一种通过IO接口实现与可编程控制器通讯的装置

一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置
技术领域
1.本实用新型属于可编程控制器技术领域，具体涉及一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置。


背景技术：

2.可编程控制器是工业上常用的设备，通常其不是单独运行的，需要与其他设备协同工作。目前一般的可编程控制器中都带有通讯模块和rs
‑
232(或rs
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422)串行通讯接口，可通过can总线或以太网总线等常见工业总线与其通讯。
3.这种通讯方式虽然传输速度快，能传输的数据量大。然而，目前有相当一部分早期低端设备不具备通讯模块，无法直接进行通讯，给后期的通讯改造带来一定的困难。同时，对于带有通讯模块的设备，也可能由于设备本身的通讯接口已经被占用，而带来困难。此外，不同品牌的可编程控制器所带的通讯模块也不相同，其对应的编程方法也不相同，系统的开发难度比较高。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于针对现有技术存在的缺点和不足，提供一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置，该装置普适性更好。
5.为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置，包括用于传输时钟数据sck的第一光耦隔离模块、用于传输可编程器数据输入sdi的第二光耦隔离模块和用于传输可编程器数据输出sdo的第三光耦隔离模块，sck及sdi数据传输方向由外部控制器到可编程控制器，sdo数据传输方向由可编程控制器到外部控制器。
6.在本实用新型一实施例中，第一光耦隔离模块的数据时钟输入端口与外部控制器连接，第一光耦隔离模块的数据时钟输出端口与可编程控制器连接。
7.在本实用新型一实施例中，第二光耦隔离模块的数据输入端口与外部控制器连接，第二光耦隔离模块的数据输出端口与可编程控制器连接。
8.在本实用新型一实施例中，第三光耦隔离模块的数据输入端口与可编程控制器连接，第三光耦隔离模块的数据输出端口与外部控制器连接。
9.在本实用新型一实施例中，所述第一、二、三光耦隔离模块均包括光耦隔离芯片、限流电阻、上拉电阻，其中光耦隔离芯片的第一输入端经限流电阻作为光耦隔离模块的输入端电源正极，光耦隔离芯片的第二输入端作为光耦隔离模块的信号输入端，光耦隔离芯片的第一输出端作为光耦隔离模块的信号输出端，光耦隔离芯片的第一输出端还经上拉电阻作为光耦隔离模块的输出端电源正极，光耦隔离芯片的第二输出端作为光耦隔离模块的输出端电源负极。
10.在本实用新型一实施例中，第一光耦隔离模块的信号输入端、信号输出端即分别为第一光耦隔离模块的数据时钟输入端口、数据时钟输出端口，第二/三光耦隔离模块的信
号输入端、信号输出端即分别为第二/三光耦隔离模块的数据输入端口、数据输出端口。
11.相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型装置隔离可编程控制器和外部控制器电气连接的同时，还用于实现两者之间通信电平的转换，本实用新型装置的普适性好。
附图说明
12.图1是本实用新型通讯装置结构图。
13.图2是本实用新型光耦隔离模块结构示意图。
14.图3是本实用新型一实例的数据传输时序图。
15.图4为本实用新型一实例的通信装置电路原理图。
16.其中：[1]通讯装置，[2]第一光耦隔离模块，[3]第二光耦隔离模块，[4]第三光耦隔离模块，[5]可编程控制器，[6]第一电源输入端口，[7]数据时钟输出端口，[8]第一数据输出端口，[9]第一数据输入端口，[10]外部控制器，[11]第二电源输入端口，[12]数据时钟输入端口，[13]第二数据输入端口，[14]第二数据输出端口，[15]限流电阻，[16]光耦隔离芯片，[17]上拉电阻，[18]输入端电源正极，[19]信号输入，[20]输出端电源正极，[21]信号输出，[22]输出端电源负极。
具体实施方式
[0017]
下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
[0018]
本实用新型的一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置，包括用于传输时钟数据sck的第一光耦隔离模块、用于传输可编程器数据输入sdi的第二光耦隔离模块和用于传输可编程器数据输出sdo的第三光耦隔离模块，sck及sdi数据传输方向由外部控制器到可编程控制器，sdo数据传输方向由可编程控制器到外部控制器。
[0019]
以下为本实用新型具体实现过程。
[0020]
