一種rs485數據采集裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種RS485數據采集裝置，包括：ARM主控電路、RS485通訊電路、地址參數設定電路、數字量輸入電路、數字量輸出電路、模擬量輸入電路和DC/DC電源電路。ARM主控電路根據PLC系統的指令要求，完成16路數字量輸入和16路DC4~20mA電流模擬量輸入信號的采集處理以及16路數字量輸出的控制，RS485通訊電路與帶有RS485接口的PLC系統進行數據的上傳和下達。本實用新型所提供的裝置成本低、結構簡單、抗干擾性好、運行可靠，可作為PLC系統的擴展數據采集模塊和其它系統的數據采集使用。
【專利說明】一種RS485數據采集裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工控領域，尤其涉及一種RS485數據采集裝置。
【背景技術】
[0002]當前工控領域中大量使用PLC (可編程邏輯控制器)系統進行數據采集，但PLC自帶的數字量和模擬量采集模塊存在互相獨立、價格高昂、依賴于PLC系統背板總線的缺點，限制了 PLC米集|吳塊在中小型系統中的應用。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于克服上述技術中存在的不足之處，提出一種電路結構簡單、設計合理、成本低的適用于PLC系統的RS485數據采集裝置。利用PLC的RS485通訊接口將PLC采集模塊進行擴展，降低PLC系統的成本。
[0004]本實用新型包括ARM主控電路、RS485通訊電路、地址參數設定電路、數字量輸入電路、數字量輸出電路、模擬量輸入電路和DC/DC電源電路，DC/DC電源電路給ARM主控電路、RS485通訊電路、數字量輸入電路、數字量輸出電路和模擬量輸入電路提供直流電源，ARM主控電路分別與RS485通訊電路、地址參數設定電路、數字量輸入電路、數字量輸出電路、模擬量輸入電路相連接。
[0005]本實用新型ARM主控電路由STM32微處理器、外圍電阻、電容、晶振連接構成，STM32微處理器包含16路12位的逐次逼近型模數轉換器ADC通道、通用輸入/輸出GPIO接口和標準的通用異步收發傳輸器UART接口。
[0006]本實用新型地址參數設定電路由10位撥碼開關和上拉電阻組成，與ARM主控電路的通用輸入/輸出GPIO接口相連接。
[0007]本實用新型RS485通訊電路采用ADI公司帶磁隔離和DC/DC電源的增強型隔離RS485芯片ADM2582E，具有ESD、過壓、過流保護功能，是完全隔離的RS485方案，大大減少了PCB板的體積，滿足PLC系統對可靠性要求高的特點。
[0008]本實用新型數字量輸入電路由16路帶隔離功能的數字量輸入通道組成，通過光耦進行隔離后，與ARM主控電路的通用輸入/輸出GPIO接口相連接，具有較強的抗干擾能力。
[0009]本實用新型數字量輸出電路由16路與現場隔離的數字量輸出通道組成，ARM主控電路的通用輸入/輸出GPIO接口與數字量輸出電路的光耦相連接，光耦輸出信號經過電阻、電容后與N溝道增強型MOS管相連接。
[0010]本實用新型模擬量輸入電路由16路DCr20mA電流信號經過電阻采樣后，通過低通濾波器與ARM主控電路的模數轉換器ADC接口相連接。
[0011]本實用新型利用STM32微處理器豐富的內部資源和較高的處理速度，簡化了系統硬件設計、降低了系統成本、減少了系統體積，數字量輸入電路和數字量輸出電路均采用光耦隔離，提高了系統的抗干擾能力，滿足PLC工控領域高可靠性的要求，同時，增強型隔離RS485芯片使得所述RS485數據采集裝置具有高噪聲抑制、高速傳輸速度和遠距離傳輸的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0013]圖2是本實用新型的ARM主控電路圖。
[0014]圖3是本實用新型的RS485通訊電路圖。
[0015]圖4是本實用新型的地址參數設定電路圖。
[0016]圖5是本實用新型的數字量輸入電路圖。
[0017]圖6是本實用新型的數字量輸出電路圖。
[0018]圖7是本實用新型的模擬量輸入電路圖。
[0019]圖8是本實用新型置的DC/DC電源電路圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用于限制本實用新型的范圍。
[0021]如圖1所示，該實施例提供了一種RS485數據采集裝置，包括有ARM主控電路1、RS485通訊電路2、地址參數設定電路3、數字量輸入電路4、數字量輸出電路5、模擬量輸入電路6和DC/DC電源電路7。DC/DC電源電路7為其它部分提供直流電源。RS485通訊電路2與ARM主控電路I的異步收發傳輸器UART端口相連接，實現所述一種RS485數據采集裝置與帶有RS485接口的PLC系統進行數據的上傳和下達。地址參數設定電路3與ARM主控電路I的通用輸入/輸出GPIO端口連接，用于設定所述一種RS485數據采集裝置的節點地址、波特率以及通訊數據格式。ARM主控電路I根據PLC系統的指令要求來掃描通用輸入/輸出GPIO端口的狀態以實現對數字量輸入電路4的開關狀態的監測。根據PLC系統的指令要求，ARM主控電路I可以控制數字量輸出電路5的相應輸出通道的通斷，以到達控制現場設備的開關。ARM主控電路I通過ADC定時采樣模擬量輸入電路6相應通道的值，并存入對應的內部寄存器中，以供PLC系統通過RS485通訊電路2進行數據的讀取。
