專利名稱：適用于可編程控制器的a/d模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種A／D模塊，特別是一種適用于可編程控制器的A／D模塊。
可編程控制器是近20多年國(guó)外新發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)控制器，在工業(yè)控制領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用。我國(guó)已引進(jìn)這種新技術(shù)，并推廣應(yīng)用，個(gè)別工廠還生產(chǎn)一些小型的可編程控制器，但是大型可編程控制器以及與可編程控制器適配使用的A／D模塊，我國(guó)尚沒(méi)有生產(chǎn)，使用一直靠進(jìn)口。國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格較高，如日本三菱公司生產(chǎn)的用于小型可編程控制器的F2－6A－E A／D模塊價(jià)格為2.850元，F(xiàn)X－4AD模塊價(jià)格為8.000元，用于大型可編程控制器的A616 AD模塊價(jià)格為19.380元。由于國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格高，大大影響可編程控制器技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用，不利于生產(chǎn)發(fā)展。
可編程控制器A／D模塊是可編程控制器處理模擬量的必配模塊。目前國(guó)外生產(chǎn)適于可編程控制器的A／D模塊均采用逐次比較式的A／D變換器設(shè)計(jì)、制造，其轉(zhuǎn)換速度是比較快(2.5ms～15ms／每通道)，但精度為±1％，最高分辨率為5mv，并且信號(hào)輸入各通道之間設(shè)有隔離，信號(hào)易受干擾，數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，動(dòng)作不夠可靠。
根據(jù)分析，小型可編程控制器掃描速度為20ms左右，大型可編程控制器掃描速度也要幾毫秒。所以對(duì)A／D模塊轉(zhuǎn)換的速度要求不高。
本實(shí)用新型目的是提供一種適用于可編程控制器、成本造價(jià)低，可國(guó)產(chǎn)化，而且比國(guó)外同級(jí)的A／D模塊有較高精度和高分辨率的A／D模塊。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的適于可編程控制器的A／D模塊(A)是由雙斜率積分式A／D變換器(1)，多路開(kāi)關(guān)(2)，移位寄存器和D觸發(fā)器(3)，緩沖器和光電耦合器(4)裝在一塊基板上組成，與可編程控制器配合使用。工作原理如下被測(cè)電壓模擬量經(jīng)互相隔離的雙斜率積分式A／D變換器(1)轉(zhuǎn)換成按位BCD碼串行輸出的數(shù)字量，該數(shù)字量經(jīng)多路開(kāi)關(guān)(2)送往移位寄存器轉(zhuǎn)換為并行BCD碼輸出，輸出的信號(hào)及超量程，欠量程信號(hào)均經(jīng)緩沖器和光電耦合器(4)與可編程控制器(5)的輸入點(diǎn)連接。用可編程控制器處理I／O命令將數(shù)字讀入可編程控制器的內(nèi)部寄存器，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的補(bǔ)碼形式存入16位或32位寄存器中。本實(shí)用新型A／D變換器，雖然轉(zhuǎn)換速率較低(3～10次／秒)，但并不影響與可編程控制器的配用，在精度和分辨率方面卻比國(guó)外同級(jí)的逐次比較式的專用A／D變換器提高很多。在輸入電壓滿度為2V時(shí)，其精度為±0.025％±2個(gè)數(shù)字，最高分辨率為100μV，并且可以處理超量程欠量程信號(hào)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1.模塊轉(zhuǎn)換精度和分辨率較高；2.模塊可以直接處理超量程、欠量程信號(hào)；3.信號(hào)輸入各通道間有光電隔離，輸入信號(hào)互不干擾，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，工作可靠性高；4.模塊成本造價(jià)低，有利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)；5.模塊生產(chǎn)可國(guó)產(chǎn)化，便于技術(shù)推廣應(yīng)用。


圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖。
圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理線路圖。(圖2由圖2.a及圖2.b組成)下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例按附圖2接線安裝，A為本實(shí)用新型A／D模塊。它由A／D變換器(1)，多路開(kāi)關(guān)(2)，移位寄存器和D觸發(fā)器(3)，緩沖器和光電耦合器(4)安裝在一塊基板上組成。模塊電源電壓為直流5V，八路模擬量分別與八個(gè)雙斜率積分式A／D變換器(TSC7135)相連接，A／D變換器輸出的串行SCD碼信號(hào)、超、欠量程的儲(chǔ)存信號(hào)經(jīng)光電隔離后與八個(gè)多路開(kāi)關(guān)電路(CD4051)相連接，多路開(kāi)關(guān)電路的選通，由可編程控制器(FX2－80NR)的輸出信號(hào)控制。多路開(kāi)關(guān)輸出與串行移位寄存器(74LS164)和D觸發(fā)器(74LS175)相連，將A／D變換器輸出的串行BCD碼轉(zhuǎn)換成并行BCD碼，將超欠量程信號(hào)輸入D觸發(fā)器保持。串行移位寄存器和D觸發(fā)器的輸出信號(hào)經(jīng)緩沖器(74LS05)和光電耦合器(4N25)相連接，其輸出信號(hào)直接與可編程控制器(FX2－80NR)的輸入端相連接。也就是本實(shí)施例的A／D模塊并行輸出四位半BCD碼最小位D100與可編程控制器輸入端X20～X23相連，D101與X24～X27相連、D102與X30～X33相連、D103與X34～X37相連，最高半位D105與X40相連，超、欠量程信號(hào)分別與X41和X42相連。多路開(kāi)關(guān)地址選通信號(hào)A、B、C分別與可編程控制器晶體管輸出端Y00～Y02相連，其公共端TCON與A／D模塊的地端相連。由可編程控制器執(zhí)行下列編入的程序，并由可編程控制器外接的編程器或數(shù)字顯器或計(jì)算機(jī)顯示所測(cè)量模擬量的內(nèi)存數(shù)據(jù)。
程序 說(shuō)明MOV 置數(shù)字7到Y(jié)0～Y2(選通0通道)K7K1 Y0LD T60 當(dāng)定時(shí)器T60的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合時(shí)，DBINP 讀入端號(hào)X20～X43 20位數(shù)據(jù)，K5×20 并轉(zhuǎn)換為2進(jìn)制存入DO寄存器DODMOV DO 將DO中的數(shù)據(jù)移入指定的存儲(chǔ)
D××× 單元如果要改變通道號(hào)，只要改變Y0～Y2的數(shù)據(jù)即可。
通道與數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)如下Y2 Y1 Y0 通道號(hào)1 1 1 01 1 0 11 0 1 21 0 0 30 1 1 40 1 0 50 0 1 60 0 0 7本實(shí)施例測(cè)試結(jié)果如下1.超量程時(shí)十進(jìn)制顯示結(jié)果 200002.欠量程時(shí) (40000＋讀數(shù))補(bǔ)碼3.未超、欠量程時(shí)等于A／D轉(zhuǎn)換器讀數(shù)注讀數(shù)為雙斜率積分式A／D變換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的讀數(shù)。
主要元器件明細(xì)表符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量A／D 雙積分A／D變換器 TSC7135 8IC1～I(xiàn)C8 多路開(kāi)關(guān) CD4051 8IC9～I(xiàn)C12 移位寄存器 74LS164 4IC13 D觸發(fā)器 74LS175 1N1～N5 緩沖器件 74LS05 501～05 光電耦合器 4N25 權(quán)利要求一種適用于可編程控制器的A/D一模塊，該模塊由A/D變換器、多路開(kāi)關(guān)，移位寄存器，D觸發(fā)器、緩沖器和光電耦合器組成，其特征在于A/D變換器是采用雙斜率積分式A/D變換器及多路開(kāi)關(guān)是相互隔離的。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種適用于可編程控制器的A/D模塊。該模塊由雙斜率積分式A/D變換器、多路開(kāi)關(guān)、移位寄存器、D觸發(fā)器、緩沖器和光電耦合器組成，與可編程控制器配合使用。該模塊轉(zhuǎn)換精度和分辨率高，抗干擾性能好，成本、造價(jià)低、適于我國(guó)生產(chǎn)制造。
文檔編號(hào)G05B19/04GK2183638SQ9320913
公開(kāi)日1994年11月23日 申請(qǐng)日期1993年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月7日
發(fā)明者凌躍 申請(qǐng)人:機(jī)械電子工業(yè)部廣州電器科學(xué)研究所