如图1所示，本实用新型的一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置1主要包含第一光耦隔离模块2、第二光耦隔离模块3和第三光耦隔离模块4。第一光耦隔离模块2用于传输时钟数据sck，第二光耦隔离模块3用于传输可编程器数据输入sdi，第三光耦隔离模块4用于传输可编程器数据输出sdo。sck跟sdi的数据传输方向由外部控制器10到可编程控制器5，sdo的传输方向由可编程控制器5到外部控制器10。
[0021]
通讯装置中的三个光耦隔离模块的结构如图2所示，主要包含限流电阻15、光耦隔离芯片16和上拉电阻17。其中，输入端电源正极18、输出端电源正极20和输出端电源负极22接到对应的可编程控制器5或外部控制器10的电源中。限流电阻15和上拉电阻17根据对应的电源电压大小进行调整，光耦隔离芯片16的传输频率应大于数据时钟sck的最大频率，在本发明中光耦隔离芯片16选择tlp521
‑
1芯片。
[0022]
信号通过图2中的光耦隔离模块进行传输，在隔离可编程控制器5和外部控制器10电气连接的同时，还用于实现两者之间通信电平的转换。
[0023]
本实用新型装置具体应用的数据传输时序如图3所示，其中sck为数据时钟，sdi为可编程控制器数据输入，sdo为可编程控制器数据输出。sck和sdi的电平由外部控制器控制，sdo的电平由可编程控制器控制，三者的默认电平都为高。当sck处于高电平时，外部控
制器通过拉低sdi向可编程控制器发出数据传输开始信号。之后，外部控制器和可编程控制器在sck的下降沿发送数据，在sck的上升沿采集数据，数据发送由高位到低位。待发送完全部数据后，外部控制器通过在sck处于高电平时拉高一次sdi，向可编程控制器发出数据传输结束信号，结束整个数据传输过程。为了保证数据传输的可靠性，sck的一个脉冲周期应为可编程控制器的一个扫描周期的两倍以上。通常可编程控制器的一个扫描周期为几个至几十毫秒，即本实用新型装置在一个扫描周期内可以传输1位数据。
[0024]
通讯装置原理图如图4所示，从上到下分别为sck、sdi和sdo传输电路，左侧为外部控制器端，右侧为可编程控制器端。
[0025]
以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置，其特征在于，包括用于传输时钟数据sck的第一光耦隔离模块、用于传输可编程器数据输入sdi的第二光耦隔离模块和用于传输可编程器数据输出sdo的第三光耦隔离模块，sck及sdi数据传输方向由外部控制器到可编程控制器，sdo数据传输方向由可编程控制器到外部控制器。2.根据权利要求1所述的一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置，其特征在于，第一光耦隔离模块的数据时钟输入端口与外部控制器连接，第一光耦隔离模块的数据时钟输出端口与可编程控制器连接。3.根据权利要求1所述的一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置，其特征在于，第二光耦隔离模块的数据输入端口与外部控制器连接，第二光耦隔离模块的数据输出端口与可编程控制器连接。4.根据权利要求1所述的一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置，其特征在于，第三光耦隔离模块的数据输入端口与可编程控制器连接，第三光耦隔离模块的数据输出端口与外部控制器连接。5.根据权利要求1所述的一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置，其特征在于，所述第一、二、三光耦隔离模块均包括光耦隔离芯片、限流电阻、上拉电阻，其中光耦隔离芯片的第一输入端经限流电阻作为光耦隔离模块的输入端电源正极，光耦隔离芯片的第二输入端作为光耦隔离模块的信号输入端，光耦隔离芯片的第一输出端作为光耦隔离模块的信号输出端，光耦隔离芯片的第一输出端还经上拉电阻作为光耦隔离模块的输出端电源正极，光耦隔离芯片的第二输出端作为光耦隔离模块的输出端电源负极。6.根据权利要求5所述的一种通过io接口实现与可编程控制器通讯的装置，其特征在于，第一光耦隔离模块的信号输入端、信号输出端即分别为第一光耦隔离模块的数据时钟输入端口、数据时钟输出端口，第二/三光耦隔离模块的信号输入端、信号输出端即分别为第二/三光耦隔离模块的数据输入端口、数据输出端口。

技术总结
本实用新型涉及一种通过IO接口实现与可编程控制器通讯的装置。包括用于传输时钟数据SCK的第一光耦隔离模块、用于传输可编程器数据输入SDI的第二光耦隔离模块和用于传输可编程器数据输出SDO的第三光耦隔离模块，SCK及SDI数据传输方向由外部控制器到可编程控制器，SDO数据传输方向由可编程控制器到外部控制器。本实用新型装置隔离可编程控制器和外部控制器电气连接的同时，还用于实现两者之间通信电平的转换，本实用新型装置的普适性好。本实用新型装置的普适性好。本实用新型装置的普适性好。


技术研发人员：罗堪 蔡聪 李建兴 杨睿宁 沈亮 赖智晨 张仲鑫
受保护的技术使用者：福建工程学院
技术研发日：2021.06.11
技术公布日：2021/12/21