本实用新型涉及IO单元领域，具体涉及一种多输出模式的IO单元。
背景技术：
随着社会的进步与不断进发展，电子产品越来越智能化，工业自动化技术也在其强有力的推动下得到快速发展，这一时期，硬件数控系统已成为工业自动化领域的典型代表，其应用行业主要体现于激光行业、铝合金行业、木工行业。
数控系统对外控制必须要通过一定数量的IO接口来实现控制，我们把这个一定数量的IO接口简称为IO单元。IO单元是一电子电路,其内有若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路构成，它是CPU和IO设备之间交换信息的媒介和桥梁。
传统的IO单元普遍是使用24V晶闸管输出形式，这种晶闸管输出形式存在一个缺点，就是输出功率受限，当外接负载功率达到一定范围或受到干扰时，则很容易导致PCB板上的功率元器件烧坏，严重时甚至烧毁PCB板线路，除此之外，传统的IO单元上只带有数字输入输出接口，而并没有集成独立的IO手轮接口和模拟量输出接口，无法实现对机床电机的转速进行控制。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种多输出模式的IO单元，解决外接负载功率过大容易导致PCB板上的功率元器件烧坏，以及缺少IO手轮接口和模拟量输出接口的问题。
为解决该技术问题，本实用新型提供一种多输出模式的IO单元，所述IO单元包括IO输入模块、IO输出模块、手轮模块和D/A输出模块，所述IO传输模块、手轮模块和D/A输出模块均通过总线与外部的数控系统连接。
其中，较佳方案是：所述手轮模块包括手轮输入模块，所述手轮输入模块包括手轮子模块、第一光耦隔离子模块和第一CMOS子模块；所述手轮子模块接收手轮信号，所述第一光耦隔离子模块将手轮信号隔离后流经第一CMOS子模块，所述第一CMOS子模块将手轮信号集成放大后输入总线。
其中，较佳方案是：所述手轮模块还包括手轮输出模块，所述手轮输出模块包括第二CMOS子模块，所述手轮输出模块与手轮输入模块共用手轮子模块和第一光耦隔离子模块；所述总线将手轮信号发送到第二CMOS子模块，所述第二CMOS子模块将手轮信号集成放大后流经第一光耦隔离子模块，所述第一光耦隔离子模块将手轮信号隔离后通过手轮子模块输出。
其中，较佳方案是：所述IO输入模块包括IO输入子模块，所述IO输入模块与手轮模块共用第一光耦隔离子模块和第一CMOS子模块；所述IO输入子模块接收外部信号后流经第一光耦隔离子模块，所述第一光耦隔离子模块将外部信号隔离后流经第一CMOS子模块，所述第一CMOS子模块将信号集成放大后输入总线。
其中，较佳方案是：所述第一CMOS子模块包括四个74HC165芯片，外部的数字量通过74HC165芯片的8位输入口将并行数据转换成串行数据并发送到总线。
其中，较佳方案是：所述D/A输出模块包括D/A转换子模块、运算放大子模块、第二光耦隔离子模块和D/A输出子模块，所述D/A输出模块与手轮输出模块共用第二CMOS子模块；所述总线将外部信号发送到第二CMOS子模块，所述第二CMOS子模块将信号集成放大后流经D/A转换子模块，所述D/A转换子模块将信号转换成模拟量后流经运算放大子模块，所述运算放大子模块将信号运算放大后流经第二光耦隔离子模块，所述第二光耦隔离将信号隔离后通过D/A输出子模块输出。
其中，较佳方案是：所述第二CMOS子模块包括三个74HC595芯片，外部的信号通过74HC595芯片将串行数据转换成并行数据，所述第二CMOS子模块还包括用于将并行输出电路上拉成5V电压的10K电阻。
其中，较佳方案是：所述IO输出模块包括继电器子模块和IO输出子模块，所述IO输出模块与手轮输出模块共用第二CMOS子模块和第一光耦隔离子模块；所述总线将外部信号发送到第二CMOS子模块，所述第二CMOS子模块将信号集成放大后流经第一光耦隔离子模块，所述第一光耦隔离子模块将信号隔离后流经继电器子模块，所述继电器子模块将信号进行调节后通过IO输出子模块输出。
