一种基于菊花链联网的DDC控制器的制作方法

一种基于菊花链联网的ddc控制器
技术领域
1.本实用新型涉及ddc控制器技术领域，具体为一种基于菊花链联网的ddc控制器。


背景技术：

2.对于传统的以太网通讯接口控制器，其联网方式通常采用星型拓扑结构，即将所有的控制器均连接到一个集中的交换机设备上，这必将增加交换机、线缆等的购置成本，乃至大量的人力成本。所以为了解决这一问题，有必要对传统以太网接口控制器的通讯接口部分进行改进，开发出一款能够实现菊花链式拓扑联网结构的控制器。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种基于菊花链联网的ddc控制器，在实现传统ddc控制器对设备监控、运算功能的基础上，对其以太网接口部分进行改进，将原来的一个以太网网口改为两个内嵌的交换机网口，使得控制器之间可形成菊花链拓扑结构，从而将多个以太网设备连接到网络中，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于菊花链联网的ddc控制器，包括壳体，所述壳体的两侧设有扩展板，扩展板与壳体之间组成内凹槽结构，在内凹槽底部设有接线板，接线板上设有接线口，所述壳体内部前部左侧通过螺钉固定有di
‑
数字量输入模块，di
‑
数字量输入模块右侧设有ui
‑
模拟量/数字量通用输入模块，ui
‑
模拟量/数字量通用输入模块右侧设有以太网通讯模块，以太网通讯模块后侧设有rs485通讯模块，所述rs485通讯模块左侧设有uo
‑
模拟量/数字量通用输出模块，uo
‑
模拟量/数字量通用输出模块左侧设有do
‑
数字量输出模块，do
‑
数字量输出模块左侧设有电源模块；所述di
‑
数字量输入模块、ui
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模拟量/数字量通用输入模块、以太网通讯模块、rs485通讯模块、uo
‑
模拟量/数字量通用输出模块和do
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数字量输出模块及电源模块均通过螺钉固定在壳体内壁上，所述di
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数字量输入模块、ui
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模拟量/数字量通用输入模块、以太网通讯模块、rs485通讯模块、uo
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模拟量/数字量通用输出模块和do
‑
数字量输出模块及电源模块均与接线口线性连接。
5.优选的，所述接线口分为以太网通讯接口1、以太网通讯接口2、rs485通讯接口1、rs485通讯接口2、di1输入、di2输入、di3输入、di4输入、di5输入、di6输入、di7输入、di8输入、ui1输入、ui2输入、ui3输入、ui4输入、ui5输入、ui6输入、uo1输出、uo2输出、uo3输出、uo4输出、uo5输出、do1输出、do2输出、do3输出、do4输出、do5输出和供电，所述以太网通讯接口1为ethernet1，以太网通讯接口2为ethernet2，所述rs485通讯口1包括a1和b1，所述rs485通讯口2包括a2和b2，所述di1输入包括di1和gnd，所述di2输入包括di2和gnd，其中di1与di2共用gnd，所述di3输入包括di3和gnd，所述di4输入包括di4和gnd，di3与di4共用gnd，所述di5输入包括di5和gnd，所述di6输入包括di6和gnd，di5与di6共用gnd，所述di7输入包括di7和gnd，di8输入包括di8和gnd，di7与di8共用gnd，所述ui1输入包括ui1和gnd，所述ui2输入包括ui2和gnd,所述ui3输入包括ui3和gnd,所述ui4输入包括ui4和gnd,所述ui5输入包括ui5和gnd,所述ui6输入包括ui6和gnd,所述uo1输出包括uo1+和uo1
‑
，所述uo2输
出包括uo2+和uo2
‑
，所述uo3输出包括uo3+和uo3
‑
，所述uo4输出包括uo4+和uo4
‑
，所述uo5输出包括uo5+和uo5
‑
，所述do1输出包括no1和com1，所述do2输出包括no2和com1，所述do3输出包括no3和com1，所述do4输出包括no4和com1，所述do5输出包括no5和com1，所述供电包括dc24+和dc24
‑
。
6.优选的，所述ui
‑
模拟量/数字量通用输入模块的电路包括：用于选择输入信号类型的跳线插针、分压电阻、限流电阻、滤波电容、tvs管、参考电压电路以及a/d转换电路。
7.优选的，所述di
‑
数字量输入模块的电路包括：tvs管、嵌位二极管、分压电阻、滤波电容、嵌位二极管以及缓冲电路。
