一种扩充数字量输入端口数量的电路的制作方法

1.本发明属于数字量输入信号检测技术领域，涉及一种扩充数字量输入端口数量的电路。


背景技术：

2.现代控制系统需要检测的数字量输入信号越来越多，实现控制功能的微机或plc的数字量输入端口也越来越多，需要不断扩充数字量输入板卡或数字量输入模块的数量，然后板卡或模块的体积和成本也在不断的提高。在现有技术中，如图4所示的数字量信号常用输入方法，通过设备触点1k来监控设备的通、断电，在该图中，1k一旦闭合，电流即流过输入通道接通到达负极的电路。数字量输入通道input可以检测通过1k(电路中继电器/接触器或开关的触点)控制电压，微机或plc利用这些信号来检测开关的状态(开或关)或继电器/接触器的状态(触点闭合或断开)。目前通常都是利用一条数字输入电路input来监控一个电路元件1k(继电器/接触器或开关的触点等)的状态信息。
3.在电路系统庞大，监控信号众多，需要输入的数字量信号特别多的情况下，需要大量地扩充数字量输入板卡或数字量输入模块的数量，但因为受到微机或plc的机箱或硬件结构所限，数字量输入板卡或数字量输入模块不可能无限制的扩充增加，不能满足要求，存在明显缺陷。针对微机或plc的每个数字量输入通道，只能监控一个电路元件或一个输入信号，在需要监控的数字量输入信号繁多时，需要大量扩充数字量输入板卡或数字量输入模块的数量；或扩充到一定数量时，无法继续扩充数字量输入板卡、模块和数字量输入通道数量时，需找到新的解决方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种扩充数字量输入端口数量的电路，对需要检测的数字量输入信号越来越多的现代控制系统电路的设计，起到极大的促进作用。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种扩充数字量输入端口数量的电路，其特征在于，包括控制电源正极和控制电源负极，所述控制电源正极和控制电源负极之间设置有多个信号输入通道和信号输出通道，所述信号输入通道监控数字量输入信号，所述电路中的电流从控制电源正极流向控制电源负极。
7.进一步地，所述电路中的电流从控制电源正极流入控制电源负极时，输入信号触点为闭合状态，同时，数字量输出口为通电状态。
8.进一步地，所述数字量输入口与plc控制系统连接。
9.进一步地，所述数字量输出口与输入信号触点均设置有5个。
10.进一步地，所述信号输入通道设置有1个，所述数字量输入信号设置有5路，1个信号输入通道监控5路数字量输入信号，所述电路还包括起诊断作用的信号输出通道，信号输
出通道共设置有6路。
11.进一步地，所述信号输入通道设置有20个，所述信号输出通道设置有6路，所述6路信号输出通道监控100路数字量输入信号。
12.进一步地，所述信号输入通道上设置有相互串联的两个二极管。
13.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
14.该电路大大减少了所需要的输入通道数，也大大减少了扩充数字量输入板卡或数字量输入模块的数量，解决了因为受到微机或plc的机箱或硬件结构所限，数字量输入板卡或数字量输入模块不能无限制的扩充，不能满足使用要求的问题，减小了控制微机或plc的体积，大大降低了系统成本。将对需要检测的数字量输入信号越来越多的现代控制系统电路的设计，起到极大的促进作用。
15.本发明中，通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
16.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
17.为了更清楚地说明本发明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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例1扩充数字量输入端口数量的原理简图；
19.图2为本发明实施例2一个输入通道监控五路输入信号的原理简图；
20.图3为本发明实施例3电气控制系统数字量输入电路图；
21.图4为现有技术中数字量信号常用输入方法的原理简图。
具体实施方式
22.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
