接口装置和处理系统的制作方法

本发明涉及接口装置和处理系统。

背景技术：

在变频器等工业控制设备中，通常会给用户提供多种控制信号接口，以实现用户控制系统的设计，其中，该接口包括数字输入接口、数字输出接口、模拟输入接口和模拟输出接口等。

模拟输入接口用于将例如外部要提供给工业控制设备的控制信号转换为适用于工业控制设备的控制信号。要提供给工业控制设备的控制信号通常包括-10V～+10V的电压信号、0V～+10V的电压信号、4mA～20mA的电流信号或者0mA～20mA的电流信号。

最初，工业控制设备的每一个模拟输入接口都是单功能输入的接口电路，其只能将-10V～+10V的电压信号、0V～+10V的电压信号、4mA～20mA的电流信号和0mA～20mA的电流信号的其中一种信号转换为适用于工业控制设备的控制信号。由于单功能输入的接口电路不能由用户灵活配置，在使用中会有一定限制，并不能满足使用需要。

为了克服单功能输入的接口电路的不足，目前的工业控制设备的每一个模拟输入接口通常都是可多功能输入的接口电路，其可以将要提供给工业控制设备的多种不同类型的控制信号转换为适用于工业控制设备的控制信号。图1示出了现有的一种可多功能输入的接口电路的示意图，其中，k1表示用于将电流类型的信号转换为电压类型的信号的电流电压转换模块，k2和k3表示用于经由电压缩小处理将一种电压类型的信号转换为另一种电压类型的信号的电压转换模块，k4表示用于经由电压偏移处理和电压缩小处理将一种电压类型的信号转换为另一种电压类型的信号的电压偏移转换模块，k5表示工业 控制设备，以及，k6表示跳线或者机械开关。图1所示的接口电路上设置有跳线或者机械开关k6，通过用户对该跳线或机械开关k6进行相应的操作，该接口电路可以使得要提供给工业控制设备k5的控制信号CC，即-10V～+10V的电压信号、0V～+10V的电压信号和4mA～20mA的电流信号，被进行不同的处理，从而使得它们能够被转换为适用于工业控制设备k5的控制信号。

从图1可以看出，现有的可多功能输入的接口电路需要设置跳线或者机械开关，并由用户手动操作该跳线或机械开关才能实现多功能输入功能。

然而，在可多功能输入的接口电路上设置的机械开关或跳线通常很小，用户在对其操作时非常费劲，从而，现有的可多功能输入的接口电路不方便用户使用。此外，为了方便用户操作，接口电路中所设置的机械开关或者跳线需要暴露在外，这容易导致机械开关或者跳线失效，从而降低了接口电路的可靠性。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种接口装置和处理系统，其可以克服现有技术的以上缺陷。

按照本发明实施例的一种接口装置，包括：多个处理通道，每一个处理通道可用于将所接收的特定类型的控制信号转换为适用于所述控制设备的控制信号并输出给所述控制设备；以及，电子开关，用于基于来自所述控制设备的切换指示来执行相应的切换操作，以选择所述多个处理通道中的相应处理通道来处理要提供给所述控制设备的控制信号。

其中，所述多个处理通道包括用于将所接收的电流类型的控制信号转换为适用于所述控制设备的指定电压类型的控制信号的处理通道和/或用于将所接收的其它电压类型的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号的处理通道。

其中，所述多个处理通道包括第一处理通道、第二处理通道和第三处理通道，其中，所述第一处理通道用于将所接收的第一电流类型 的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号，所述第二处理通道用于将所接收的第一电压类型的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号，以及，所述第三处理通道用于将所接收的第二电压类型的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号。

其中，所述第一处理通道包括用于将所述第一电流类型的控制信号转换电压信号的第一转换模块和用于通过电平缩小处理来将所转换的电压信号转换为所述指定电压类型的控制信号的第二转换模块，所述第二处理通道包括用于通过所述电平缩小处理来将所述第一电压类型的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号的第三转换模块，以及，所述第三处理通道包括用于通过所述电平缩小处理来将所述第二电压类型的控制信号转换为第三电压类型的控制信号的第四转换模块和用于通过电平偏移处理来将所述第三电压类型的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号的第五转换模块。