8.优选的，所述uo
‑
模拟量/数字量通用输出模块电路包括：d/a转换电路、运算放大电路、发光二极管、tvs管、保护二极管、用于选择do/ao输出的跳线插针、光电耦合器、功率管、反串二极管、分压电阻、滤波电容。
9.优选的，所述do
‑
数字量输出模块电路包括：达林顿晶体管阵列、发光二极管、继电器、下拉电阻、灭弧电容。
10.优选的，所述以太网通讯模块电路包括：交换机芯片、通讯变压器、rj45端子、晶振、电容、电阻。
11.优选的，所述rs485通讯模块电路包括：rs485收发器、tvs管、自复熔丝、发光二极管及电阻、电容。
12.优选的，所述电源模块电路包括：自复熔丝、整流桥、压敏电阻、电感、24v转12v隔离电源、12v转3.3v电源、12v转5v电源、电阻、电容、电感。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
14.1、本基于菊花链联网的ddc控制器，采用内凹式接线口进行连接设备，方便大量数据的连接，且具有防尘、防漏电等保护作用。
15.2、本基于菊花链联网的ddc控制器，采用一路rs485通讯接口，可对控制器的io口数量进行扩展。
16.3、本基于菊花链联网的ddc控制器，可通过一路rs485通讯接口，接入操作屏，方便本地操控。
17.4、本基于菊花链联网的ddc控制器，内置两路交换机网口，可组成菊花链拓扑的联网结构，从而可节省现场应用中交换机、线缆等的购置成本，乃至大量的人力成本。
附图说明
18.图1为本实用新型的整体结构示意图；
19.图2为本实用新型图1的a处放大图；
20.图3为本实用新型的壳体内部示意图；
21.图4为本实用新型的di
‑
数字量输入接口电路示意图；
22.图5为本实用新型的ui接口电路示意图；
23.图6为本实用新型的uo接口电路示意图；
24.图7为本实用新型的do
‑
数字量输出模块示意图；
25.图8为本实用新型的以太网接口电路示意图；
26.图9为本实用新型的rs485接口电路示意图；
27.图10为本实用新型的电源电路示意图。
28.图中：101、壳体；102、接线口；103、接线板；104、扩展板；105、di
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数字量输入模块；106、ui
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模拟量/数字量通用输入模块；107、以太网通讯模块；108、rs485通讯模块；109、uo
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模拟量/数字量通用输出模块；110、do
‑
数字量输出模块；111、电源模块。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.请参阅图1
‑
2，一种基于菊花链联网的ddc控制器，包括壳体101，所述壳体101的两侧设有扩展板104，扩展板104与壳体101之间组成内凹槽结构，在内凹槽底部设有接线板103，接线板103上设有接线口102，接线口102分为以太网通讯接口1、以太网通讯接口2、rs485通讯接口1、rs485通讯接口2、di1输入、di2输入、di3输入、di4输入、di5输入、di6输入、di7输入、di8输入、ui1输入、ui2输入、ui3输入、ui4输入、ui5输入、ui6输入、uo1输出、uo2输出、uo3输出、uo4输出、uo5输出、do1输出、do2输出、do3输出、do4输出、do5输出和供电，以太网通讯接口1为ethernet1，以太网通讯接口2为ethernet2，rs485通讯口1包括a1和b1，rs485通讯口2包括a2和b2，di1输入包括di1和gnd，di2输入包括di2和gnd，其中di1与di2共用gnd，di3输入包括di3和gnd，di4输入包括di4和gnd，di3与di4共用gnd，di5输入包括di5和gnd，di6输入包括di6和gnd，di5与di6共用gnd，di7输入包括di7和gnd，di8输入包括di8和gnd，di7与di8共用gnd，ui1输入包括ui1和gnd，ui2输入包括ui2和gnd,ui3输入包括ui3和gnd,ui4输入包括ui4和gnd,ui5输入包括ui5和gnd,ui6输入包括ui6和gnd,uo1输出包括uo1+和uo1
‑
，uo2输出包括uo2+和uo2
‑
，uo3输出包括uo3+和uo3
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，uo4输出包括uo4+和uo4
‑
，uo5输出包括uo5+和uo5
