一种基于国产CPU的程控数字量输入输出板卡制造技术

本发明专利技术涉及一种基于国产CPU的程控数字量输入输出板卡。所述系统包括：微处理器，从站控制器，光耦隔离器，数字量输入输出电路模块A。从站通过EBUS接收到数据后，通过SPI总线和微处理器通信，其次微处理器根据配置信息将完成三方面工作：输出数字量信号、接收数字量输入、接收现场诊断信息。最后数字量输入输出电路模块根据微处理器的指令完成数字量输入输出及现场端故障采集诊断操作。相比于其他的数字采集卡，所述板卡采用国产器件，具有较好的自主可控性。所述板卡单通道可配置为数字量输入输出通道，集成度更高。所述板卡提供数字量输出回采诊断和数字量输入断线诊断，安全性更高。安全性更高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于国产CPU的程控数字量输入输出板卡


[0001]本专利技术属于EtherCAT（以太网控制自动化技术）领域，具体涉及一种工业实时以太网EtherCAT数字量从站系统。

技术介绍

[0002]EtherCAT是一种基于以太网的现场总线，具有网络实时性高、拓扑结构灵活、系统配置等特点。随着工业实时性要求的提高，EtherCAT已得到越来越多的应用。现已有众多基于EtherCAT的从站产品面世。授权号为CN201010249162.0的专利，公开来一种PLC数字量输出控制装置及其控制方法，包括PLC输入输出控制模块和开关模块，PLC输入输出控制模块与开关模块相连，其中开关控制模块包括两个驱动开关管，每个驱动开关管对应设置一个反馈检测电路；驱动开关管用于接受PLC输入输出控制模块输出的控制信号；并根据控制信号在同一个输出端口输出数字信号；反馈检测电路检测对应的驱动开关管的输出信息，并向PLC输入输出控制模块反馈检测信息：PLC输入输出控制模块包括输出故障检测模块，用于根据输出的控制信号和反馈的检测信息，检测开关控制模块是否出现故障，出现故障时设置故障状态告警信息，相应的，本专利技术实施还公开了PLC数字量输出控制方法。由于该专利只针对输出进行故障检测，且现场端和系统控制端没有进行安全隔离，安全系数不高。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种基于国产CPU的程控数字量输入输出板卡。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于国产CPU的程控数字量输入输出板卡，包括：微处理器，从站控制器，数据仲光耦隔离器，数字量输入输出电路模块。其中，所述微处理器实现所述EtherCAT从站应用层协议，通过SPI总线与所述从站控制器通信，。通过GPIO与所述光耦隔离器通信，主要负责输出数字量输出信息、接收数字量输入信息、接收现场端诊断信息；所述从站控制器实现所述EtherCAT从站物理层及数据链路层协议，通过SPI总线与所述微处理器通信；所述光耦隔离器连接所述微处理器和数量输入输出电路模块，将现场端和系统端进行电气隔离；所述数量输入输出电路模块实现数字量信号的输入输出及现场故障采集诊断，与所述光耦隔离器连接；进一步地，所述从站控制器输出中断请求信号至所述微处理器，所述微处理器通过此中断信号响应EtherCAT通信的各种协议应用层事件中断及时钟同步中断；所述从站控制器输出两个信号至所述微处理器，用于判断现场数据输出是否有效；进一步地，所述从站控制器至少提供2个通信接口，所述通信接口的物理层都采用EBUS
低压差分形式，数据流从其中一个通信接口EBUS0输入，从另一个通信接口EBUS1输出；进一步地，所述从站控制器采用ET1100或ET1200；进一步地，所述微处理器采用SPARC V8；进一步地，所述数字量输入输出电路模块由数字量输入电路、数字量输出电路、电路诊断电路组成。
[0005]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术单个现场端接口可以实现数字量的输入和输出功能，通过程序可配置；本专利技术采用光耦隔离器实现现场侧与系统侧的电气隔离，提高了从站系统抗电磁干扰的能力；本专利技术诊断信息包含数字量输出回采诊断和数字量输入断线检测；本专利技术通过在EBUS低压差分传输线上增加共模、差模电感，提高了从站EBUS通信抗电磁干扰的能力。
附图说明
[0006]图1为基于国产CPU带回采诊断功能的冗余模拟量输出板卡的组成框图。
具体实施方式
[0007]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。
[0008]一种基于国产CPU的程控数字量输入输出板卡的组成框图，其组成框图如附图所示，微处理器，从站控制器，光耦隔离器，数字量输入输出电路模块。
[0009]从站控制器实现EtherCAT从站物理层及数据链路层协议。从站控制器采用ET1100或ET1200，本实施例采用ET1200。提供2个通信接口，采用两个通信接口的物理层都采用EBUS形式，数据流从EBUS0输入，从EBUS1输出。为提高EBUS通信抗电磁干扰的能力，在EBUS低压差分传输线对上增加共模、差模电感。
[0010]微处理器用于实现EtherCAT从站应用层协议。本实施例的微处理器采用国产SPARC V8型32位CPU，通过SPI总线与ET1200通信。CPU通过16位数据地址总线外扩静态随机存取存储器SRAM和闪存只读存储器FLASH。
[0011]光耦隔离器用于实现现场侧与从站系统侧的电气隔离，提高从站系统抗电磁干扰的能力。
[0012]数字量输入输出电路模块实现数字量的输入和数字量的输出功能，本实施例由数字量输入电路、数字量输出电路、电路诊断电路三部分组成，其中数字量输出电路负责接受微处理器指令输出数字量信号，数字量输入电路负责采集数字量信号发送给微处理器，电路诊断电路负责诊断数字量输出回采诊断和数字量输入回采诊断。
[0013]本专利技术不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本专利技术的构思和所附权利要求的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于国产CPU的程控数字量输入输出板卡，其特征在于，所述模拟量输出板卡包括：微处理器、从站控制器、光耦隔离器、数字量输入输出电路模块，其中：所述微处理器实现所述EtherCAT从站应用层协议，通过SPI总线与所述从站控制器通信，响应从站协议数据包；通过SPI总线与数据仲裁电路通信，输出模拟量码值，接收现场诊断数据；所述微处理器实现所述EtherCAT从站应用层协议，通过SPI总线与所述从站控制器通信；通过GPIO与所述光耦隔离器通信，主要负责输出数字量输出信息、接收数字量输入信息、接收现场端诊断信息；所述从站控制器实现所述EtherCAT从站物理层及数据链路层协议，通过SPI总线与所述微处理器通信；所述光耦隔离器连接所述微处理器和数量输入输出电路模块，将现场端和系统端进行电气隔离；所述数量输入输出电路模块实现数字量信号的输入输出及现场故障采集诊断，与所述光耦隔离器连接；进一步地，所述从站控制器输出中断请求信号至所述微处理器，所述微处理器通过此中断信号响应EtherCAT通信的各种协议应...

【专利技术属性】
技术研发人员：林浩，赵德政，陈海，刘骏，张彪，刘琛，刘云龙，王永峰，
申请(专利权)人：中电智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：