其中，较佳方案是：所述第一光耦隔离子模块包括光耦输入端、二极管和光耦输出端，所述光耦输入端为5V电压，控制二极管的通过与截止；所述第一光耦隔离子模块还包括用于将二极管阳极上拉成5V电压的1K电阻，以及用于将光耦输出端上拉成24V电压的22K电阻。
其中，较佳方案是：所述继电器子模块包括继电器，所述继电器包括一个输入脚以及两个输出脚，所述输入脚与其一输出脚连通，当继电器的线圈感应到24V电压经过时，产生的电磁吸力使输入脚与另一输出脚连通。
本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比，本实用新型通过设计一种多输出模式的IO单元，所述IO单元增加了手轮模块，方便用户在使用IO手轮时可以即插即用，而不需要再对产品进行复杂的接线，使产品安装更加简单；所述IO单元还增加了D/A输出模块，能够实现控制机床电机的转速；另外，所述IO单元设有继电器子模块，不但加大了输出功率控制，也同时做到了对外隔离，提高了产品电气使用的安全性，并且，继电器子模块采用了常开常闭预留方式，不会受限于外部负载逻辑电平正反，提高控制方式的通用性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型IO单元的结构框图一；
图2是本实用新型IO单元的结构框图二；
图3是本实用新型第一CMOS子模块的示意图；
图4是本实用新型第二CMOS子模块的示意图；
图5是本实用新型光耦隔离子模块的示意图；
图6是本实用新型继电器子模块的示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。
如图1至图6所示，本实用新型提供一种多输出模式的IO单元100的优选实施例。
具体地，并参考图1，一种多输出模式的IO单元100，所述IO单元100包括IO输入模块110、IO输出模块130、手轮模块140和D/A输出模块150，所述IO传输模块、手轮模块140和D/A输出模块150均通过总线120与外部的数控系统连接。所述IO输入模块110接收外部信号并输入到总线120，所述总线120将外部信号发送到IO输出模块130进行信号输出，以及发送到D/A输出模块150进行信号输出；所述手轮模块140包括手轮输入模块和手轮输出模块，所述手轮输入模块接收手轮信号并输入到总线120，所述总线120将外部信号发送到手轮输出模块进行信号输出。所述IO单元100集成性高，除了设有IO输出模块130外，还设有手轮模块140，方便用户在使用手轮时可以即插即用，而不需要再进行复杂的接线，使安装更加简单；所述IO单元100还设有D/A输出模块150，解决电机转速控制问题，实现0V至10V电压控制功能，提升了通用性。
在本实施例中，所述IO单元100即是总电路板，所述IO输入模块110为内嵌于总电路板上的IO输入电路板，所述IO输出模块130为内嵌于总电路板上的IO输出电路板，所述手轮模块140为内嵌于总电路板上的手轮电路板，所述D/A输出模块150为内嵌于总电路板上的D/A输出电路板。
进一步地，并参考图2，所述手轮模块140包括手轮输入模块，所述手轮输入模块包括手轮子模块143、第一光耦隔离子模块112和第一CMOS子模块113；所述手轮子模块143接收手轮信号，所述第一光耦隔离子模块112将手轮信号隔离后流经第一CMOS子模块113，所述第一CMOS子模块113将手轮信号集成放大后输入总线120。
再进一步地，并参考图2，所述手轮模块140还包括手轮输出模块，所述手轮输出模块包括第二CMOS子模块141，所述手轮输出模块与手轮输入模块共用手轮子模块143和第一光耦隔离子模块112，提高了集成性，小型化程度高，缩小了实际体积；所述总线120将手轮信号发送到第二CMOS子模块141，所述第二CMOS子模块141将手轮信号集成放大后流经第一光耦隔离子模块112，所述第一光耦隔离子模块112将手轮信号隔离后通过手轮子模块143输出。当然，所述手轮输出模块亦可与手轮输入模块分别使用独立的手轮子模块143和第一光耦隔离子模块112.