23.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
24.实施例1：
25.如图1所示，同图4所示现有技术为相同的配置，只是数字量输出口output被置于输入信号触点和控制电源负极之间的电路中。在该实施例中，电流要流过输入通道、接通到达负极的电路，必须满足以下两个条件：1.输入信号触点1k必须闭合；2.输出通道output必须通电。这就是只用一个通道就能读取多个输入信号的原因，必须同时满足以上两个条件，数字量输入信号才能输入微机或plc。
26.实施例2
27.如图2所示，cpu通过给不同的输出通道通电，来控制相应的设备(1k～5k)向系统
提供反馈。要得到来自1k的输入信号时，cpu必须给1号输出通道ch1 out通电。要得到来自2k的输入信号时，cpu必须给2号输出通道ch2 out通电，依此类推。该实施例是只利用一个输入通道监控几个输入信号的过程，通过有选择的监控来实现，也就是说，并非所有的输入信号都需要持续不断地监控，它们只需要定期监控。按5个一组收集这些输入信号，cpu用10毫秒的时间检查第一个信号，再用10毫秒的时间检查第二个信号，依此类推，直到检查完组内所有5个输入信号。所有5个输入信号检查完毕后，cpu将重新检查第一个信号，重复整个过程。
28.这里需要说明的是，数字量输出通道一般只具有一种功能，就是驱动继电器和接触器线圈等装置。现在用6个输出通道接通通过输入通道到达负极的电路，cpu通过预先编程的软件可以知道，当1号输出通道接通时，输入通道的反馈必须来自1k；当2号输出通道接通时，输入通道的反馈必须来自2k；依此类推。这样就完成了一个输入通道对五路输入信号的监控。输出通道6起诊断作用。cpu接通6号输出通道时，输入通道输入信号为“高”。1号至6号输出通道被断开时，cpu应读取输入信号为“低”。如果这两个诊断程序中有一个失效，计算机将记录为故障，并且忽略从这个通道看到的所有输入信号。
29.实施例3
30.通过实施例3进一步说明微机或plc采用本电路方案，能利用一条数字输入电路来监控若干个电路元件,或只利用一个输入通道监控几个输入信号，极大地减少数字量输入通道的数量的方法。
31.ch1in～ch20in为20个数字量输入端口，ch1out～ch6out为6个数字量输出端口，1k～100k为需要监控的数字量输入信号，d为信号隔离二极管。本电路共用到20个输入通道和6个输出通道，监控了多达100路数字量输入信号，并且具备诊断自检功能，其电路原理如下：微机或plc的cpu通过向ch1 out输出通道通电，ch1out输出通道接通后，ch1 in～ch20 in的20个数字量输入端口采集1k～20k输入信号。cpu用10毫秒的时间检查第一组输入信号，按20个一组收集这些输入信号以后，再用10毫秒的时间检查第二组信号，cpu通过控制ch2 out输出通道接通后，ch1 in～ch20 in的20个数字量输入端口采集21k～40k输入信号，cpu用10毫秒的时间检查第二组输入信号，按20个一组收集这些输入信号，依此类推，cpu通过分别控制ch3 out、ch4 out、ch5 out输出通道接通后，ch1 in～ch20 in的20个数字量输入端口分别采集41k～60k、61k～80k、81k～100k输入信号。直到检查完所有100个输入信号。所有100个输入信号检查完毕后，cpu将重新检查第一组信号，重复整个过程。
32.微机或plc的cpu按输入通道(输入通道1至20)每隔10毫秒，在每个软件指令循环(100毫秒)中采样5组数据，而不是每个通道专门用于一种信号。这种配置大大减少了所需要的输入通道数，因为每个输入通道都可以监控6个输入信号。也就是说，原来在不采用扩充数字量输入端口数量电路的情况下需要使用100个数字量输入通道，现在只需要20个输入通道就可以完成。cpu通过给不同的输出通道通电，来控制相应的设备(1k～100k)向系统提供反馈。
33.输出通道6起诊断自检作用。cpu接通6号输出通道时，输入通道输入信号为“高”。1号至6号输出通道被断开时，cpu应读取输入信号为“低”。如果这两个诊断程序中有一个失效，计算机将记录为故障，并且忽略从这些通道看到的所有输入信号。
34.电路上的每一输入线路都有2个二极管，目的是防止一个数字量输入通路中的电
