一种带锁存与反馈数字量的输出模块的制作方法

本发明涉及信号控制，特别是一种带锁存与反馈数字量的输出模块。

背景技术：

1、数字量输出模块在现在高度智能化的工业化场景中，用于开关末端执行器，在实际应用场景中，数字量输出模块没有主动控制的权利，依托于上位机软件对其的组态和控制器对其发送的命令。因此实际控制中软硬件属于分离状态，软件无法判定其命令发送是否真实执行。另外数字量模块接收命令方式会经过以太网或者其他底板总线层层转发，出现丢包现象也将无法响应上位机软件的命令。

2、数字量作为数字输入的反馈端，其作用是控制现场指示灯的亮/灭，电机的启/停，阀门的开/关，继电器的开关量的状态控制和状态显示有着重要的作用。如何确保数字量信号的正确性是现场设备正常工作的保证。

3、相对于现在的数字量输出模块，一般对于继电器方案只有对继电器进行驱动操作，并不回采继电器次级的实际动作情况。对继电器的控制方式也采用简单的三极管驱动或者达林顿管驱动。

4、以上2种驱动方式均使用简单逻辑易受到外干扰，当单片机的控制信号线受到外部干扰时数字量信号会出现异常动作，导致现场控制侧设备非正常动作，严重的则会引发安全事故。

5、亟需一种更好可靠性更佳数字量输出模块来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种带锁存与反馈数字量的输出模块。本发明具有能根据反馈值判断控制信号的有效性，通过对控制信号进行锁存的方式来增加信号传输可靠性的优点。

2、本发明的技术方案：一种带锁存与反馈数字量的输出模块，包括上位机、主控制器和数字量输出模块；所述数字量输出模块包括单片机、控制信号锁存、数字量驱动、数字量输出、i/o接口、数字量检测和检测反馈；所述上位机会发出上位机指令，数字量输出会输出模块输出信号，检测反馈会输出反馈信号；所述输出模块通过比对上位机下发指令、模块输出信号和反馈信号来判断并保障数字量信号的正确性。

3、前述的带锁存与反馈数字量的输出模块中，所述单片机的两个io脚分别连接锁存器的2号脚和11号脚，锁存器2号脚与驱动芯片u2的1号脚相连，驱动芯片u2的18号脚分别与继电器k1的1号脚和2号脚相连，继电器k1的3号脚与运放u3a的2号脚相连，继电器k1的4号脚与运放u3a的3号脚相连，运放u3a的1号脚与比较器u4a的3号脚相连，比较器u4a的1号脚与光耦opt1的1号脚相连，光耦opt1的4号脚与单片机的io脚相连。

4、前述的带锁存与反馈数字量的输出模块中，所述输出模块的对比逻辑具体如下：

5、当上位机下发指令、模块输出信号、反馈信号均为1或0时，表征为模块数字量通道正常打开；

6、当上位机下发指令、模块输出信号均为1，而反馈信号为0时，表征为模块数字量信号输出异常；

7、当上位机下发指令、模块输出信号均为0，而反馈信号为1时，表征为模块数字量信号模块故障。

8、前述的带锁存与反馈数字量的输出模块中，所述上位机根据对比逻辑的判断结果进行对应处理，具体为：

9、当模块数字量信号输出异常时，上位机根据控制对象的重要性判断是否需要急停；

10、若不需要，则上位机重复发送指令确保传输过程及数字量输出模块能响应正常，若多次发送指令后反馈信号仍为0，则判定为数字量输出模块故障，反馈并报警。

11、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

12、1、对数字量输出信号可靠性有所保障：通过设置数字量输出和检测反馈，从而对比上位机下发指令、模块输出信号和反馈信号进行对比判断确定模块数字量信号输出是否正常，保障数字量输出信号的可靠性；

13、2、可以有效解决软硬件执行不一致情况：数字量输出模块通过对比上位机下发指令和数字量输出模块反馈状态值，可以有效解决软硬件执行不一致情况；

14、3、提高信号控制过程的抗扰度，保证设备长久稳定运行：传输过程中采用锁存方式，使用数字线和时钟线同时作为传输路径，只有在控制信号有效区间内，同时时钟采样在高电平时才视为有效信号。避免了单根信号线易受影响或者共模信号对控制过程的影响，提高信号控制过程的抗扰度，保证设备长久稳定运行；

15、因此，本发明具有能根据反馈值判断控制信号的有效性，通过对控制信号进行锁存的方式来增加信号传输可靠性的优点。

技术特征：

1.一种带锁存与反馈数字量的输出模块，其特征在于：包括上位机、主控制器和数字量输出模块；所述数字量输出模块包括单片机、控制信号锁存、数字量驱动、数字量输出、i/o接口、数字量检测和检测反馈；所述上位机会发出上位机指令，数字量输出会输出模块输出信号，检测反馈会输出反馈信号；所述输出模块通过比对上位机下发指令、模块输出信号和反馈信号来判断并保障数字量信号的正确性。

2.根据权利要求1所述的一种带锁存与反馈数字量的输出模块，其特征在于：所述单片机的两个io脚分别连接锁存器的2号脚和11号脚，锁存器2号脚与驱动芯片u2的1号脚相连，驱动芯片u2的18号脚分别与继电器k1的1号脚和2号脚相连，继电器k1的3号脚与运放u3a的2号脚相连，继电器k1的4号脚与运放u3a的3号脚相连，运放u3a的1号脚与比较器u4a的3号脚相连，比较器u4a的1号脚与光耦opt1的1号脚相连，光耦opt1的4号脚与单片机的io脚相连。

3.根据权利要求1所述的一种带锁存与反馈数字量的输出模块，其特征在于，所述输出模块的对比逻辑具体如下：

4.根据权利要求3所述的一种带锁存与反馈数字量的输出模块，其特征在于，所述上位机根据对比逻辑的判断结果进行对应处理，具体为：

技术总结
本发明公开了一种带锁存与反馈数字量的输出模块，包括上位机、主控制器和数字量输出模块；所述数字量输出模块包括单片机、控制信号锁存、数字量驱动、数字量输出、I/O接口、数字量检测和检测反馈；所述上位机会发出上位机下发指令，数字量输出会输出模块输出信号，检测反馈会输出反馈信号；所述输出模块通过比对上位机下发指令、模块输出信号和反馈信号来判断并保障数字量信号的正确性。本发明能够检测到模块数字量输出接口实际动作情况，根据反馈状态是否进行命令从发机制。并且采用触发器方式驱动数字量开关，能够以有效抑制控制过程中或者过程后受到外界干扰而导致数字量开关的误动作。

技术研发人员：刘家,贾雅魁,张海洋,罗鹏鑫,祝昌樑
受保护的技术使用者：浙江源创智控技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15