远程IO模块及使用该远程IO模块的控制系统的制作方法

本实用新型属于工业自动化控制领域，特别是涉及一种远程IO模块及使用该远程IO模块的控制系统。

背景技术：

随着工业现场对于控制系统的需求逐步细分，传统的集中放置的控制系统已经无法满足控制距离较远的现场设备的要求。远程IO技术的提出为解决上述问题提供了可能，远程IO是相对于传统集中放置的IO而言，将IO模块分散化，即将远程IO模块设置在现场设备附近，通过通讯线缆与主控制器连接，采集现场数据并传递控制指令，远程IO模块的提出弥补了现有集中放置的控制系统无法对远端设备进行控制的缺点。

技术实现要素：

本实用新型实施例解决的一个技术问题是：提供一种远程IO模块及使用该远程IO模块的控制系统，实现对远端现场设备的控制。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供一种远程IO模块，包括：

接口电路，分别与远端主控制器、现场设备及上位机连接，进行指令和数据的收发；

中央处理器，与所述接口电路连接，进行指令和数据的交互，并对接收到的指令和数据进行处理，以及生成控制信号；

电源转换电路，分别与所述接口电路及所述中央处理器连接，对从外界获得的电能进行转换，为整个模块供电；

指示灯电路，与所述中央处理器连接，接收所述中央处理器生成的控制信号点亮电路中的指示灯。

在基于本实用新型上述远程IO模块的另一实施例中，所述接口电路包括：

I/O接口电路，分别与所述中央处理器及现场设备连接，采集现场设备的数据并将远端主控制器的指令发送给现场设备；

通讯用接口电路，分别与所述中央处理器及远端主控制器连接，接收远端主控制器的指令并将现场设备的数据发送给远端主控制器；

配置用接口电路，分别与所述中央处理器及上位机连接，接收上位机的配置数据对所述远程IO模块的参数进行配置。

在基于本实用新型上述远程IO模块的另一实施例中，所述通讯用接口电路包括：RS485接口，通过所述RS485接口与远端主控制器连接。

所述配置用接口电路包括：RS485接口，通过所述RS485接口与上位机连接。

在基于本实用新型上述远程IO模块的另一实施例中，所述I/O接口电路包括：

DI/DO接口电路，分别与所述中央处理器及现场设备连接，进行数字量指令和数据的收发；

AI/AO接口电路，分别与所述中央处理器及现场设备连接，进行模拟量指令和数据的收发。

在基于本实用新型上述远程IO模块的另一实施例中，所述DI/DO接口电路包括：至少一个DI/DO接口，通过所述DI/DO接口与现场设备连接；

所述AI/AO接口电路包括：至少一个AI/AO接口，通过所述AI/AO接口与现场设备连接。

在基于本实用新型上述远程IO模块的另一实施例中，所述指示灯电路包括：

电源指示灯电路，与所述中央处理器连接，在所述远程IO模块上电后，接收所述中央处理器生成的控制信号点亮电路中的指示灯；

站地址指示灯电路，与所述中央处理器连接，在对所述远程IO模块配置站地址后，接收所述中央处理器生成的控制信号点亮电路中的指示灯显示配置的站地址；

波特率指示灯电路，与所述中央处理器连接，在对所述远程IO模块配置波特率后，接收所述中央处理器生成的控制信号点亮电路中的指示灯显示配置的波特率。

在基于本实用新型上述远程IO模块的另一实施例中，所述站地址指示灯电路包括：8个LED指示灯，以二进制方式显示1至255的站地址。

在基于本实用新型上述远程IO模块的另一实施例中，所述波特率指示灯电路包括：3个LED指示灯，以二进制方式显示8种波特率。

在基于本实用新型上述远程IO模块的另一实施例中，所述中央处理器采用STM32F103RBT6芯片；所述电源转换电路为+24V直流电转+5V直流电电路。

根据本实用新型实施例的又一个方面，提供一种控制系统，其特征在于，包括：远端主控制器、上位机和根据上述任一实施例所述的远程IO模块。

基于本实用新型实施例提供的远程IO模块及使用该远程IO模块的控制系统，通过接口电路与远端主控制器、现场设备及上位机连接，进行指令和数据的收发，利用中央处理器对接口电路接收到的远端主控制器的指令、现场设备的数据以及上位机的指令和数据进行处理，并生成控制信号点亮指示灯电路中的指示灯，同时通过电源转换电路将从外界获得的电能转换后为整个模块供电，在上位机对模块的参数进行配置后，通过与主控制器配合，进行现场数据的采集和控制指令的传递，实现了对远端现场设备的控制。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同描述一起用于解释本实用新型的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本实用新型，其中：

图1是本实用新型实施例远程IO模块的一个实施例的结构图。

图2是本实用新型实施例远程IO模块的另一个实施例的结构图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是本实用新型实施例远程IO模块的一个实施例的结构图。如图1所示，该实施例的远程IO模块包括：接口电路110、中央处理器120、电源转换电路130和指示灯电路140。其中，接口电路110分别与远端主控制器、现场设备及上位机连接，进行指令和数据的收发，中央处理器120与接口电路110连接，进行指令和数据的交互，并对接收到的指令和数据进行处理，以及生成控制信号，电源转换电路130分别与接口电路110及中央处理器120连接，对从外界获得的电能进行转换，为整个模块供电，指示灯电路140与中央处理器120连接，接收中央处理器120生成的控制信号点亮电路中的指示灯。