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，do1输出包括no1和com1，do2输出包括no2和com1，do3输出包括no3和com1，do4输出包括no4和com1，do5输出包括no5和com1，供电包括dc24+和dc24
‑
。
31.在上述实施例中，壳体101的两侧设有扩展板104，扩展板104与壳体101一体式连接组成内凹槽结构，可以对内凹槽中的接线板103起到防尘和保护的作用，接线板103上设有五个接线口102，其中，接线口102的8个di、6个ui、5个uo、5个do、2个以太网口、2对rs485通讯口、1对电源接口，对设备进行连接，保证可对多个设备进行连接控制，方便使用。
32.请参阅图3
‑
4，壳体101内部前部左侧通过螺钉固定有di
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数字量输入模块105，di
‑
数字量输入模块105包括tvs管vp13，二极管vd16，分压电阻r98、r99，发光管hl8，滤波电容c59，缓冲电路芯片d7等。
33.具体的，当di端子不与gnd端子短接时，进入74lcx541缓冲芯片的电平为5v高电平信号，此时di口指示灯hl8不亮；当di端子与gnd端子短接时，5v高电平信号经电阻r88、r99分压，产生约1.3v的低电平信号进入74lcx541缓冲芯片，此时di口的指示灯hl8点亮；74lcx541缓冲芯片的作用有两个，第一个作用为将di口输入的5vttl电平信号转换为可接入cpu的3.3v水平的cmos电平信号，起一个电平转换的作用；第二个作用为可将输入di信号与cpu进行一定程度的隔离，起到保护cpu的作用；tvs管vp13可对di端口起到浪涌保护的作
用。
34.请参阅图3、图5，在di
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数字量输入模块105右侧设有ui
‑
模拟量/数字量通用输入模块106，ui
‑
模拟量/数字量通用输入模块106包括：tvs管vp2，输入信号类型选择跳线x3，参考电压芯片n12、n13以及a/d转换芯片d5以及若干分压电阻、滤波电容等。
35.具体的，通过跳线x3选择输入信号类型；当x3的1、2短接时，输入信号类型为0
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10v电压信号，此时输入的0
‑
10v电压信号经r40、r41分压，产生0
‑
4.096v的电压信号进入a/d转换芯片；当x3的3、4短接时，输入信号类型为0
‑
20ma电流信号，此时输入的电流信号流经电阻r39转换为0
‑
4v的电压信号进入a/d转换芯片；当x3的5、6短接时，输入信号类型为pt1000铂电阻信号，此时参考电压ref5v经r37、r38并联后的电阻与接入端口的pt1000铂电阻分压，产生0
‑
4.096v的电压信号进入a/d转换芯片；当x3无短接时，输入信号类型为ntc10k电阻，此时参考电压ref5v经电阻r37与接入端口的ntc10k电阻分压，产生0
‑
4.096v的电压信号进入a/d转换芯片；ref5v参考电压由基准电压芯片tlc431产生；a/d转换芯片为12位分辨率的mcp3208芯片，与cpu之间采用spi接口相连；a/d转换芯片的参考电压为4.096v，由mcp1541生成；tvs管vp2对ui端口起到防雷击浪涌的作用。
36.请参阅图3、图6，在ui
‑
模拟量/数字量通用输入模块106右侧设有以太网通讯模块107，以太网通讯模块107主要包括一片交换机芯片d10，两个通讯变压器n13、n14，两个rj45端子xt10、xt11以及若干电阻、电容、磁珠等。
37.具体的，以太网电路主芯片采用ksz8863rll，该芯片为一三端口交换机芯片，其中端口3可工作于rmii phy模式或rmii mac模式，在本应用中，端口3工作于rmii phy模式，用来跟cpu的rmii mac接口连接，进行以太网数据包的收发；另外两个端口，即端口2与端口3内置phy模块，可直接与以太网通讯变压器h1102hl连接，从而与其它以太网设备进行数据通讯；由于该交换机芯片内置交换引擎，在通过cpu对其进行正确设置后，可在三个端口之间进行数据的接收与自动转发，这样，即可实现本控制器与其它以太网设备之间的菊花链拓扑联网功能；其中，cpu通过i2c总线对交换机芯片内部的寄存器进行设置。
38.请参阅图3、图7，在以太网通讯模块107后侧设有rs485通讯模块108，rs485通讯模块108包括rs485通讯收发器d9，tvs管vp21、vp22、发光二极管hl2即若干电阻、电容等。
39.具体的，rs485收发器芯片为isl3172e，发光二极管用于指示该485通讯口的通讯状态，两个tvs管用来对通讯端口进行雷击浪涌保护。
40.请参阅图3、图8，在rs485通讯模块108左侧设有uo
‑
模拟量/数字量通用输出模块109，uo
‑
