基于工业控制领域的DI接口扩展设备的制作方法

本实用新型属于工业控制技术领域，具体涉及一种基于工业控制领域的di接口扩展设备。

背景技术：

在工业控制技术领域中，当某控制系统的do信号需要同时接入两套独立的控制系统的di接口时，一分二或者一分多路的di扩展技术就显得尤为重要。

目前，现场di类型输入点通常为干接点，i/o模件需提供查询电压，不同的系统查询电压等级不同，通常为+24vdc和+48vdc。di点采集信号通常采用光敏三极管电路进行设计，其简单电路模型如图5所示，当开关k1闭合时，发光二极管流过电流导致光敏三极管饱和导通；k1断开时，光敏三级管将关断，vsig就代表了k1状态的bool值。

当两个不同的系统对同一di点采样时，如图6所示，当ｋ１断开时，由于两个系统的查询电压不可能完全一致，会因为保护回路或二极管的反向漏电流形成电源电流注入，两个系统的电源系统产生了耦合，同时不同系统的ｋ１两端接入点可能不一致，如果原系统的ｄｉ模件ｋ１某端不接地，情况将更加复杂，会牵涉到整个系统的电源系统设计问题；同时由于端接板不可能预知每种系统的端接位置，可能存在ｋ１点反接情况，即超驰控制器的ｄｉ模件的光电二极管下端直接连接到原系统的查询电压地.由于空间电势有系统电源构架有关，因此在ｋ１断开时，可能存在不确定的ｂｏｏｌ状态。

鉴于上述理由，目前的di扩展技术不宜采用同一路ｄｉ信号给不同系统的两个di模件同时使用，因此有必要研发新的技术以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供了一种基于工业控制领域的di接口扩展设备，本实用新型能够将输入的一路di信号扩展成两路独立的di信号输出到两套独立的控制系统中，更加安全有效的解决了现有di信号扩展的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

基于工业控制领域的di接口扩展设备，其特征在于：包括外壳，所述外壳上固定有电路板、电源接口、di输入接口和di输出接口，所述电路板上设置有电源模块和用于将一路di输入信号扩展成两路di输出信号的di扩展模块，电源模块的输入端和输出端分别与电源接口和di扩展模块连接，di扩展模块的输入端与一个di输入接口连接，di扩展模块的输出端与两个di输出接口连接。

所述di扩展模块包括光继电器u1、保护二极管d4、tvs管d5、tvs管d6、电阻r3、电阻r4和电阻r5；

其中，光继电器u1包括发光二极管a1、发光二极管a2、1引脚、2引脚、3引脚、4引脚、5引脚、6引脚、7引脚和8引脚，电阻r3的一端与电源模块连接，另一端与1引脚连接；发光二极管a1分别与1引脚和2引脚连接，发光二极管a2分别与3引脚和4引脚连接，2引脚与3引脚短接，4引脚与di输入接口连接，保护二极管d4的a引脚和k引脚分别与4引脚和1引脚连接；5引脚和6引脚形成一个接口与其中一个di输出接口连接，tvs管d6和电阻r5均短接在5引脚和6引脚之间；7引脚和8引脚形成一个接口与另一个di输出接口连接，tvs管d5和电阻r4均短接在7引脚和8引脚之间。

所述电源模块包括tvs管d1、tvs管d2、tvs管d3、保险pf1、ov参考电位端、电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、指示灯led1；

其中，ov参考电位端由两路0v参考电位通过磁珠l1和磁珠l2耦合形成；tvs管d1的a引脚和tvs管d2的a引脚均与电源接口连接，tvs管d1的k引脚和tvs管d2的k引脚均与保险pf1的1引脚，电阻r1、tvs管d3、电容c3、电容c4、电容c5和电阻r2依次短接在保险pf1的2引脚与ov参考电位端之间，指示灯led1与电阻r2串联，电容c1的一端与电容c2的一端并联后接地，电容c1的另一端与保险pf1的2引脚连接，电容c1的另一端与保险pf1的2引脚连接ov参考电位端。

所述di扩展模块的数量至少为一个，当di扩展模块的数量大于一个时，每个di扩展模块分别与一个di输入接口和两个di输出接口连接，电源模块分别与di扩展模块连接。

所述di扩展模块的数量为三个。

所述电源模块通过电源总线与电源接口连接。

采用本实用新型的优点在于：

1、本实用新型采用特定结构的di扩展模块，能够将输入的一路di信号扩展成两路独立的di信号输出到两套独立的控制系统中，实现了同一个di点接口同时接入两套独立控制系统而不会产生互相干扰。更加安全有效的解决了现有di信号扩展的技术问题。同时具有安全便捷以及成本低的优点。

