)和模拟量输入电路(6 )提供直流电源，ARM主控电路(I)通过RS485通讯电路(2 )与带RS485接口的PLC系统相连。
2.如权利要求1所述的一种RS485数据采集装置，其特征在于:所述ARM主控电路(I)具有16路模数转换器ADC通道和通用异步收发传输器UART接口。
3.如权利要求1所述的一种RS485数据采集装置，其特征在于:所述RS485通讯电路(2)采用带磁隔离和DC/DC电源的增强型隔离RS485芯片。
4.如权利要求1所述的一种RS485数据采集装置，其特征在于:所述数字量输入电路(4)具有16路光耦隔离的数字量输入通道。
5.如权利要求1所述的一种RS485数据采集装置，其特征在于:所述数字量输出电路(5)具有16路光耦隔离的数字量输出通道。
6.如权利要求1所述的一种RS485数据采集装置，其特征在于:所述模拟量输入电路(6)具有16路4?20mA模拟量输入信号。
7.如权利要求1所述的一种RS485数据采集装置，其特征在于:所述DC/DC电源电路(7)接入电源为9?40V的直流电压。
【文档编号】G05B19/418GK203745879SQ201420075779
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】晏朋飞 申请人:晏朋飞