专利名称：继电器数字量输出电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种输出电路，特别是指一种工业过程自动化控制终端设备的继电器数字量输出电路，适用于石化、给排水、电力、冶金等领域对现场阀门、开关进行控制的终端设备的继电器数字量输出电路。
背景技术：
目前，在我国应用于工业过程自动化领域控制设备中数字量的输出电路，由于电路设计简单，而作业现场又存在信号干扰大的特点，不足之处是在现场应用过程中，输出信号失真、不准确，给控制系统的整体控制造成极大影响，而且随着现场控制信号点的增加，可扩展能力差。
发明内容
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而为工业现场设计的一种继电器数字量输出电路，输出端通过接线端子与现场阀门、开关等设备相连，将主控制器传来的控制信息数据转换为相应的控制信号对现场阀门、开关进行控制；通过拨码开关的设置可进行电路的扩展，最多可扩展连接八个电路。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到一种继电器数字量输出电路，该电路连接构成如下电源Vcc通过电阻R2接一非门U3D的输入端和数据总线端，其输出端接三非门U3F、U3E、U3C并联的输入端，三非门U3F、U3E、U3C的输出端接发光二极管的负端，电源Vcc通过电阻R3接数据总线端和通过电阻R4接一非门U3A的输入端，同时接一电容C1到接口扩展芯片U2的8腿、反相器U4的10腿、驱动阵列U1的9腿和下拉电阻的一端，下拉电阻的另一端接接口扩展芯片U2的1、2、3腿和拨码开关SW1的16、15、14腿，其输出端接一非门U3B的输入端、接口扩展芯片U2的16腿和拨码开关SW1的1、2、3腿，其输出端接反相器的1、19腿；发光二极管的正端通过各自的电阻R1接驱动阵列U1的1、2、3、4、5、6、7、8、腿，驱动阵列U1的1、2、3、4、5、6、7、8、腿分别接反相器U4的12、14、16、18、3、5、7、9腿，接口扩展芯片U2的14、15腿接数据总线，接口扩展芯片U2的4、5、6、7、9、10、11、12腿分别接反相器的8、6、4、2、17、15、13、11腿，驱动阵列的U1的10腿、反相器的20腿和继电器的一端接电源Vcc，继电器的另一端分别接驱动阵列U1的11、12、13、14、15、16、17、18，继电器的接点接被控制电路。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点继电器数字量输出电路可用于各种控制仪表的指示灯、电机开关、阀门等的控制；主控制器经过数据总线通过继电器数字量输出电路上的TTL逻辑电路对发光二极管进行使能控制，从而可达到节能的作用。还可根据现场要求，设置电路地址，易于电路的扩展。该电路已制成模块，安装方便快捷，安装在7.5mm×35mm的DIN导轨上，连接到系统总线上。输入电压超过额定电压的150％也不会损坏，特别适用于电流较大或要求非标准电流和电压的场合下应用。由于本实用新型采用的都是工业级元器件，可适应的温度泛围非常广，为-40℃～60℃。能够在较恶劣的环境下工作。
图1.继电器数字量输出电路的电路图。
具体实施方式
请参考图1继电器数字量输出电路的电路图，继电器数字量输出电路分两部分信号出口电路和逻辑控制电路。由数据总线I2C接口扩展芯片U2、反相器U4 74HC240AP、TTL逻辑电路U3、驱动阵列U1、拨码开关SW1及一组发光二极管LED、一组继电器J组成。接入16芯插座通过数据总线与主控制器相连。
通过一单非门串联一组三个并联的非门逻辑电路接入一组发光二极管LED，通过两个非门电路分别接入拨码开关SW1的1、2、3拨码处和反相器U4 74HC240AP的1G和2G管腿。数据总线I2C接口扩展芯片U2 PCF8574A的A3、A2、A1三个控制端的管腿接入下拉电阻与拨码开关相连，其输入SCL、SDA接入数据总线将输入的八路数据量进行扩展为八路，数据总线I2C接口扩展芯片U2 PCF8574A的输出端与反相器U4 74HC240AP的输入端相连，反相器U4 74HC240AP八个输出端通过分压电阻同发光二极管LED相连，VCC端接入+5V电源，GND端接地，其片选信号1G、2G管腿通过非门逻辑电路连接到数据总线与主控器相连，发光二极管LED工作时，反相器U4 74HC240AP八个输出端通过接入驱动阵列U1与一组继电器相连，从而控制继电器的闭合。
下面结合电路图，再对本实用新型作进一步的说明。