模拟量/数字量通用输出模块109电路包括d/a转换器d6，运算放大器n5，双二极管vd6，输出模式选择跳线x9，光电耦合器n7，功率管vt1，反串二极管vd11，tvs管vp8，发光二极管及若干电阻、电容等。
41.具体的，d/a转换芯片为12位分辨率的ad5318，该芯片与cpu之间通过spi接口进行通讯；d/a芯片的参考电压为5v，所以其可输出的电压范围为0
‑
5v，经运算放大器mc33204vdr2g放大后，可产生0
‑
10v的电压信号；当输出模式跳线x9设置为ao输出模式时，运算放大器的输出直接连接到uo端口；当输出模式跳线x9设置为do输出时，运算放大器的输出被连接到光电耦合器tlp181的输入端，然后tlp181的输出端再经一功率管bsp75n接到uo端口，此时，需在uo端口上外接一个24v的直流中间继电器，才可继续驱动其它开关量设备；发光二极管用于指示输出口的状态，tvs管用于对输出口进行防雷击浪涌保护，双二极
管用于对输出口进行过压保护。
42.请参阅图3、图9，在uo
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模拟量/数字量通用输出模块109左侧设有do
‑
数字量输出模块110，do
‑
数字量输出模块110电路包括达林顿晶体管阵列芯片d8，继电器k1、灭弧电容c84、发光二极管hl16及若干限流电阻。
43.具体的，cpu管脚输出的开关量信号，经过达林顿晶体管阵列芯片uln2003n进行功率放大，进而对12v直流继电器线圈进行驱动，控制继电器触点的开合；发光二极管用来对do口的输出状态进行指示，灭弧电容用来对继电器触点进行保护。
44.请参阅图3、图10，do
‑
数字量输出模块110左侧设有电源模块111；电源模块111电路包括自复熔丝f1，整流桥u1，dc
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dc隔离电源模块n1，dc
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dc电源芯片n2，三端稳压电源芯片n3及若干电阻、电感、电容等。
45.具体的，接入电源端子的24v直流或交流电源，经整流桥整流后，再经dc
‑
dc隔离电源模块vrb2412ymd
‑
6wr2变换为12v直流电源，该12v直流电源主要用于do口继电器控制、ao口运算放大器供电，并作为dc
‑
dc电源芯片mcp16301与三端稳压电源芯片lm7805的输入；dc
‑
dc电源芯片mcp16301用来将12v输入电源电压转换为3.3v输出电源，为控制器cpu及其它一些数字电路芯片供电；三端稳压电源芯片lm7805用来将12v输入电源转换为5v输出电源，用来为di口、ui口及uo口部分电路供电。
46.在上述实施例中，di
‑
数字量输入模块105、ui
‑
模拟量/数字量通用输入模块106、以太网通讯模块107、rs485通讯模块108、uo
‑
模拟量/数字量通用输出模块109和do
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数字量输出模块110及电源模块111均通过螺钉固定在壳体101内壁上，且di
‑
数字量输入模块105、ui
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模拟量/数字量通用输入模块106、以太网通讯模块107、rs485通讯模块108、uo
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模拟量/数字量通用输出模块109和do
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数字量输出模块110及电源模块111均与接线口102线性连接。
47.工作原理：本基于菊花链联网的ddc控制器，当需要使用时，通过壳体101进行固定，并通过扩展板104与壳体101之间组成内凹槽结构固定接线板103，保证接线板103固定的稳定性，其采用多种丰富的接线口102进行连接设备；控制器通过di口、do口、ui口、uo口对各种现场设备的运行数据进行采集、运算，并进行控制；控制器扩展两路rs485通讯接口，一路可用来接入一些标准协议的io口模块，对控制器的io口数量进行扩展，另一路用来接入hmi操作屏，方便对控制器进行本地操控；控制器内嵌2个交换机网口，可形成菊花链拓扑结构，将多个以太网设备连接到网络中，与传统的星型网络相比，可大幅降低各种成本，如交换机、线缆等购置成本，乃至大量的人力成本。
48.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
49.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。