超高速实时通讯的模块化数字量输入模块的制作方法

本实用新型涉及工业以太网，尤其是一种超高速实时通讯的模块化数字量输入模块。

背景技术：

工业以太网是基于IEEE 802.3(Ethernet)的强大区域和单元网络。当以太网用于工业控制时，体现在应用层的是实时通信、用于系统组态的对象以及工程模型的应用协议。至21世纪，还没有统一的应用层协议，但受到广泛支持并已经开发出相应产品的有以下几种主要协议：HSE、Modbus TCP/IP、ProfINet、Ethernet/IP、EtherCAT。其中EtherCAT协议以性能优异、拓扑结构灵活、组态简单、可在30μs内处理1000个分布式I/O模块、网络规模几乎无限、可实现最佳纵向集成等优点，成为现今最具优势的应用层协议。目前，采用 EtherCAT 协议的数字量输入系统是由一个EtherCAT耦合器和若干个数字量输入模块组成，现场总线信号在耦合器的内部独立于模块执行，数字量输入模块与EtherCAT耦合器之间相互独立且连接。数字量输入模块最多具备8个通道。

随着EtherCAT协议在工业现场的大范围使用，其现有数字量输入系统的结构与连接方式、以及通道数量呈现出集成度低、灵活度不够、通道资源不足、选型繁杂、组件依赖度高等弊端。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种超高速实时通讯的模块化数字量输入模块，集成度高、组件依赖度低、通道资源充足、灵活性高、选型便捷。本实用新型采用的技术方案是：

一种超高速实时通讯的模块化数字量输入模块

包括：多个数字输入点，以及与数字输入点数量相同的多个数字参考点；各数字输入点和各数字参考点一一对应，构成各个输入通道的数字信号输入端；

还包括：主回路第一电压指示灯、主回路第二电压指示灯、系统状态指示灯、EtherCAT状态指示灯、EtherCAT输出端口、EtherCAT输入端口、输入电源0V第一端口、输入电源第一电压第一端口；输入电源第一电压第一端口和输入电源0V第一端口构成一组电源端口；

还包括：隔离模块、主控制器、EtherCAT通信模块、电源转换模块；电源转换模块的输入端接所述一组电源端口，产生各供电电压，分别给隔离模块、主控制器、EtherCAT通信模块供电；

各数字输入点和各数字参考点连接隔离模块，隔离模块连接主控制器，主控制器连接EtherCAT通信模块；EtherCAT通信模块的信号输入端接EtherCAT输入端口，信号输出端接EtherCAT输出端口；

电源转换模块与主回路第一电压指示灯、主回路第二电压指示灯连接；主控制器与系统状态指示灯连接；EtherCAT通信模块与EtherCAT状态指示灯连接。

进一步地，所述的超高速实时通讯的模块化数字量输入模块，还包括输入电源第一电压第二端口和输入电源0V第二端口构成另一组电源端口。

进一步地，数字输入点和数字参考点设置于第一端子板上；

主回路第一电压指示灯、主回路第二电压指示灯、系统状态指示灯、EtherCAT状态指示灯、EtherCAT输出端口、EtherCAT输入端口、输入电源0V第一端口、输入电源0V第二端口、输入电源第一电压第一端口、输入电源第一电压第二端口设置于第二端子板上。

进一步地，数字输入点和数字参考点各设有十六个。

进一步地，所述的超高速实时通讯的模块化数字量输入模块，还包括设置在第二端子板上的备用指示灯。

本实用新型的优点在于：

1）本实用新型无需设置EtherCAT耦合器，降低了数字量输入模块对EtherCAT耦合器组件的依赖度，形成可独立运行的模块化数字量输入系统。

2）由于扩展了IC资源，将数字量输入模块的通道数量扩增至16通道，使得原先需要两个甚至三个模块拼接才能完成的功能，现在一个16通道输入的数字量输入模块就能完成。

3）由于采用独立电源供电，将一个从站形成一个独立个体，内部电源模块保证了系统供电的稳定性。

4）各通道分别设置参考点，一个数字量输入模块含有16通道和16个公共参考点，每个通道都有一个参考点，使各通道之间独立，保证通道之间互不影响。

附图说明

图1为本实用新型的第一端子板示意图。

图2为本实用新型的第二端子板示意图。

图3为本实用新型的内部电气原理框图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型提出的超高速实时通讯的模块化数字量输入模块（以下简称本产品），是一种EtherCAT高速数字信号输入模块；