其中，所述第二转换模块、所述第三转换模块和所述第四转换模块是同一转换模块，其中，所述电子开关包括第一电子开关和第二电子开关，其中，当所述第一处理通道被选择时，所述第一电子开关使得要提供给所述控制设备的所述控制信号被输入到所述第一转换模块，以及，所述第二电子开关使得所述同一转换模块所输出的信号被发送到所述控制设备，其中，当所述第二处理通道被选择时，所述第一电子开关使得要提供给所述控制设备的所述控制信号被输入到所述同一转换模块，以及，所述第二电子开关使得所述同一转换模块所输出的信号被发送到所述控制设备，其中，当所述第三处理通道被选择时，所述第一电子开关使得要提供给所述控制设备的所述控制信号被输入到所述同一转换模块，以及，所述第二电子开关使得所述同一转换模块所输出的信号被输入到所述第五转换模块。

按照本发明实施例的一种处理系统，包括：控制设备，用于基于用户所设置的要提供给所述控制设备的控制信号的类型来输出相应的切换指示；多个处理通道，每一个处理通道可用于将所接收的特定类型的控制信号转换为适用于所述控制设备的控制信号并输出给所述控制设备；以及，电子开关，用于基于来自所述控制设备的所述切 换指示来执行相应的切换操作，以选择所述多个处理通道中的相应处理通道来处理要提供给所述控制设备的所述控制信号。

其中，所述多个处理通道包括用于将所接收的电流类型的控制信号转换为适用于所述控制设备的指定电压类型的控制信号的处理通道和/或用于将所接收的其它电压类型的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号的处理通道。

其中，所述多个处理通道包括第一处理通道、第二处理通道和第三处理通道，其中，所述第一处理通道用于将所接收的第一电流类型的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号，所述第二处理通道用于将所接收的第一电压类型的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号，以及，所述第三处理通道用于将所接收的第二电压类型的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号。

其中，所述第一处理通道包括用于将所述第一电流类型的控制信号转换电压信号的第一转换模块和用于通过电平缩小处理来将所转换的电压信号转换为所述指定电压类型的控制信号的第二转换模块，所述第二处理通道包括用于通过所述电平缩小处理来将所述第一电压类型的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号的第三转换模块，以及，所述第三处理通道包括用于通过所述电平缩小处理来将所述第二电压类型的控制信号转换为第三电压类型的控制信号的第四转换模块和用于通过电平偏移处理来将所述第三电压类型的控制信号转换为所述指定电压类型的控制信号的第五转换模块。

其中，所述第二转换模块、所述第三转换模块和所述第四转换模块是同一转换模块，其中，所述电子开关包括第一电子开关和第二电子开关，其中，当所述第一处理通道被选择时，所述第一电子开关使得要提供给所述控制设备的所述控制信号被输入到所述第一转换模块，以及，所述第二电子开关使得所述同一转换模块所输出的信号被发送到所述控制设备，其中，当所述第二处理通道被选择时，所述第一电子开关使得要提供给所述控制设备的所述控制信号被输入到所述同一转换模块，以及，所述第二电子开关使得所述同一转换模块所输出的信号被发送到所述控制设备，其中，当所述第三处理通道被选 择时，所述第一电子开关使得要提供给所述控制设备的所述控制信号被输入到所述同一转换模块，以及，所述第二电子开关使得所述同一转换模块所输出的信号被输入到所述第五转换模块。

从以上的描述可以看出，本发明实施例的接口装置的电子开关的切换操作由控制设备控制，并不需要用户手动调整，因此，与现有技术相比，本发明实施例的接口装置非常方便用户使用。此外，由于本发明实施例的接口装置的电子开关不需要用户手动调整，因此，该电子开关可以被封装起来以减少失效的可能性，从而，与现有技术相比，本发明实施例的接口装置的可靠性比较高。

附图说明

本发明的其它特点、特征、益处和优点通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。在附图中：

图1示出了现有的一种可多功能输入的接口电路的示意图；

图2示出了按照本发明一个实施例的处理系统的示意图；

图3示出了按照本发明一个实施例的第一电子开关、第一转换模块和第二转换模块的具体实现示意图；以及

图4示出了按照本发明一个实施例的第二电子开关和第三转换模块的具体实现示意图。

具体实施方式

本发明的实施例提供一种可多功能输入的接口装置，其包括多个处理通道和电子开关，其中，每一个处理通道可用于将所接收的特定类型的控制信号转换为适用于所述控制设备的控制信号并输出给所述控制设备，电子开关用于基于来自所述控制设备的切换指示来执行相应的切换操作，以选择所述多个处理通道中的相应处理通道来处理要提供给所述控制设备的控制信号。这里，本发明实施例的接口装置的电子开关的切换操作由控制设备控制，并不需要用户手动调整，因此，本发明实施例的接口装置非常方便用户使用。此外，由于本发明 实施例的接口装置的电子开关不需要用户手动调整，因此，该电子开关可以被封装起来以减少失效的可能性，从而本发明实施例的接口装置的可靠性比较高。

