可拼接式输入输出模块电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种输入输出模块电路，具体为一种可拼接式输入输出模块电路。


背景技术：

2.运动控制系统中，传统的输入输出模块，一般采用单cpu和单pcb方式。这种设计方式可扩展性差、通用性差。用户需求变化时，无法灵活配置，增加额外的研发成本。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种可拼接式输入输出模块电路，采用多cpu的拼接式设计，可以根据客户需求灵活裁剪和添加拼接模块，减少企业生产成本、减少重复研发工作。
4.本实用新型提供如下技术方案：
5.可拼接式输入输出模块电路，包括主控板、di板、do板、ai板、ao板，各块板之间通过spi通信，板与板之间采用排针排母的方式拼接，主控板包括32位mcu、can接口、2路模拟输入和2路模拟输出，di板具有mcu和24路数字输入部分，24路数字输入部分采用光耦隔离，do板具有mcu和24路数字输出部分，ai板具有mcu和6路模拟输入部分，ao板具有mcu和6路模拟输出部分。
6.进一步的，所述24路数字输出部分采用3个uln2803a芯片。
7.进一步的，所述6路模拟输入部分采用2个mc4558cn芯片。
8.进一步的，所述6路模拟输出部分采用2个dac7311idckr芯片和2个运算放大器mc4558cn。
9.进一步的，mcu采用stm32f030c8t6。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：可拼接式输入输出模块电路包括主控板、di板、do板、ai板、ao板，各块板之间通过spi通信，各个部分做成独立的pcb，然后根据具体需求采用拼接的方式，将各个部分拼接组装在一起，然后装入pcb模组架，这种拼接式输入输出模块，可以灵活的根据客户需求进行io模块配置，减少重复研发，降低成本。
附图说明
11.图1为本实用新型的原理框图。
12.图2为本实用新型主控板mcu原理图。
13.图3为本实用新型子站地址图。
14.图4为2路模拟输入和2路模拟输出图。
15.图5为本实用新型24路数字输入部分电路图。
16.图6为采用24v输入检测和0v输入检测之间自由切换图。
17.图7为本实用新型do板原理图。
18.图8为本实用新型ai板原理图。
19.图9为本实用新型ao板芯片原理图。
20.图10为本实用新型ao板运算放大器原理图。
21.图11为本实用新型的结构图。
22.图中：1、主控板；2、di板；3、do板；4、ai板；5、ao板；6、拼接边；7、输入输出端子；8、can接口。
具体实施方式
23.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。
24.图1所示，可拼接式输入输出模块电路包括主控板1、di板2、do板3、ai板4、ao板5，各块板之间通过spi通信，板与板之间采用排针排母的方式拼接。主控板1包括32位mcu、can接口8、2路模拟输入和2路模拟输出，di板2具有mcu和24路数字输入部分，24路数字输入部分采用光耦隔离，do板3具有mcu和24路数字输出部分，ai板4具有mcu和6路模拟输入部分，ao板5具有mcu和6路模拟输出部分。
25.为了缩小整个模块的体积，电源部分（主控板）采用上下双层结构。每一部分都包含一个封装为lqfp48的32位mcu作控制器，所有mcu挂载在spi总线上，实现内部的数据交换。其中电源部分的mcu作为spi通信的主机，其余部分的mcu均作为从机。主控部分原理图如图2所示。
26.另外电源部分的mcu还具有can控制器片上外设，通过can总线的方式与系统相连，实现与系统的数据交换。图3所示，通过一个4位拨码开关来选择子站的地址，理论上可以扩展16组本模块。
27.图4所示，同时电源部分还包含2路模拟输入和2路模拟输出，满足对模拟输入输出数量要求较低的用户需求。模拟输入分为模拟电流输入和模拟电压输入，本模块设计成跳帽的方式，使得电流信号转成电压信号，从而达到输入电流和电压均可检测的目的。
28.模拟输入电路：0
‑
10v。若输入0
‑
20ma，将跳帽由2
‑
3插至2
‑
1脚。
29.图5所示，di板2具有24路数字输入部分，24路数字输入部分采用光耦隔离，图6所示，其中x0.0
‑
x0.7可由跳帽的方式在24v输入检测和0v输入检测之间自由切换。
30.图7所示，do板3具有mcu和24路数字输出部分，采用mcu(stm32f030c8t6)和3个uln2803a芯片。
31.图8所示，ai板4具有mcu和6路模拟输入部分，采用mcu(stm32f030c8t6)和2个mc4558cn芯片。
32.图9、图10所示，ao板5具有mcu和6路模拟输出部分，采用mcu(stm32f030c8t6)、2个dac7311idckr芯片和2个运算放大器mc4558cn。
33.图11所示，主控板1、di板2、do板3组成的电路，相邻之间是拼接边6，di板、do板上设置有输入输出端子7。
34.各个部分做成独立的pcb，然后根据具体需求采用拼接的方式，将各个部分拼接组
装在一起，然后装入pcb模组架，这种拼接式输入输出模块，可以灵活的根据客户需求进行io模块配置，减少重复研发，降低成本。灵活的添加和裁剪方式，可以根据客户需求，有效的减少模块尺寸。
35.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。


技术特征：
1.可拼接式输入输出模块电路，其特征在于：包括主控板（1）、di板（2）、do板（3）、ai板（4）、ao板（5），各块板之间通过spi通信，板与板之间采用排针排母的方式拼接，所述主控板（1）包括32位mcu、can接口、2路模拟输入和2路模拟输出，所述di板（2）具有mcu和24路数字输入部分，24路数字输入部分采用光耦隔离，所述do板（3）具有mcu和24路数字输出部分，所述ai板（4）具有mcu和6路模拟输入部分，所述ao板（5）具有mcu和6路模拟输出部分。2.根据权利要求1所述的可拼接式输入输出模块电路，其特征在于：所述24路数字输出部分采用3个uln2803a芯片。3.根据权利要求1所述的可拼接式输入输出模块电路，其特征在于：所述6路模拟输入部分采用2个mc4558cn芯片。4.根据权利要求1所述的可拼接式输入输出模块电路，其特征在于：所述6路模拟输出部分采用2个dac7311idckr芯片和2个运算放大器mc4558cn。5.根据权利要求1所述的可拼接式输入输出模块电路，其特征在于：mcu采用stm32f030c8t6。

技术总结
本实用新型公开了可拼接式输入输出模块电路，包括主控板、DI板、DO板、AI板、AO板，各块板之间通过SPI通信，板与板之间采用排针排母的方式拼接，主控板包括32位MCU、CAN接口、2路模拟输入和2路模拟输出，DI板具有MCU和24路数字输入部分，24路数字输入部分采用光耦隔离，DO板具有MCU和24路数字输出部分，AI板具有MCU和6路模拟输入部分，AO板具有MCU和6路模拟输出部分。各个部分做成独立的PCB，然后根据具体需求采用拼接的方式，将各个部分拼接组装在一起，然后装入PCB模组架，这种拼接式输入输出模块，可以灵活的根据客户需求进行IO模块配置，减少重复研发，降低成本。降低成本。降低成本。


技术研发人员：曲汝鹏 黄帧懿
受保护的技术使用者：南通苏尼康自动化技术有限公司
技术研发日：2021.03.30
技术公布日：2021/11/2