2、本实用新型采用光继电器实际di信号的扩展，1ms内就能够完成切换，具有响应速度快的优点。

3、本实用新型的可扩展性强，可根据需要设置多个di扩展模块，进而连接多个独立的控制系统。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的系统结构示意图；

图3为本实用新型中di扩展模块的电路图；

图4为本实用新型中电源模块的电路图；

图5为现有id模块的电路图；

图6为现有两个不同的控制系统对同一di点采样时id模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

本实用新型公开了一种基于工业控制领域的di接口扩展设备，如图1、2所示，其包括外壳，所述外壳的形状可为任意形状，根据实际需求设定；外壳内固定设置有电路板，外壳四周固定设置有与外部电源相连的电源接口、与外部di输入信源相连的di输入接口和用于输出di信号后di输出接口。其中，所述电路板上设置有电源模块和用于将一路di输入信号扩展成两路di输出信号的di扩展模块，电源模块的输入端通过电源总线与电源接口连接，电源模块的输出端与di扩展模块连接，di扩展模块的输入端与一个di输入接口连接，di扩展模块的输出端与两个di输出接口连接。

所述di扩展模块的具体结构为：如图3所示，其包括光继电器u1、保护二极管d4、tvs管d5、tvs管d6、电阻r3、电阻r4和电阻r5。其中，光继电器u1包括发光二极管a1、发光二极管a2、1引脚、2引脚、3引脚、4引脚、5引脚、6引脚、7引脚和8引脚，电阻r3的一端与电源模块连接，另一端与1引脚连接；发光二极管a1分别与1引脚和2引脚连接，发光二极管a2分别与3引脚和4引脚连接，2引脚与3引脚短接，4引脚与di输入接口连接，保护二极管d4的a引脚和k引脚分别与4引脚和1引脚连接；5引脚和6引脚形成一个接口与其中一个di输出接口连接，tvs管d6和电阻r5均短接在5引脚和6引脚之间；7引脚和8引脚形成一个接口与另一个di输出接口连接，tvs管d5和电阻r4均短接在7引脚和8引脚之间。

所述di扩展模块的实施原理为：电源通过电阻r3限流后进入光继电器u1，再通过发光二极管a2和发光二极管a3，最后通过di点连接到电源地gnd(s)。外部di输入信号经di输入接口进入4引脚，再经保护二极管d4进入1引脚，保护二极管d4能够防止浪涌时反压击穿发光二极管a2和发光二极管a3，最后经5引脚和6引脚输出两路di输出信号。

所述电源模块的结构为：如图4所示，其包括tvs管d1、tvs管d2、tvs管d3、保险pf1、ov参考电位端、电阻r1、电阻r2、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、指示灯led1。其中，ov参考电位端由两路0v参考电位通过磁珠l1和磁珠l2耦合形成；tvs管d1的a引脚和tvs管d2的a引脚均与电源接口连接，tvs管d1的k引脚和tvs管d2的k引脚均与保险pf1的1引脚，电阻r1、tvs管d3、电容c3、电容c4、电容c5和电阻r2依次短接在保险pf1的2引脚与ov参考电位端之间，指示灯led1与电阻r2串联，电容c1的一端与电容c2的一端并联后接地，电容c1的另一端与保险pf1的2引脚连接，电容c1的另一端与保险pf1的2引脚连接ov参考电位端。

所述电源模块的实施原理为：电源接口与外部电源连接后，电源通过电源总线进入tvs管d1的a引脚和tvs管d2的a引脚，经tvs管d1和tvs管d2耦合后，从tvs管d1的k引脚和tvs管d2的k引脚接入保险pf1的1引脚，并经保险pf1的2引脚接出，得到24vf+电压。然后24vf+电压先流过电阻r1、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5以及用于过压保护的tvs管d3，再流过电阻r2和指示灯led1，最后回到ov参考电位端。

本实用新型中，所述di扩展模块的数量至少为一个，即di扩展模块的数量可为一个也可大于一个，当di扩展模块的数量大于一个时，每个di扩展模块分别与一个di输入接口和两个di输出接口连接，电源模块分别与di扩展模块连接。其中，每个di扩展模块均能够将输入的一路di信号扩展成两路独立的di信号输出到两套独立的控制系统中。

进一步的，根据实际需要，优选将di扩展模块的数量设为三个。

本实用新型在实际使用时，通过di扩展模块能够将输入的一路di信号扩展成两路独立的di信号输出到两套独立的控制系统中，实现了同一个di点接口同时接入两套独立控制系统而不会产生互相干扰，更加安全有效的解决了现有di信号扩展的技术问题。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。