[0022]如圖2所示，該實施例的ARM主控電路I，由ST公司的STM32微處理器、時鐘電路、復位電路組成，STM32微處理器自帶128KB FLASH, 20KB RAM，最高工作時鐘72MHz，具有16路12位逐次逼近型模數轉換器ADC通道、3個異步收發傳輸器UART端口和多達81個通用輸入/輸出GPIO端口，是所述一種RS485數據采集裝置的核心所在。
[0023]如圖3所示，該實施例的RS485通訊電路2，采用ADI公司的平衡發送和差分接收的數據收發器ADM2572E芯片來驅動總線，在芯片內集成了一個三通道隔離器、一個三態差分線路驅動器、一個差分輸入接收機和一個isoPower DC/DC轉換器,該芯片單電源供電,從而實現了完全隔離的RS-485解決方案。
[0024]如圖4所示，該實施例的地址參數設定電路3，采用10位撥碼開關SI和上拉電阻R10、R11、R12連接至ARM主控電路I的通用輸入/輸出GPIO引腳的方式，所述一種RS485數據采集裝置在系統上電時，根據撥碼開關的狀態自動設定該裝置的節點地址、波特率和數據通訊格式。[0025]如圖5所示，該實施例的數字量輸入電路4，數字量輸入DIl通過電阻R32后接至光耦隔離器U20的輸入端，并與濾波電容C34、分壓電阻R33和防反接二極管D31相連接，經過光耦隔離器U20隔離后，通過上拉電阻R34接入ARM主控電路I的通用輸入/輸出GPIO端口。
[0026]如圖6所示，該實施例的數字量輸出電路5，ARM主控電路I的通用輸入/輸出GPIO端口與光耦隔離器U40的輸入端相連接，通過上拉電阻R40接至電源正極端，輸出信號經過隔離后，正極端與電阻R70、電容C54和N溝道增強型MOS管Q40的基極相連接，負極端與電阻R7相連后接至輸出信號公共端M2，輸出信號公共端L+可以接入12V或24V的直流電源，控制工控現場的線圈可以接入輸出信號端Ql和輸出信號公共端M2之間。
[0027]如圖7所示，該實施例的模擬量輸入電路6，工控現場傳感器輸出的4-20mΑ電流信號接入AIO端，電阻RlO進行電壓采樣后，接入電阻Rll和電容ClO組成的RC濾波器進行濾波處理，然后通過電阻R12、R13、R14和運算放大器U3A組成的信號處理電路與ARM主控電路的模數轉換器ADC端口相連接。與現有技術中的模數轉換器ADC芯片相比，具有成本低的優點。
[0028]如圖8所示，該實施例的DC/DC電源電路7，由DC/DC模塊P1、鋁電解電容Cl和C3、貼片電容C2、C4、C5構成，DC/DC模塊Pl的VI+和V1-兩端與數據采集裝置外部接線端子相連接，接入9~40V的直流電壓，DC/DC模塊Pl的VO端與鋁電解電容C3的正極端連接，DC/DC模塊Pl的GND端與鋁電解電容C3、貼片電容C4和C5的負極端連接。[0029]本實用新型實施例所提供的一種RS485數據采集裝置，可以采集工控現場的16路數字量輸入信號、16路4-20mΑ模擬量輸入信號，并能控制16路數字量輸出信號，作為PLC系統的擴展數據采集模塊使用，大大降低了系統的成本，此外，本實用新型所提供的裝置功耗低、抗干擾性好、結構簡單、運行可靠，可廣泛應用于數據采集工控場合中。
【權利要求】
1.一種RS485數據采集裝置，其特征在于，包括ARM主控電路(I)、RS485通訊電路(2 )、地址參數設定電路(3)、數字量輸入電路(4)、數字量輸出電路(5)、模擬量輸入電路(6)和DC/DC電源電路(7);地址參數設定電路(3)與ARM主控電路(I)的通用輸入/輸出GPIO端口相連，數字量輸入電路(4)的輸出端口與ARM主控電路(I)的通用輸入/輸出GPIO端口相連，數字量輸出電路(5)與ARM主控電路(I)的通用輸入/輸出GPIO端口相連，模擬量輸入電路(6)的輸出端口與ARM主控電路(I)的ADC輸入端口相連，DC/DC電源電路(7)為ARM主控電路(I)、RS485通訊電路(2)、數字量輸入電路(4)、數字量輸出電路(5)和模擬量輸入電路(6 )提供直流電源，ARM主控電路(I)通過RS485通訊電路(2 )與帶RS485接口的PLC系統相連。
2.如權利要求1所述的一種RS485數據采集裝置，其特征在于:所述ARM主控電路(I)具有16路模數轉換器ADC通道和通用異步收發傳輸器UART接口。
3.如權利要求1所述的一種RS485數據采集裝置，其特征在于:所述RS485通訊電路(2)采用帶磁隔離和DC/DC電源的增強型隔離RS485芯片。
4.如權利要求1所述的一種RS485數據采集裝置，其特征在于:所述數字量輸入電路(4)具有16路光耦隔離的數字量輸入通道。
5.如權利要求1所述的一種RS485數據采集裝置，其特征在于:所述數字量輸出電路(5)具有16路光耦隔離的數字量輸出通道。
6.如權利要求1所述的一種RS485數據采集裝置，其特征在于:所述模擬量輸入電路(6)具有16路4?20mA模擬量輸入信號。
7.如權利要求1所述的一種RS485數據采集裝置，其特征在于:所述DC/DC電源電路(7)接入電源為9?40V的直流電壓。
【文檔編號】G05B19/418GK203745879SQ201420075779
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月21日 優先權日:2014年2月21日
【發明者】晏朋飛 申請人:晏朋飛