免相互 之间的干扰；
[0050] 输出电平匹配：通过电平匹配电路的光耦隔离芯片对处理电路的脉冲信号输出电 平匹配，以进一步提高输出信号到PLC段的抗干扰能力；
[0051] 信号输入PLC:经过光耦隔离的信号再通过差分电路送到PLC系统接收。
[0052] 以下结合各电路图具体说明本发明上述方案的详细内容，以便更清楚本发明的特 点和有益效果。
[0053] 如图3、图4所示，电源隔离和供电模块主要由电源及供电电路组成。如图3、图 5所示，输入模块由电气隔离电路、电平匹配电路组成，其中在电气隔离的处理上，采用了 所有电路电源隔离及传感器供电电源隔离控制，在本实施例中，采用DC/DC隔离芯片la、 lb、lc，如图4所示的芯片B2405 ;在一个脉冲分配卡集成三个DC/DC隔离芯片，这样将各 个脉冲传感器电源、脉冲传感器电源与分配板电源、各个脉冲传感器脉冲信号电源之间进 行了完全隔离，起到了避免相互之间的干扰，而在电平匹配电路上，采用了光耦隔离芯片 IS07220,其工作电压5V，消耗1mA电流，以满足超低功耗完成常规滤波及电平转化功能；如 图3、图6所示，处理模块由数据采样电路、数据真伪判别电路、数据发送电路组成，在对输 入电路滤波的基础上，后续进一步采用软件对每个脉冲有效性进行诊断判断，将无效脉冲 通过一种有效控制进行甄别阻断，从而进一步提高脉冲计数的精确性，大大提高复杂工况 下工作的抗干扰能力。本发明的软件系统的实现采用软件硬件化技术，即采用当今最先进 的CPLD芯片3,将软件处理固化在CPLD电路中，从而进一步提高脉冲计数的精确性，在本实 施例中CPLD芯片采用EMP7064芯片。输出模块的布置如图8所示，输出模块为进一步提高 输出信号到PLC段的抗干扰能力，同样采用了电气隔离电路、电平匹配电路，在本实施例中 采用芯片IS07220、DS1692,这种设计方法提高了抗干扰能力的同时增强了信号远距离传输 能力。
[0054] 相关电路的具体说明如下：
[0055] 电气隔离：一个系统往往有多个脉冲传感器，如图2所示，常规电路设计对这些脉 冲传感器采用同一电源进行供电，这样多个传感器器之间及传感器与共地之间容易形成相 互之间的干扰。。本发明采用所有电路电源隔离及传感器供电电源隔离技术手段，如图4所 示，采用DC/DC隔离芯片B2405, 一个脉冲分配卡集成三个DC/DC隔离芯片，这样将各个脉冲 传感器电源、脉冲传感器电源与分配板电源、各个脉冲传感器脉冲信号电源之间进行了完 全隔离，从电气设计上避免相互之间的干扰。
[0056] 电平匹配：电平匹配电路主要完成脉冲信号的采样、滤波、波形整形和光耦隔离， 供后续电路进一步处理用。匹配电路计算如下：（一路脉冲采样电平匹配计算）
[0057]
[0058]式中：
[0059] ￥。：采样电平（乂）；
[0060] V。：PLG供电电源（V);
[0061]Rl:PLG负载电阻⑶）；
[0062] &、1?3、1?5 :电平分配电阻（Q)。
[0063] 光耦隔离芯片IS07220工作电压5V，消耗1mA电流。电平匹配电路特点是超低功 耗，完成常规滤波及电平转化功能。
[0064]CPLD处理：输入电路的硬件阻容滤波由于阻容器件参数固定，因此只能针对特定 干扰源进行滤波。在输入电路滤波基础上后续进一步采用软件对每个脉冲有效性进行诊断 判断，将无效脉冲通过一种有效算法进行甄别阻断，从而进一步提高脉冲计数的精确性，大 大提高复杂工况下工作的抗干扰能力。本发明软件控制的实现采用软件硬件化技术，即采 用当今最先进的CPLD芯片技术，将软件处理固化在CPLD电路中，CPLD电路布置如图6所 示。软件控制是根据运动设备速度变化率有一极限原理设计，如图7所示，图中显示脉冲分 配卡CPLD软件控制处理波形。
[0065] 涉及的具体控制流程，如图9所示，包括：算法启动、初始化固定参数、A、B脉冲电 平变化实时检测、启动停止状态监控定时器、记录电平宽度、判断电平宽度的有效性、电平 变化输出、判断电平宽度是否大于停止宽度、更新判断参数寄存器。
[0066] 输出电路：为进一步提高输出信号到PLC段的抗干扰能力，CPLD脉冲信号输出先 经过光耦隔离IS07220。经过光耦隔离的信号再通过差分电路DS1692送到PLC系统接收。 这种设计方法提高了抗干扰能力的同时增强了信号远距离传输能力。
[0067] 本发明技术方案提供了一种高抗干扰能力的脉冲分配技术，其核心为提高脉冲分 配功能的精确性，通过硬件滤波及控制方法的改进，以改善干扰判断及处理能力。在本技术 方案中采用了硬件软件化，大大减少了器件发热量和制造成本。