下面，将结合附图详细描述本发明的各个实施例。

图2示出了按照本发明一个实施例的处理系统的示意图。如图2所示，处理系统10包括控制设备102、第一电子开关106、第二电子开关108、第一转换模块112、第二转换模块116和第三转换模块120。

控制设备102用于根据所接收到的控制信号执行相应的操作。在本实施例中，假设适用于控制设备102的控制信号是0V～+3V的电压信号，而外部要提供给控制设备102的控制信号CC是-10V～+10V的电压信号、0V～+10V的电压信号或4mA～20mA的电流信号。在知道外部要提供给控制设备102的控制信号CC的类型(即-10V～+10V的电压信号、0V～+10V的电压信号或4mA～20mA的电流信号)之后，用户可以在控制设备102中设置要提供给控制设备102的控制信号CC的类型。控制设备102根据用户所设置的要提供给控制设备102的控制信号CC的类型，生成相应的切换指示并输出给第一电子开关106、第二电子开关108。其中，当要提供给控制设备102的控制信号CC是4mA～20mA的电流信号时，控制设备102生成并输出第一切换指示；当要提供给控制设备102的控制信号CC是0V～+10V的电压信号时，控制设备102生成并输出第二切换指示；以及，当要提供给控制设备102的控制信号CC是-10V～+10V的电压信号时，控制设备102生成并输出第三切换指示。

第一转换模块112用于将4mA～20mA的电流信号转换为0V～+10V的电压信号。

第二转换模块116用于通过电平缩小处理将0V～+10V的电压信号转换为0V～+3V的电压信号或将-10V～+10V的电压信号转换为-3V～+3V的电压信号。

第三转换模块120用于通过电平偏移处理将-3V～+3V的的电压信号转换为0V～+3V电压信号。

这里，通过对第一转换模块112、第二转换模块116和第三转换模块120的不同组合可以形成三个处理通道TD1、TD2和TD3。其中，处理通道TD1包括第一转换模块112和第二转换模块116，用于将要提供给控制设备102的控制信号CC，即4mA～20mA的电流信号，转换为适用于控制设备102的0V～+3V的电压信号并输出给控制设备102。处理通道TD2包括第二转换模块116，用于将要提供给控制设备102的控制信号CC，即0V～+10V的电压信号，转换为适用于控制设备102的0V～+3V的电压信号并输出给控制设备102。处理通道TD3包括第二转换模块116和第三转换模块120，用于将要提供给控制设备102的控制信号CC，即-10V～+10V的电压信号，转换为适用于控制设备102的0V～+3V的电压信号并输出给控制设备102。

第一电子开关106和第二电子开关108连接到控制设备102和处理通道TD1、TD2和TD3，用于根据来自控制设备102的切换指示执行相应的切换操作，以选择处理通道TD1、TD2和TD3中的相应处理通道来处理要提供给控制设备102的控制信号CC。

具体地，当来自控制设备102的切换指示是第一切换指示时，第一电子开关106和第二电子开关108执行第一切换操作，以选择处理通道TD1来处理要提供给控制设备102的控制信号CC，即4mA～20mA的电流信号。在这种情况下，第一电子开关106使得要提供给控制设备102的4mA～20mA的电流信号被输入到第一转换模块112，第一转换模块112将所接收到的4mA～20mA的电流信号转换为0V～+10V的电压信号并输出给第二转换模块116，第二转换模块116将来自第一转换模块112的0V～+10V的电压信号转换为0V～+3V的电压信号并输出，以及，第二电子开关108使得第二转换模块116所输出的0V～+3V的电压信号被发送给控制设备102。

