专利名称：一种数字信号输入装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及数字信号输入装置。
背景技术：
数字信号输入装置广泛的应用于自动控制领域，它主要用来检测工业现场的阀门、开关等的确认信号，可通过上位机进行监控来确认现场阀门、开关的当前状态，或者通过对信号的连锁进行工业现场的控制。
工业现场数字信号的触点类型种类繁多，主要有机械开关(干触点)、电子开关和电平触点三种。其中结合现场的各类电子开关的生产工艺，又
衍生出NPN、 PNP两种类型的接近开关信号。面对工业现场多种类型的数字信号，很难实现多种类型的数字信号都统一用同一种数字信号输入模块处理。所以为了配合现场多种类型数字信号的使用，就需要开发多种类型的数字信号输入模块，增加了控制成本并给后续的工程实施和系统维护带来一系列麻烦。
为解决现场多信号类型输入的技术问题，目前主要由下列两类方式实现 一类是开发多种类的模块，根据现场的数字信号类型来配置不同的数字信号的模块，实现各种类型数字信号的输入。但是，这将直接导致系统的开发成本增加，使系统配置相对复杂，维护费用也较大。另一类是将数字输入模块内部的接口电路分散于转接端子板上，配置多个跳线，根据现场数字信号类型选择不同的端子板和跳线接入数字信号。这种方式同样需开发多类型的端子板，开发成本也比较高，配置比较容易出错，而且整体安装也相对复杂，不便于操作使用。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种数字信号输入装置，可适用于多种类型数字信号且可同时输入多路信号。
本实用新型提供的一种数字信号输入装置，包括N个输入单元，N组输入端及配置端，N为^2的整数；各输入单元的第 一输入端分别与各组输入端的第 一接线端(1 ，...，
2N-1)相连4妄；
所述各组输入端的第二接线端(2, ...， 2N)相连接；各输入单元的第二输入端相连接并与所述配置端的第一接线端相连
接；
配置端的第二接线端与所述各组输入端的第二接线端(2, 2N)连接；
所述配置端的第 一和第二接线端基于输入信号类型进行接线配置。更适宜地，所述输入单元中设置有开关器件，用于根据输入信号的电流控制开关器件导通或断开。所述开关器件包括下述之一光电开关器件、可控硅。优选地，所述数字信号输入装置，还包括
输入锁存单元，与所述输入单元的输出端相连接，用于緩存来自所述输入单元的输入信号。
本实用新型提供的数字信号输入装置，通过设置多个输入单元，采用多组输入端，并将这些输入单元连接在一起，基于输入信号类型通过配置端进行接线配置，这样可适用于多种类型数字信号并同时的输入多路信号。本实用新型结构简单，设计合理，解决了现有数字信号采集系统中信号接入配置复杂、各种数字信号类型无法统一到单一模块的问题，达到了信号输入配置简单、输入点数多、成本低、安全性好、可靠性高的效果。
图1为本实用新型的应用系统示意图；图2为本实用新型提供的数字信号输入装置架构示意图；图3为本实用新型实施例提供的数字信号输入装置输入无源触点信号的电路示意图4为本实用新型实施例提供的数字信号输入装置输入有源触点信号的电路示意图5为本实用新型实施例提供的数字信号输入装置输入PNP信号的电路示意图6为本实用新型实施例4是供的数字信号输入装置输入NPN信号的电 路示意图。
具体实施方式
为了解决现有开关量输入模块信号接入配置复杂、各种数字信号类型 无法统一到单一模块的缺点，本实用新型提供了一种数字信号输入装置， 可适用于各种数字信号，结构简单、操作方便。
本实用新型提供的一种数字信号输入装置，该装置可通过简易的信号 输入配置来实现工业现场不同类型的数字信号输入，例如，每个输入通道 采用2个接线端子，分别标记为公共端和通道输入端，有4个端子用于输 入信号的配置，使用时采用不同的配置方式以达到不同的数字信号类型输 入，都转化为电流信号进行识别。外部现场信号主要有4种类型无源干 触点信号，两线制接触即导通，并需要供电；有源触点信号，自带电源两 线制接触即导通；NPN/PNP型接近开关信号，三线制信号，并需要供电。 根据信号类型选择不同的配置方式，具体如下
当需接入无源干触点信号时，数字信号输入装置的配置具体包括以下 步骤
将输入配置端外部短接。当干触点信号输入为ON时，电流通过电源 和光电隔离器件构成回路，使光电隔离器件导通。
当需接入有源触点(电平触点)信号时，需配置包括以下步骤将输 入配置端外部短接。当有源触点信号输入时，电流通过电源和光电隔离器 件构成回路，使光电隔离器件导通。
当需接入NPN型接近开关(电子开关)信号时，需配置包括以下步 骤将输入配置端外部短接。当接近开关信号输入为ON时，电流通过电 源和光电隔离器件构成回路，使光电隔离器件导通。