如图1所示，包括，十六个数字输入点1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16，以及十六个数字参考点17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32；

各数字输入点和各数字参考点一一对应，构成各个输入通道的数字信号输入端；

各数字输入点用于外接数字输入接口，各数字参考点作为与其相邻的数字输入点的电气参考点接口；

上述数字输入点和数字参考点设置于第一端子板100上；

如图2所示，还包括设置在第二端子板200上的主回路24V电压指示灯33、主回路12V电压指示灯34、备用指示灯35、系统状态指示灯36、EtherCAT状态指示灯37、EtherCAT输出端口38、EtherCAT输入端口39、输入电源0V第一端口40、输入电源0V第二端口41、输入电源24V第一端口42、输入电源24V第二端口43；

输入电源24V第一端口42和输入电源0V第一端口40构成一组电源端口，输入电源24V第二端口43和输入电源0V第二端口41构成另一组电源端口；另一组电源端口通常可以给级联的其它从站使用；

如图3所示，还包括：隔离模块、主控制器、EtherCAT通信模块、电源转换模块；

电源转换模块的输入端接所述一组电源端口，产生各供电电压，分别给隔离模块、主控制器、EtherCAT通信模块供电；隔离模块的供电电压为12v，主控制器和EtherCAT通信模块的供电电压为3.3v；

各数字输入点和各数字参考点连接隔离模块，隔离模块连接主控制器，主控制器连接EtherCAT通信模块；EtherCAT通信模块的信号输入端接EtherCAT输入端口39，信号输出端接EtherCAT输出端口38；

电源转换模块与主回路24V电压指示灯33、主回路12V电压指示灯34连接；主控制器与系统状态指示灯36连接；EtherCAT通信模块与EtherCAT状态指示灯37连接；

所述主回路24V电压指示灯33用于指示内部主回路电路24V电源的状态，亮则24V正常，不亮则不正常；主回路12V电压指示灯34用于指示内部主回路电路12V电压的状态，亮则12V正常，不亮则不正常；系统状态指示灯36用于指示内部主控制器的状态，亮则内部主控制器工作正常，不亮则没有工作；EtherCAT状态指示灯37用于指示内部EtherCAT通信模块工作状态，亮则内部EtherCAT通信模块工作正常，不亮则还没有进入正常工作状态；

所述EtherCAT输出端口38用于连接下一级从站模块或者直接空闲，EtherCAT输入端口39用于连接主站或者上一级从站模块，输入电源0V第一端口40用于外接电源GND，输入电源0V第二端口41用于外接电源GND，输入电源24V第一端口42用于外接电源+24V DC，输入电源24V第二端口43用于外接电源+24V DC；

本产品需要主站配合才能正常工作，本产品作为从站之一，主站主要负责通信及控制，主站发出下行数据，数据帧会遍历所有的从站设备，当该产品接收到属于自己的数据时，会根据数据中的命令读或写数据到字节中指定位置。当本产品的16个数字输入点中任何一个从外部接收到低电压信号时，主回路中的这一通道就会打开，通道开启后会触发控制系统的负责这个通道的I/O口变为1，主控制器的对应寄存器中改变一位，EtherCAT通信模块读取到最新的寄存器值，将其通过编码的方式放入指定字节中，数据传回给主站，主站读取到最新的值并将其写到相应的寄存器中，供下一步使用；16个数字输入点均是以这种方式工作的，他们之间独立互不影响；

本产品通过以太网总线与主站或者其他从站连接，只需给它输入一个稳定的24V DC电源供电即可工作，电源24V输入后产品内部会先对其进行一个滤波，使其更加纯净，然后分出一路转为3.3v给主控制器、EtherCAT通信模块供电，一路转化为12V供输入隔离模块使用，各模块之间进行了隔离，只要一个总电源供电正常，整个产品就可以正常开始工作。