信号反馈到另外的通路中去，也就是说，二极管可防止发生错误的反馈。每个输入端有两个串联二极管，提供两个二极管是因为如果一个二极管失效(短路，这是最常见的故障)，会因为有第二个二极管而避免发生这个通路故障。在电路中连接一个备用二极管可确保经济与可靠性。采用该电路的电气控制系统产品样机试制完成后，进行了出厂例行试验和型式试验，产品性能完全满足设计要求，使用效果良好。
35.现代控制系统电路庞大，监控信号众多，需要检测的数字量输入信号越来越多，实现控制功能的微机或plc的数字量输入端口也越来越多，需要不断地扩充数字量输入板卡或数字量输入模块，相应的体积和成本也在不断的提高，但因为受到微机或plc的机箱或硬件结构所限，数字量输入板卡或数字量输入模块不可能无限制的扩充，数字量输入端口超过一定数量时就可能不能满足要求，存在明显缺陷。
36.在该实施例中，采用该扩充数字量输入端口数量的电路，仅仅使用20个输入通道和6个输出通道，监控了多达100路数字量输入信号，并且输入信号电路具备诊断自检功能，而不是每个通道专门用于一种信号。这种配置大大减少了所需要的输入通道数，因为每个输入通道都可以监控6个输入信号，也就是说，原来需要使用100个数字量输入通道，现在在采用扩充数字量输入端口数量的电路的情况下只需要20个输入通道就可以完成。
37.通过采用本技术方案，大大减少了所需要的输入通道数，也大大减少了扩充数字量输入板卡或数字量输入模块的数量，解决了因为受到微机或plc的机箱或硬件结构所限，数字量输入板卡或数字量输入模块不能无限制的扩充，不能满足使用要求的问题，减小了控制微机或plc的体积，大大降低了系统成本。将对需要检测的数字量输入信号越来越多的现代控制系统电路的设计，起到极大的促进作用。
38.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
39.应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种扩充数字量输入端口数量的电路，其特征在于，包括控制电源正极和控制电源负极，所述控制电源正极和控制电源负极之间设置有多个信号输入通道和信号输出通道，所述信号输入通道监控数字量输入信号，所述电路中的电流从控制电源正极流向控制电源负极。2.根据权利要求1所述的一种扩充数字量输入端口数量的电路，其特征在于，所述电路中的电流从控制电源正极流入控制电源负极时，输入信号触点为闭合状态，同时，数字量输出口为通电状态。3.根据权利要求1所述的一种扩充数字量输入端口数量的电路，其特征在于，所述数字量输入口与plc控制系统连接。4.根据权利要求1所述的一种扩充数字量输入端口数量的电路，其特征在于，所述数字量输出口与输入信号触点均设置有5个。5.根据权利要求1所述的一种扩充数字量输入端口数量的电路，其特征在于，所述信号输入通道设置有1个，所述数字量输入信号设置有5路，1个信号输入通道监控5路数字量输入信号，所述电路还包括起诊断作用的信号输出通道，信号输出通道共设置有6路。6.根据权利要求1所述的一种扩充数字量输入端口数量的电路，其特征在于，所述信号输入通道设置有20个，所述信号输出通道设置有6路，所述6路信号输出通道监控100路数字量输入信号。7.根据权利要求6所述的一种扩充数字量输入端口数量的电路，其特征在于，所述信号输入通道上设置有相互串联的两个二极管。

技术总结
本发明涉及一种扩充数字量输入端口数量的电路，包括控制电源正极和控制电源负极，所述控制电源正极和控制电源负极之间设置有多个信号输入通道和信号输出通道，所述信号输入通道监控数字量输入信号，所述电路中的电流从控制电源正极流向控制电源负极。该电路减少了所需要的输入通道数和扩充数字量输入板卡或数字量输入模块的数量，解决了因为受到微机或PLC的机箱或硬件结构所限，数字量输入板卡或数字量输入模块不能无限制的扩充，不能满足使用要求的问题，减小了控制微机或PLC的体积，降低了系统成本，将对需要检测的数字量输入信号越来越多的现代控制系统电路的设计，起到极大的促进作用。的促进作用。的促进作用。


技术研发人员：周国卷 盛怡 王伟 司向飞 雷智
受保护的技术使用者：西安中车永电电气有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/7/21