用户通过转动手轮上的拨码盘发出正反脉冲电压来控制电机反转与正转，脉冲的数量可以控制电机转动的圈数，从而控制机床中切割头到达移动的准确位置；所述手轮模块140方便用户在使用手轮时可以即插即用，而不需要再进行复杂的接线，使安装更加简单。
在本实施例中，所述手轮子模块143、第一光耦隔离子模块112、第一CMOS子模块113和第二CMOS子模块141分别为内嵌于总电路板的子电路板。
进一步地，并参考图2，所述IO输入模块110包括IO输入子模块111，所述IO输入模块110与手轮模块140共用第一光耦隔离子模块112和第一CMOS子模块113，提高了集成性，小型化程度高，缩小了实际体积；所述IO输入子模块111接收外部信号后流经第一光耦隔离子模块112，所述第一光耦隔离子模块112将外部信号隔离后流经第一CMOS子模块113，所述第一CMOS子模块113将信号集成放大后输入总线120。当然，所述IO输入模块110与手轮模块140亦可使用分别独立的第一光耦隔离子模块112和第一CMOS子模块113。
其中，所述第一CMOS子模块113的型号为74HC595，74HC595是硅结构的CMOS器件，兼容低电压TTL电路，遵守JEDEC NO.7A标准，具有8位移位寄存器和一个存储器，能够实现三态输出功能，并且，移位寄存器和存储器有相互独立的时钟；参考图3，所述第一CMOS子模块113包括四个级联的74HC165芯片，以此实现IO输入口的数量扩展；另外，外部的数字量通过74HC165芯片的8位输入口将并行数据转换成串行数据并发送到总线。
在本实施例中，所述IO输入子模块111为内嵌于总电路板的子电路板。
进一步地，并参考图2，所述D/A输出模块150包括D/A转换子模块152、运算放大子模块153、第二光耦隔离子模块154和D/A输出子模块155，所述D/A输出模块150与手轮输出模块共用第二CMOS子模块141，提高了集成性，小型化程度高，缩小了实际体积；所述总线120将外部信号发送到第二CMOS子模块141，所述第二CMOS子模块141将信号集成放大后流经D/A转换子模块152，所述D/A转换子模块152将信号转换成模拟量后流经运算放大子模块153，所述运算放大子模块153将信号运算放大后流经第二光耦隔离子模块154，所述第二光耦隔离将信号隔离后通过D/A输出子模块155输出。所述D/A输出模块150实现模拟量输出，使用户不需要在为了控制电机转速控制而购买独立的D/A模块，提升了产品的通用性。当然，所述D/A输出模块150与手轮输出模块亦可使用分别独立的第二CMOS子模块141。
其中，所述第二CMOS子模块141的型号为74HC165，74HC165是一款高速CMOS器件，遵循JEDEC标准no.7A，电压为2.0至6.0V，驱动电流为±5.2mA，引脚兼容低功耗肖特基TTL系列；参考图4，所述第二CMOS子模块141包括三个级联的74HC595芯片，外部的信号通过74HC595芯片将串行数据转换成并行数据，所述第二CMOS子模块还包括用于将并行输出电路上拉成5V电压的10K电阻。
在本实施例中，所述D/A转换子模块152、运算放大子模块153、第二光耦隔离子模块154和D/A输出子模块155分别为内嵌于总电路板的子电路板。
进一步地，并参考图2，所述IO输出模块130包括继电器子模块133和IO输出子模块134，所述IO输出模块130与手轮输出模块共用第二CMOS子模块141和第一光耦隔离子模块112，提高了集成性，小型化程度高，缩小了实际体积；所述总线120将外部信号发送到第二CMOS子模块141，所述第二CMOS子模块141将信号集成放大后流经第一光耦隔离子模块112，所述第一光耦隔离子模块112将信号隔离后流经继电器子模块133，所述继电器子模块133将信号进行调节后通过IO输出子模块134输出。所述第一光耦隔离子模块112进行信号隔离，大大提升了控制负载功率，使产品不会受负载影响而烧坏板上电路，降低了返修率，提高了产品稳定性；更为重要的是，所述继电器子模块133改变了以往的常闭形式单一方式，改为采用常开常闭预留方式，不会受限于外部负载逻辑电平正反而要求PLC程序做反向处理的修改，简化了软件编程操作。当然，所述IO输出模块130与手轮输出模块亦可使用分别独立的第二CMOS子模块141和第一光耦隔离子模块112。
其中，并参考图5，所述第一光耦隔离子模块112包括光耦输入端、二极管和光耦输出端，所述光耦输入端为5V电压，控制二极管的通过与截止；另外，所述第一光耦隔离子模块还包括用于将二极管阳极上拉成5V电压的1K电阻，以及用于将光耦输出端上拉成24V电压的22K电阻，从而实现24V继电器的隔离控制。
其中，并参考图6，所述继电器子模块133包括继电器K1，所述继电器K1包括一个输入脚以及两个输出脚，所述输入脚为图中标识的1脚，所述输出脚为图中标识的3脚以及4脚，所述输入脚与其一输出脚连通，即是1脚与3脚连通，当继电器的线圈感应到24V电压经过时，瞬间产生的电磁吸力使输入脚与另一输出脚连通，即是1脚与4脚连通，从而实现继电器K1的常开常闭功能。
在本实施例中，所述继电器子模块133和IO输出子模块134分别为内嵌于总电路板的子电路板。
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。