[0068] 本发明通过在热轧产线上验证，解决了基础自动化改造的技术难点；同时该产品 的高抗干扰能力及低制造成本，推广应用前景广阔。
[0069] 应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作 各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1. 一种具有高抗干扰能力的脉冲分配系统，其特征在于，包括：电源隔离和供电模块、 输入模块、处理模块、输出模块，所述电源隔离和供电模块分别连接所述输入模块、处理模 块、输出模块；所述电源隔离和供电模块包括电源和供电电路，所述输入模块包括电平匹配 电路和电气隔离电路，所述处理模块采用复杂可编程逻辑装置芯片电路，包括有数据采样 电路、数据真伪判别电路、数据发送电路，所述输出模块包括电气隔离电路、电平匹配电路。2. 根据权利要求1所述的具有高抗干扰能力的脉冲分配系统，其特征在于，所述电气 隔离电路包括对所有电路电源隔离和传感器供电电源隔离控制的多个隔离芯片。3. 根据权利要求1所述的具有高抗干扰能力的脉冲分配系统，其特征在于，所述电平 匹配电路包括光禪隔离芯片。4. 根据权利要求1所述的具有高抗干扰能力的脉冲分配系统，其特征在于，在输出隔 离电路的多个隔离芯片包括；DC/DC隔离芯片、集成在一个脉冲分配卡上的H块DC/DC隔离 芯片，W将各个脉冲传感器电源、脉冲传感器电源与分配板电源、各个脉冲传感器脉冲信号 电源之间进行完全隔离，避免相互之间的干扰。5. 根据权利要求1所述的具有高抗干扰能力的脉冲分配系统，其特征在于，电平匹配 电路根据W下公式计算：其中： ￥。；采样电平（￥); V。；PLG供电电源（V); Rl:PLG负载电阻（Q); Ri、R3、Rs:电平分配电阻（Q)。6. -种高抗干扰能力的脉冲分配方法，通过权利要求1至3之任一项所述的具有高抗 干扰能力的脉冲分配系统实施，所述脉冲分配系统包括电源隔离和供电模块、包括有电平 匹配电路和电气隔离电路的输入模块、包括有数据采样电路、数据真伪判别电路、数据发送 电路的处理模块、包括有电气隔离电路、电平匹配电路的输出模块，该脉冲分配方法包括： 脉冲信号输入：通过输入模块将脉冲传感器信号输入； 脉冲电平输入转换；通过电平匹配电路完成脉冲信号的采样、滤波、波形整形和光禪隔 离，W供后续电路进一步处理用； 输入电路隔离；通过电气隔离电路的多个隔离芯片分别将各个脉冲传感器电源、脉冲 传感器电源与分配板电源、各个脉冲传感器脉冲信号电源之间进行完全隔离，W避免相互 之间的干扰； 数据采样：通过数据采样电路确定不同脉冲信号采集的频率，同时对采用的次数进行 确定，对当前的脉冲信号采集； 有效或无效数据判断：通过数据真伪判别电路对采用数据的有效性进行判断，当判断 为无效数据时，系统自动进行删除；当判断有效时，进行下一步骤； 数据发送；通过数据发送电路将有效的脉冲信号发送到下一步骤； 输出电路隔离；通过电气隔离电路的多个隔离芯片分别将各个脉冲传感器电源、脉冲 传感器电源与分配板电源、各个脉冲传感器脉冲信号电源之间进行完全隔离，w避免相互 之间的干扰； 输出电平匹配；通过电平匹配电路的光禪隔离芯片对处理电路的脉冲信号输出电平匹 配，W进一步提高输出信号到PLC段的抗干扰能力； 信号输入可编程逻辑控制器：经过光禪隔离的信号再通过差分电路送到PLC系统接 收。
【专利摘要】本发明是一种具有高抗干扰能力的脉冲分配系统及其分配方法，该分配系统包括：电源隔离和供电模块、输入模块、处理模块、输出模块，电源隔离和供电模块分别连接输入模块、处理模块、输出模块；电源隔离和供电模块包括电源和供电电路，输入模块包括电平匹配电路和电气隔离电路，处理模块采用复杂可编程逻辑装置芯片电路，包括有数据采样电路、数据真伪判别电路、数据发送电路，输出模块包括电气隔离电路、电平匹配电路。该分配方法包括脉冲信号输入、脉冲电平输入转换、输入电路隔离、数据采样、有效或无效数据判断、数据发送、输出电路隔离、输出电平匹配和信号输入PLC。本发明可实现复杂工况下脉冲分配应用、提高脉冲分配板抗干扰能力。
【IPC分类】H03K5/15
【公开号】CN104935309
【申请号】CN201410098772
【发明人】陈志荣, 荣鸿伟
【申请人】宝山钢铁股份有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2014年3月18日