一种PLC的电压/电流型8通道模拟量输入2通道模拟输出模块的制作方法

本实用新型涉及一种模拟量输入输出模块，具体涉及一种PLC的电压/电流型8通道模拟量输入2通道模拟输出模块。

背景技术：

PLC广泛应用于工业自动控制系统当中，在PLC的自动控制系统的设计时，模拟IO端口非常紧缺，而与PLC连接的MicroLogix1200微处理器的模拟IO输入的扩展模块1762-IF4只有4个模拟量输入口，1762-OF4只有4个模拟输出口，故PLC的模拟IO输出端口和输入端口都严重不足，使用非常不方便。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述问题，从而提供一种PLC的电压/电流型8通道模拟量输入2通道模拟输出模块。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种PLC的电压/电流型8通道模拟量输入2通道模拟输出模块，所述PLC的电压/电流型8通道模拟量输入2通道模拟输出模块包括微处理器和CAN收发器，所述微处理器内设有CAN控制器，所述CAN控制器与CAN收发器通信连接，所述CAN收发器与PLC的PLC的CAN总线通信连接，所述微处理器内设有两个ADC数字模拟转换器和两个DAC数模转换器。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述所述PLC的2通道电压/电流型模拟输出模块还包括电源电路，所述电源电路包括直接端口、DC/DC振荡模块、第一稳压电源模块、第二稳压电源模块、第一发光二极管、第二发光二极管、第三发光二极管和第四发光二极管，所述直接端口直接连接PLC上的电源，所述DC/DC振荡模块与直接端口连接，所述DC/DC振荡模块可输出±15V电源，所述第一稳压电源模块与DC/DC振荡模块连接，所述第一稳压电源模块可输出5V电源，所述第二稳压电源模块与第一稳压电源模块连接，所述第二稳压电源模块可输出3.3V电源，所述第一发光二极管连接DC/DC振荡模块输出的+15V电源，所述第二发光二极管连接DC/DC振荡模块输出的-15V电源，所述第三发光二极管连接第一稳压电源模块输出的5V电源，所述第四发光二极管连接第二稳压电源模块输出的3.3V电源。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述微处理器上设有输出电路，所述输出电路分别与外部控制设备和两个DAC数模转换器连接，所述输出电路包括所述输出电路包括第一电阻、第一运算放大器、第一电容、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一短接端、第二短接端、第三短接端、第五电阻、第六电阻、第二运算放大器、第三运算放大器、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和可变电阻，所述第一电阻与微处理器的电压输出端连接，所述第一运算放大器分别与第二电阻、第三电阻和第四电阻连接，所述第一电容分别与第一电阻和第一运算放大器连接，所述第一短接端分别与第三电阻、第四电阻和第二短接端连接，所述第二短接端分别与第一运算放大器、第五电阻和第三短接端连接，所述第二运算放大器分别与第五电阻、第六电阻、第七电阻、第九电阻和第八电阻连接，所述第三运算放大器分别与第九电阻、第三短接端和可变电阻连接，所述可变电阻分别与第十电阻和第十一电阻连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述微处理器上设有输入电路，所述输入电路分别与外部输入设备和两个ADC数字模拟转换器连接，所述输入电路包括输入端、第四短接端、第五短接端、第六短接端、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第四运算放大器，所述输入端连接第十二电阻，所述第四短接端分别连接输入端和第十五电阻，所述第五短接端分别连接第四短接端和第四运算放大器，所述第六短接端分别连接输入端、第十二电阻和第十三电阻，所述第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻和第十五电阻依次连接，所述第四运算放大器分别连接第十三电阻和第十四电阻。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述输入端为八路模拟量的输入端，每路模拟量有两个接线端子。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述第八电阻和第十电阻之间连接有三极管。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述微处理器的型号为STM32F103。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述CAN收发器上设有接线引脚、接线端口、第一连接端口和第二连接端口，所述接线引脚将微处理器内部的CAN控制器输出的数据输出到PLC的CAN总线，所述接线端口将PLC的CAN总线的数据输出到CAN控制器的输入端口，所述第一连接端口和第二连接端口分别连接PLC的CAN总线。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型解决了PLC的模拟IO输出端口和输入端口严重不足的问题，使用方便，性能稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为电源电路的电路示意图；

图3为CAN收发器的接线示意图；

图4为输出电路的电路示意图；

图5为输入电路的电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1至图5，本实用新型提供的PLC的电压/电流型8通道模拟量输入2通道模拟输出模块，其包括微处理器100和CAN收发器200，在微处理器100内设有CAN控制器110，CAN控制器110与CAN收发器200通信连接，CAN收发器200与PLC的PLC的CAN总线300通信连接，在微处理器100内设有两个ADC数字模拟转换器120和两个DAC数模转换器130，两个ADC数字模拟转换器120和两个DAC数模转换器130通过CAN总线300与CAN控制器110通信连接。

这样微处理器100通过CAN控制器110、CAN收发器200和CAN总线300的依次通信连接，使得微处理器100可接收PLC传输的数字量信号，然后通过微处理器100内部的DAC数模转换器130输出标准的模拟电压或电流信号如电压0-5V、0-10V或电流信号4-20mA，并且还可将外部标准的模拟电压或电流信号如电压0-5V、0-10V或电流信号4-20mA进行转换为微处理器100内的ADC模拟数字转换器120的电压范围，通过ADC模拟数字转换器120进行转换，将转换结果再传输给PLC。

本申请中的微处理器100的型号具体为STM32F103，其具有16个外部接口，和两路模拟两输出接口，时钟频率36MZH，转换时间可达到1us，可以实现多路ADC数字模拟转换器120转换。

微处理器100通过电源电路可直接使用PLC的电源，并且还可实时检测微处理器100输出各个电压的工作状态。

电源电路包括直接端口P1、DC/DC振荡模块U2、第一稳压电源模块U4、第二稳压电源模块U5、第一发光二极管、第二发光二极管、第三发光二极管和第四发光二极管.