当需接入PNP型接近开关(电子开关)信号时，需配置包括以下步 骤将输入配置端外部短接。当接近开关信号输入为ON时，电流通过电 源和光电隔离器件构成回路，使光电隔离器件导通。
根据外部输入信号选择正确的输入方法配置后，当外部输入信号为ON时，由于交流光电隔离器件前端导通，后端则可通过内部控制器处理电路读取相应的高低电平，通过一定的滤波和防抖动处理将信号通过通讯电路接口与其它模块进行连接和数据交互。
由于本实用新型采取了以上的技术方案，模块内部由多功能输入接口、控制器处理电路、通讯接口电路组成。该模块通过多功能的信号输入端口，配合软件、硬件相结合的方法对现场数字信号进行采样，采样周期
小于lms,并与上位4几进4于通讯传trl丈据。
下面的本发明实施例以光电开关器件作为开关器件对本实用新型的具体技术实现方案进行描述。本领域技术人员可以理解还可采用其他开关器件实现本实用新型，如采用可控硅、等作为开关器件。
参照图1,本实用新型的应用系统结构图，包括一个数字信号输入装置，通讯网络和上位机监控软件。每个数字信号输入装置提供多个输入端，可支持多个信号的输入，数字信号输入装置釆集数据后通过通信网络与上位机监控软件进行数据交互，并通过监控软件来对数据进行管理和控制。图2为本实用新型提供的数字信号输入装置架构示意图，数字信号输入装置包括信号输入端口、开关单元以及输入锁存单元。下面列举信号输入装置的具体实例
总体而言，输入接口采用36PIN接线端子，其中每通道输入采用2个端子，并有4个端子用于配置信号类型。36PIN接线端子的电气连接为
2、 4、 6......30、 32端子相连；1、 3、 5......29、 31端子分别与装置内部
各通道输入单元中的开关器件(光电开关器件)的输入端相连，装置内部共有16个通道输入单元。33 ~ 36此四个端子用于根据信号类型输入进行接线配置，其中33号端子与模块内部16个开关器件(光电开关器件)的
另一个输入端连才妄，34号端子与2、 4、 6......30、 32号端子连4妄。35、 36
号端子分别连接于模块内部的配电电源正端和负端。
以无源干触点信号的接入为例，模块进行如下配置如图3所示，将33、 35号端子外部短^接，34、 36号端子外部短4妻。此时;f莫块中2、 4、 6......30、 32、 34号端子与装置内部的配电电源负端相连，33号端子与装置内部的配电电源正端相连。其中，图1中干触点输入 端子l、 2为第一通道，3、 4为第二通道，以此类推，31、 32为第十六通 道。以第一通道为例，当干触点信号llT入为ON时，电流先/人内部配电电 源的正端到33号端子，然后通过第一通道的交流光电开关器件前端电路 到1号端子，通过触点信号到达2号端子，最后回到内部配电电源的负端。 信号接入后，信号依次进入输入锁存器进行緩沖，即完成信号的接入，进 入控制器部分。微处理器每隔一定的周期(如500微秒)来扫描输入端 口，当经过反跳滤波处理后发现信号的状态有变化就确认一次数字信号的 产生。且数据保存在外部的数据存储器中。微处理器的串行口与通信接口 相连，采样后的信号通过通信接口与上位机实现通信，并可通过监控软件 显示、才喿作，实现信号控制。
对于不同的信号类型应用基本相同，不同之处在于信号接入时的配 置，以下分别描述其他信号类型接入时的装置配置方式。 当接入有源触点(电平触点)信号时，进行如下配置 如图4所示，将33、 34号端子外部短接。此时装置中2、 4、 6......30、
32、 33、 34号端子交流光电开关器件的一端相连，1、 3、 5......29、 31号
端子分别与16个交流光电开关器件另一端相连。其中千触点输入端子l、 2为第一通道，3、 4为第二通道，以此类推，31、 32为第十六通道。以第 一通道为例，当有源触点信号输入时，电流先^人有源触点信号正端开始经 1号端子，然后通过第一通道的交流光电开关器件前端电路到2号端子， 最后回到有源触点信号负端。
当接入NPN型接近开关(电子开关)信号时，进行如下配置 如图5所示，将33、 35号端子外部短接，34、 36号端子外部短接。 此时装置中2、 4、 6......30、 32、 34号端子与装置内部的配电电源负端相
连，33号端子与装置内部的配电电源正端相连。其中接近开关信号输入端 子l、 2、 33为第一通道，其中1号端子为接近开关信号输入端，33号端 子为接近开关信号正端，2号端子为接近开关信号负端。3、 4、 33号端 子为第二通道，其中3为接近开关信号输入端，33为接近开关信号正端，4为接近开关信号负端。以此类推，31、 32、 33为第十六通道，其中31为接近开关信号输入端，33为接近开关信号正端，32为接近开关信号负端。以第一通道为例，当接近开关信号输入为ON时，电流先/人内部配电电源的正端到33号端子，然后通过接近开关到1号端子，通过交流光电开关器件前端电路到2号端子，最后回到内部配电电源的负端。当接入PNP型接近开关(电子开关)信号时，进行如下配置如图6所示，将33、 36号端子外部短接，34、 35号端子外部短接。此时，装置中2、 4、 6......30、 32、 34号端子与装置内部的配电电源正端