本实用新型实施例的远程IO模块，通过接口电路110与远端主控制器、现场设备及上位机连接，进行指令和数据的收发，利用中央处理器120对接口电路110接收到的远端主控制器的指令、现场设备的数据以及上位机的指令和数据进行处理，并生成控制信号点亮指示灯电路140中的指示灯，同时通过电源转换电路130将从外界获得的电能转换后为整个模块供电，在上位机对模块的参数进行配置后，通过与主控制器配合，进行现场数据的采集和控制指令的传递，实现了对远端现场设备的控制。

图2是本实用新型实施例远程IO模块的另一个实施例的结构图。如图2所示，与图1的实施例相比，在该实施例中，接口电路110还包括：I/O接口电路111、通讯用接口电路112和配置用接口电路113。其中，I/O接口电路111分别与中央处理器120及现场设备连接，采集现场设备的数据并将远端主控制器的指令发送给现场设备，通讯用接口电路112分别与中央处理器120及远端主控制器连接，接收远端主控制器的指令并将现场设备的数据发送给远端主控制器，配置用接口电路113分别与中央处理器120及上位机连接，接收上位机的配置数据对远程IO模块的参数进行配置。

进一步，通讯用接口电路112包括：RS485接口，通讯用接口电路通过RS485接口与远端主控制器连接，采用标准的MODBUS RTU协议与远端主控制器进行通讯。

进一步，配置用接口电路113包括：RS485接口，配置用接口电路通过RS485接口与上位机连接，利用上位机的配置软件通过私有协议设置模块的波特率和站地址。

进一步，I/O接口电路111包括：DI/DO接口电路111a和AI/AO接口电路111b，其中，DI/DO接口电路111a分别与中央处理器120及现场设备连接，进行数字量指令和数据的收发，AI/AO接口电路111b分别与中央处理器120及现场设备连接，进行模拟量指令和数据的收发。

其中，DI/DO接口电路111a包括：至少一个DI/DO接口，DI/DO接口电路111a通过DI/DO接口与现场设备连接。AI/AO接口电路111b包括：至少一个AI/AO接口，AI/AO接口电路111b通过AI/AO接口与现场设备连接。在具体实施时，DI/DO接口电路111a可以根据需要设计不同数量的DI/DO(数字量输入/数字量输出)接口，AI/AO接口电路111b也可以根据需要设计不同数量的AI/AO(模拟量输入/模拟量输出)接口，可以根据现场情况对DI/DO接口、AI/AO接口进行调整，从而极大地方便工程实施，有效节约成本。

如图2所示，在该实施例中，指示灯电路140还包括：电源指示灯电路141、站地址指示灯电路142和波特率指示灯电路143。其中，电源指示灯电路141与中央处理器120连接，在远程IO模块上电后，接收中央处理器120生成的控制信号点亮电路中的指示灯，站地址指示灯电路142与中央处理器120连接，在对远程IO模块配置站地址后，接收中央处理器120生成的控制信号点亮电路中的指示灯显示配置的站地址，波特率指示灯电路143与中央处理器120连接，在对远程IO模块配置波特率后，接收中央处理器120生成的控制信号点亮电路中的指示灯显示配置的波特率。

进一步，站地址指示灯电路142包括：8个LED指示灯，以二进制方式显示1至255的站地址。

进一步，波特率指示灯电路143包括：3个LED指示灯，以二进制方式显示8种波特率。

如图2所示，在该实施例中，中央处理器120可以采用STM32F103RBT6芯片，该芯片为ARM32位Cortex-M3内核，最高工作频率可达36MHz，应用广且成本低，电源转换电路130可以为+24V直流电转+5V直流电电路，为整个模块提供+5V的直流供电。

本实用新型实施例的远程IO模块，通过通讯用接口电路112和配置用接口电路113分别与远端主控制器和上位机连接，采用双路RS485通讯，一路用于与远端主控制器通讯，另一路用于上位机配置模块的站地址和波特率等参数，利用中央处理器120根据配置的站地址和波特率控制站地址指示灯电路142和波特率指示灯电路143中的LED指示灯分别显示配置的站地址和波特率，不仅省去了常规使用的站地址拨码开关，还通过LED指示灯显示站地址和波特率，可以方便工程人员使用。

另外，本实用新型实施例还提供了一种控制系统，该控制系统包括：远端主控制器、上位机和上述任一实施例的远程IO模块。

本实用新型实施例的控制系统，通过远程IO模块的接口电路与远端主控制器、现场设备及上位机连接，进行指令和数据的收发，利用远程IO模块的中央处理器对接口电路接收到的远端主控制器的指令、现场设备的数据以及上位机的指令和数据进行处理，并生成控制信号点亮远程IO模块的指示灯电路中的指示灯，同时通过远程IO模块的电源转换电路将从外界获得的电能转换后为整个模块供电，在上位机对模块的参数进行配置后，通过与主控制器配合，进行现场数据的采集和控制指令的传递，实现了对远端现场设备的控制。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。