当来自控制设备102的切换指示是第二切换指示时，第一电子开 关106和第二电子开关108执行第二切换操作，以选择处理通道TD2来处理要提供给控制设备102的控制信号CC，即0V～+10V的电压信号。在这种情况下，第一电子开关106使得要提供给控制设备102的0V～+10V的电压信号被输入到第二转换模块116，第二转换模块116将所接收到的0V～+10V的电压信号转换为0V～+3V的电压信号并输出，以及，第二电子开关108使得第二转换模块116所输出的0V～+3V的电压信号被发送给控制设备102。

当来自控制设备102的切换指示是第三切换指示时，第一电子开关106和第二电子开关108执行第三切换操作，以选择处理通道TD3来处理要提供给控制设备102的控制信号CC，即-10V～+10V的电压信号。在这种情况下，第一电子开关106使得要提供给控制设备102的-10V～+10V的电压信号被输入到第二转换模块116，第二转换模块116将所接收到的-10V～+10V的电压信号转换为-3V～+3V的电压信号并输出，第二电子开关108使得第二转换模块116所输出的-3V～+3V的电压信号被发送给第三转换模块120，以及，第三转换模块120将所接收到的-3V～+3V的电压信号转换为0V～+3V的电压信号并输出给控制设备102。

其中，第一电子开关106、第二电子开关108和处理通道TD1、TD2、TD3构成处理系统10的接口装置。

图3示出了按照本发明一个实施例的第一电子开关、第一转换模块和第二转换模块的具体实现示意图。如图3所示，第一电子开关106是一个其栅极S1受控制设备102控制的场效应晶体管T1，第一转换模块112是用于将电流信号转换为电压信号的电阻网络RN1，以及，第二转换模块116是由两个串联的电阻R11和R12形成的分压电路，其中，电阻R11和R12的阻值远大于电阻网络RN1的阻值。

场效应晶体管T1和电阻网络RN1串联，以及，串联起来的场效应晶体管T1和电阻网络RN1与电阻R11和R12所形成的分压电路并联。

当控制设备102所输出的切换指示是第一切换指示时，控制设备102向场效应晶体管T1的栅极S1提供的控制指令SS1是高电平，从而场效应晶体管T1处于导通状态。在这种情况下，要提供给控制设备102的控制信号CC，即4mA～20mA的电流信号，流过电阻网络RN1并经由场效应晶体管T1流入地。由于4mA～20mA的电流信号流过电阻网络RN1，所以电阻网络RN1产生0V～+10V的电压信号(处于导通状态的场效应晶体管T1的电阻很小，它所产生的电压很小，可以忽略不计)。电阻网络RN1所产生的0V～+10V的电压信号被提供给电阻R11和R12所形成的分压电路，经过电阻R11的分压之后，电阻R11和R12所形成的分压电路在其输出端Vout1(即第二转换模块116的输出端)输出0V～+3V的电压信号。

当控制设备102所输出的切换指示是第二切换指示或第三切换指示时，控制设备102向场效应晶体管T1的栅极S1提供的控制指令SS1是低电平，从而场效应晶体管T1处于关断状态。在这种情况下，要提供给控制设备102的控制信号CC，即V～+10V的电压信号或-10V～+10V的电压信号，直接被提供给电阻R11和R12所形成的分压电路，经过电阻R1的分压之后，电阻R11和R12所形成的分压电路在其输出端Vout1输出0V～+3V的电压信号或-3V～+3V的电压信号。

图4示出了按照本发明一个实施例的第二电子开关和第三转换模块的具体实现示意图。如图4所示，第二电子开关108是一个其控制端受控制设备102控制的模拟开关U1，第三转换模块120由电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6和运算放大器U2、U3构成。

模拟开关U1的输入端Vin1连接第二转换模块116的输出端，模拟开关U1的控制端C1连接到控制设备102，模拟开关U1的第一输出端O1连接到控制设备102，以及，模拟开关U1的第二输出端O2连接到第三转换模块120。

在第三转换模块120中，电阻R1和R2串联并连接在电源Vcc和地之间，运算放大器U2的同相输入端连接到电阻R1和R2之间， 运算放大器U2的反相输入端连接到运算放大器U2的输出端。

电阻R5的一端连接到模拟开关U1的第二输出端O2，电阻R5的另一端经由电阻R6连接到地，运算放大器U3的同相输入端连接到电阻R5和R6之间，运算放大器U3的反相输入端经由电阻R3连接到运算放大器U2的输出端和经由电阻R4连接到运算放大器U3的输出端，以及，运算放大器U3的输出端Vout2连接到控制设备102。