通过在此电路上设计了两个TTL逻辑电路U3，数据总线端通过一单非门串联一组三个并联的非门逻辑电路U3接入一组发光二极管LED，使控制器可以控制发光二极管LED的使能作用，从而可达到节能的效果。数据总线端通过两个非门电路U3分别接入拨码开关SW1的1、2、3拨码处和反相器U4 74HC240AP的1G和2G管腿，实现复位功能，通过两个非门逻辑电路来复位地址和反相器。数据总线与数据总线I2C接口扩展芯片U2 PCF8574A之间接入拨码开关SW1，其作用就是控制扩展芯片的地址位，从而决定了这个电路在总线中的地址，实现电路的扩展；通过拨码开关SW1的地址选择来决定总线中的地址实现电路的扩展，最多可扩展到八个电路。主控器通过数据总线端将串行数据通过U2 PCF8574A数据总线I2C接口扩展输出芯片SDA数据端输入，经数据总线I2C接口扩展芯片将串行数据转换为8位并行信号，当信号输出端为低时，通过反相器后输出信号置高，这时可使接入的发光二极管工作，同时可通过接入的驱动阵列U1控制继电器J的吸合，从而完成外部相关的控制动作；当信号输出端为高时，通过反相器U4后输出信号置低，这时发光二极管LED不工作，相应的继电器断开。控制器通过数据总线接入非门电路，当输入信号为高时，通过非门电路输出为高，从而控制发光二极管LED不工作；当输入信号为低时，通过非门电路U3输出为低，从而控制发光二极管工作。控制器通过数据总线接入两非门复位电路，当复位信号为低时，通过非门电路，输出信号为高，从而通过拨码开关SW1与数据总线I2C接口扩展输出芯片将该模块在总线中的地址传送到主控制器，同时通过另一非门电路接入反相器U4的1G、2G管腿控制反相器的工作状态。
继电器数字量输出电路提供了8路数字量输出，继电器数字量输出可在系统中被设定为常开或常闭状态，数字量输入电压24V；与主控制通过数据总线I2C总线通讯；三位地址拨码，可同时并联8个电路。
通常用于控制仪表的指示灯、继电器、电机开关及其他ON/OFF驱动器。继电器输出特别适用于电流较大或要求非标准电流和电压的应用。
继电器数字量输出电路上的发光二极管显示每一路输出端口的状态。SmartWIRE、SCADAPack或TeleSAFE Microl6控制器可以控制这些LED。
该用于自动化控制终端的继电器数字量输出电路，已制成模块，本厂编号和名称为E104继电器数字输出模块，E104继电器数字输出模块采用B型盒(115mm×110mm)封装，安装在7.5mm×35mm的DIN导轨上，连接到系统I/OBUS总线上。
E104提供了8路继电器数字量输出点。继电器数字量输出点在出厂时被设置为常开触点，每个点之间是隔离的。模块使用接线端子与外围电路连接，推荐使用22～12AWG的标准电线。输出端通过接线端子与现场阀门、开关等设备相联，将主控制器传来的控制信息数据通过数据总线I2C接口扩展芯片U2、反相器U4 74HC240AP转换为相应的控制信号，再通过驱动阵列U1启动继电器J的吸合和断开从而实现对现场阀门、开关进行控制；另外通过接入相应数量的发光二极管LED可显示每路的输出及控制状态；通过拨码开关SW1的设置可进行电路的扩展，最多可扩展连接八个电路。
现以ECHO锅炉干度控制仪为例，对E104继电器数字量输出电路在本产品的控制过程及作用进行阐述。ECHO锅炉干度控制仪是一种应用于油田高压直流式蒸汽锅炉的干度控制仪。其主要目的是通过调节变频器来调节给水量或通过电气转换器来调节火量，从而达到调节干度值的目的。它由主控电路、数字量输入/输出电路、数字量输出电路(E104)、模拟量输入电路、模拟量输出电路、热电阻调理电路、热电偶调理电路及信号隔离电路等组成。
E104电路在该产品中完成干度下限报警指示灯、过热报警指示灯、水流量低报警指示灯、运行状态指示灯、自动状态指示灯、报警指示灯的控制。
现场应用表明，E104继电器数字量输出电路具有应用灵活、精度高、可靠性高、安装使用方便等特点，并可应用于-40℃-60℃的环境温度，适用于野外恶劣的工业现场环境。
权利要求1.一种继电器数字量输出电路，其特征在于该电路连接构成如下电源Vcc通过电阻R2接一非门U3D的输入端和数据总线端，其输出端接三非门U3F、U3E、U3C并联的输入端，三非门U3F、U3E、U3C的输出端接发光二极管的负端，电源Vcc通过电阻R3接数据总线端和通过电阻R4接一非门U3A的输入端，同时接一电容C1到接口扩展芯片U2的8腿、反相器U4的10腿、驱动阵列U1的9腿和下拉电阻的一端，下拉电阻的另一端接接口扩展芯片U2的1、2、3腿和拨码开关SW1的16、15、14腿，其输出端接一非门U3B的输入端、接口扩展芯片U2的16腿和拨码开关SW1的1、2、3腿，其输出端接反相器的1、19腿；发光二极管的正端通过各自的电阻R1接驱动阵列U1的1、2、3、4、5、6、7、8、腿，驱动阵列U1的1、2、3、4、5、6、7、8、腿分别接反相器U4的12、14、16、18、3、5、7、9腿，接口扩展芯片U2的14、15腿接数据总线，接口扩展芯片U2的4、5、6、7、9、10、11、12腿分别接反相器的8、6、4、2、17、15、13、11腿，驱动阵列的U1的10腿、反相器的20腿和继电器的一端接电源Vcc，继电器的另一端分别接驱动阵列U1的11、12、13、14、15、16、17、18，继电器的接点接被控制电路。
专利摘要本实用新型涉及一种继电器数字量输出电路，此电路有两个TTL逻辑电路U3，通过一单非门串联一组三个并联的非门逻辑电路U3，接入一组发光二极管LED，控制器控制发光二极管LED的使能作用，通过两个非门电路U3接入拨码开关SW1和反相器U4，实现复位功能及电路的扩展，最多可扩展到八个电路，将串行数据转换为8位并行信号，当信号输出端为低时，发光二极管工作，同时通过接入的驱动阵列U1控制继电器J的吸合，反之，相应的继电器断开，完成控制动作，控制器通过数据总线接入两非门复位电路，当复位信号为低时，通过拨码开关SW1与数据总线I
文档编号H03K19/0175GK2572671SQ02257460
公开日2003年9月10日 申请日期2002年9月26日 优先权日2002年9月26日
发明者俞凌, 庄贵林 申请人:北京安控科技发展有限公司