直接端口P1直接连接PLC上的电源，DC/DC振荡模块U2与直接端口P1连接，DC/DC振荡模块可将PLC上的24V电转换成±15V电源，并输出。

第一稳压电源模块U4与DC/DC振荡模块U2连接，第一稳压电源模块U4可输出5V电源，第二稳压电源模块U5与第一稳压电源模块U4连接，第二稳压电源模块U5可输出3.3V电源。

第一发光二极管连接DC/DC振荡模块U2输出的+15V电源，当有+15V电源输出时，其可亮。

第二发光二极管连接DC/DC振荡模块U2输出的-15V电源，当有-15V电源输出时，其可亮。

第三发光二极管连接第一稳压电源模块U4输出的5V电源，当有5V电源输出时，其可亮。

第四发光二极管连接第二稳压电源模块U5输出的3.3V电源，当有3.3V电源输出时，其可亮。

微处理器100通过输出电路进行信号输出，输出电路分别与外部控制设备和两个DAC数模转换器130，经过DAC数模转换器130转换后的信号通过输出电路输出给外部控制设备，输出电路包括第一电阻R28、第一运算放大器B、第一电容C23、第二电阻R16、第三电阻R9、第四电阻R15、第一短接端P6、第二短接端P8、第三短接端P9、第五电阻R27、第六电阻R18、第二运算放大器A1、第三运算放大器A2、第七电阻R1、第八电阻R26、第九电阻R29、第十电阻R30、第十一电阻RL和可变电阻R32。

第一电阻R28与微处理器100的电压输出端连接，第一运算放大器B分别与第二电阻R16、第三电阻R9和第四电阻R15连接，第一电容C23分别与第一电阻R28和第一运算放大器B连接，第一短接端P6分别与第三电阻R9、第四电阻R15和第二短接端P8连接，第二短接端P8分别与第一运算放大器B、第五电阻R27和第三短接端P9连接，第二运算放大器A1分别与第五电阻R27、第六电阻R18、第七电阻R1、第九电阻R29和第八电阻R26连接，第三运算放大器A2分别与第九电阻R29、第三短接端P9和可变电阻R32连接，可变电阻分别与第十电阻R30和第十一电阻RL连接。

微处理器100内的12位DAC数字模拟转换器120转换后的DAC_OUT1输出电压范围为0-3.3V，经过第一运算放大器B调整为0-5V(第一短接端P6)或0-10V，由第三短接端P9输出；当选择电流输出时，第一短接端P6和第二短接端P8可将输出的5V电压转换为0-20mA的电流，并调整为4-20mA，然后由第三短接端P9输出电流。

另外，在第八电阻R26和第十电阻R30之间连接有三极管Q7，通过三极管Q7可增加电流输出的驱动能力。

微处理器100通过输入电路进行信号输入，输入电路分别与外部输入设备和两个ADC数字模拟转换器120连接，外部输入设备的标准的模拟电压或电流信号如电压0-5V、0-10V或电流信号4-20mA输入可通过输入电路输入给ADC数字模拟转换器120进行信号转换，输入电路包括包括输入端P2、第四短接端P3、第五短接端P4、第六短接端P5、第十二电阻R2、第十三电阻R3、第十四电阻R7、第十五四电阻R6和第四运算放大器A3。

输入端P2连接第十二电阻R2，第四短接端P3分别连接输入端P2和第十五四电阻R6，第五短接端P4分别连接第四短接端P3和第四运算放大器A3，第六短接端P5分别连接输入端P2、第十二电阻R2和第十三电阻R3，第十二电阻R2、第十三电阻R3、第十四电阻R7和第十五四电阻R6依次连接，第四运算放大器A3分别连接第十三电阻R3和第十四电阻R7。

输入端P2为8路模拟量的输入端，每路模拟量有两个接线端子，这样外部接线端子共有16位，第四短接端P3、第五短接端P4和第六短接端P5具体可以用短接片短接，这样根据模拟量类型可选择短接方式，当模拟量为0-10V时，不进行短接，当模拟量为0-5V时，短接第六短接端P5，当模拟量为4-20mA的电流输入时，短第四短接端P3和第五短接端P4，这样可以把不同的模拟量输入转换为0-3.3V电压，输入到微处理器100外部的ADC端口上。

CAN收发器200与微处理器100和CAN总线300的通信结构如下：

CAN收发器200上设有接线引脚D、接线端口R、第一连接端口CANH和第二连接端口CANL，接线引脚D将微处理器100内部的CAN控制器110输出的数据输出到PLC的CAN总线300，接线端口RKE将PLC的CAN总线300的数据输出到CAN控制器110的输入端口。

CAN收发器200的第一连接端口CANH和第二连接端口CANL分别连接CAN总线300的CAN_H和CAN_L端口，如果CAN总线300的终端位置，需要连接120Ω的金属膜电阻，否则电阻则不用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。