运算放大器U2用于产生参考电压，即信号的偏移量Vref，运算放大器U3用于将其同相输入端接收到的信号偏移其反相输入端从运算放大器U2的输出端接收的偏移量Vref以获得所需电平的电压信号并通过其输出端Vout2发送给控制设备102。

当控制设备102所输出的切换指示是第一切换指示或第二切换指示时，控制设备102向模拟开关U1的控制端C1提供的控制指令SS2使得模拟开关U1的输入端Vin1与其第一输出端O1连通，从而，第二转换模块116所输出的信号，即0V～+3V的电压信号，经由模拟开关U1被输入给控制设备102。

当控制设备102所输出的切换指示是第三切换指示时，控制设备102向模拟开关U1的控制端C1提供的控制指令SS2使得模拟开关U1的输入端Vin1与其第二输出端O2连通，从而，第二转换模块116所输出的信号，即-3V～+3V的电压信号，经由模拟开关U1被输入给第三转换模块120。第三转换模块120通过运算放大器U3对-3V～+3V的电压信号进行偏移之后，向控制设备102输出0V～+3V的电压信号。

其它变型

本领域技术人员将理解，虽然在上面的实施例中，图3和图4给出第一转换模块112、第二转换模块116和第三转换模块120的具体实现方式，但是，本发明的第一转换模块112、第二转换模块116和第三转换模块120并不局限于图3和图4所示出的具体实现方式。在本发明的其它一些实施例中，本发明的第一转换模块112、第二转换模块116和第三转换模块120可以采用其它方式来实现。

本领域技术人员将理解，虽然在图3中，第一电子开关106由场效应晶体管来实现，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中，第一电子开关106例如也可以由其它类型的可控开关器件来实现，例如三极管、晶闸管等。

本领域技术人员将理解，虽然在上面的实施例中，处理通道TD1、TD2、TD3共用同一转换模块，即第二转换模块116，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中，处理通道TD1、TD2、TD3不共用同一个第二转换模块116，而是处理通道TD1、TD2、TD3各自使用不同的第二转换模块116。即，处理系统10的接口装置包括三个第二转换模块116，其中，处理通道TD1、TD2、TD3各自使用这三个第二转换模块116的其中一个。在处理通道TD1、TD2、TD3各自使用不同的第二转换模块116的情况下，可以使用一个具有三个输出端的模拟开关MN来替代第一电子开关106和第二电子开关108，其中，模拟开关MN的三个输出端分别连接处理通道TD1、TD2、TD3，并且，模拟开关MN可以根据来自在控制设备102的切换指示执行相应的切换操作以将要提供给控制设备102的控制信号提供给处理通道TD1、TD2、TD3中的相应处理通道进行处理。

本领域技术人员将理解，虽然在上面的实施例中，处理系统10的接口装置包括三个处理通道TD1、TD2、TD3，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中，处理系统10接口装置可以包括两个或多于三个处理通道。

本领域技术人员将理解，虽然在上面的实施例中，处理系统10的接口装置既包括用于将所接收的电流类型的控制信号转换为适用于控制设备102的控制信号的处理通道(例如处理通道TD1)也包括用于将其它电压类型的控制信号转换为适用于控制设备102的控制信号的处理通道(例如处理通道TD2、TD3)，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它一些实施例中，处理系统10的接口装置也可以只包括多个用于将所接收的不同电流类型的控制信号转换为适用于控制设备102的控制信号的处理通道，或者，接口装置也可以只包括多个用于将所接收的其它不同电压类型的控制信号转换为适用 于控制设备102的控制信号的处理通道。

本领域技术人员将理解，虽然在上面的实施例中，适用于控制设备102的控制信号是0V～+3V的电压信号，然而，本发明并不局限于此。在本发明的其它实施例中，适用于控制设备102的控制信号也可以是其它类型的电压信号或电流信号。

本领域技术人员将理解，虽然在上面的实施例中，要提供给控制设备102的控制信号是-10V～+10V的电压信号、0V～+10V的电压信号和4mA～20mA的电流信号，但是，本发明并不局限于此。在本发明的其它实施例中，要提供给控制设备102的控制信号也可以是其它类型的电压信号和/或电流信号。

本领域技术人员应当理解，以上描述的各个实施例可以在不偏离发明实质的情况下做出各种改变和修改，这些改变和修改都应当落入本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书来定义。