相连，33号端子与装置内部的配电电源负端相连。其中接近开关信号输入端子1、 2、 33为第一通道，其中1为接近开关信号输入端，33为接近开关信号负端，2为接近开关信号正端。3、 4、 33为第二通道，其中3为接近开关信号输入端，33为接近开关信号负端，4为接近开关信号正端。以此类推，31、 32、 33为第十六通道，其中31为接近开关信号输入端，33为接近开关信号负端，32为接近开关信号正端。以第一通道为例，当接近开关信号输入为ON时，电流先从内部配电电源的正端到2号端子，然后通过接近开关到1号端子，通过交流光电开关器件前端电路到33号端子，最后回到内部配电电源的负端。
如图3-6中，Ul、 U2为光电开关器件，Rl电阻可选适当值，以保证数字信号通道回路电流约5mA,满足一些需大驱动电流的数字信号要求。R2电阻可提高数字信号输入装置的抗干扰性能。R3电阻主要作用是为光电开关器件后端电源做限流。电源P1为24V直流电源，当信号配置为普通干触点和接近开关信号时需接入，当信号配置为有源触点时无需接入。
本实用新型通过设置多个输入单元，采用多组输入端，并将这些输入单元连接在一起，基于输入信号类型通过配置端进行接线配置，这样可适用于多种类型数字信号并可同时的输入多路信号。本实用新型结构简单，设计合理，解决了现有数字信号采集系统中信号接入配置复杂、各种数字信号类型无法统一到单一模块的问题，达到了信号输入配置简单、输入点数多、成本低、安全性好、可靠性高的效果。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新 型的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、 改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1、一种数字信号输入装置，其特征在于，包括N个输入单元，N组输入端及配置端，N为≥2的整数；各输入单元的第一输入端分别与各组输入端的第一接线端相连接；所述各组输入端的第二接线端相连接；各输入单元的第二输入端相连接并与所述配置端的第一接线端相连接；配置端的第二接线端与所述各组输入端的第二接线端连接；所述配置端的第一和第二接线端基于输入信号类型进行接线配置。
2、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所输入的信号为有源信号，所述配置端的第一和第二接线端短接；或 所输入的信号为无源信号，所述配置端的第一和第二接线端与电源相连接。
3、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所输入的信号为NPN型接近开关信号，所述配置端的第一和第二接线 端分别与电源的正极和负极相连接；所输入的信号为PNP型接近开关信号，所述配置端的第一和第二接线 端分别与电源的负极和正极相连接。
4、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述输入单元中设置有开 关器件，用于根据输入信号的电流控制开关器件导通或断开。
5、 如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述开关器件包括下述之光电开关器件、可控硅。
6、 如权利要求l所述的装置，其特征在于，还包括 输入锁存单元，与所述输入单元的输出端相连接，用于緩存来自所述输入单元的输入信号。
专利摘要本实用新型提供了一种数字信号输入装置，包括多个输入单元，多组输入端及配置端；各输入单元的输入端分别与各组输入端的第一接线端相连接；所述各组输入端的第二接线端相连接；各输入单元的第二输入端相连接并与所述配置端的第一接线端相连接；配置端的第二接线端与所述各组输入端的第二接线端连接；所述配置端的第一和第二接线端基于输入信号类型进行接线配置。本实用新型可适用于多种类型数字信号并同时的输入多路信号。结构简单，设计合理，成本低、安全性好、可靠性高的效果。
文档编号H03K19/0175GK201294511SQ20082013709
公开日2009年8月19日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者俞利明, 徐文卿, 宇 陈 申请人:浙江中控技术股份有限公司