一种适用于可编程逻辑控制器的数字量输入智能远传网关的制作方法

本发明涉及工业自动化控制与通讯设备领域，尤其涉及一种适用于可编程逻辑控制器的数字量输入智能远传网关。

背景技术：

1、在工业自动化控制领域，可编程控制器plc作为核心控制设备被广泛应用，虽然plc有诸多品牌型号，不同plc品牌的硬件组态形式、配置模式都不太一样，但是本质上基本遵循了cpu+信号采集模块的硬件配置形式，而信号采集模块需采用与cpu同品牌、同系列的信号模块，与cpu进行硬件对接，才能实现信号的采集。对于plc而言，通常采集和输出的信号类型包括数字量输入信号、数字量输出信号、模拟量输入信号、模拟量输出信号和通用协议信号(如rs485/232等)。由于采集的信号必须通过信号电缆与cpu硬件相连的信号采集模块物理连接，所以在工业自动化控制领域的实际应用中，受制于cpu集中控制的特点，只能从信号源放置大量的控制电缆至plc所在的控制柜中。而为了保护cpu和信号模块不受外部强电和信号干扰，进控制柜的电缆，还需要通过端子排、信号隔离器、信号继电器等保护元器件进行信号中转，所以其硬件配置非常复杂和繁琐。虽然目前许多plc厂家陆续推出了远程i/o模块、远程ap等远程通讯的产品，但是其本质还是要通过保护元器件和cpu自带的信号采集模块进行数据传输。除此之外，不同厂家还有自己专属的通讯协议，例如西门子使用的是profinet协议，罗克韦尔使用的是ethercat协议等，所以各品牌plc之间若想实现互联通讯也十分麻烦。综上所述，在目前的工业自动化控制领域，存在硬件配置复杂、施工要求高、通讯难度大、协议互不支持等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种适用于可编程逻辑控制器的数字量输入智能远传网关，包括：

2、数字量输入采集单元,所述数字量输入采集单元的信号采集口连接外部的信号源的信号电缆，所述数字量输入采集单元的信号输出端连接协议转换单元的信号输入端；

3、通用网络通讯单元，所述通用网络通讯单元的信号输入端连接所述协议转换单元的信号输出端，所述通用网络通讯单元的信号输出端连接外部的可编程逻辑控制器；

4、供电单元，分别连接所述通用网络通讯单元、所述数字量输入采集单元和所述协议转换单元的电源端；

5、所述数字量输入采集单元采集外部的信号源的数字量信号输出给所述协议转换单元，所述协议转换单元将所述数字量信号转化为以太网协议信号，随后通过所述通用网络通讯单元将所述以太网协议信号转换为光电信号发送给所述可编程逻辑控制器。

6、优选的，所述数字量输入采集单元包括：

7、接线端子，包括多个接线端，各所述接线端与多个信号转换电路的信号输入端一一对应连接；

8、各所述信号转换电路的信号输出端连接所述协议转换单元的信号输入端。

9、优选的，所述信号转换电路包括：

10、输入信号稳压电路，包括第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述接线端子的接线端和稳压二极管的阴极，所述第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和第一电容的一端，所述稳压二极管的阳极连接所述第二电阻的另一端和所述第一电容的另一端并接地；

11、光电隔离器，所述光电隔离器的第一引脚连接所述第一电阻的另一端，所述光电隔离器的第二引脚连接所述稳压二极管的阳极，所述光电隔离器的第三引脚连接所述供电单元；

12、输出信号稳压电路，包括第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述光电隔离器的第三引脚和第四电阻的一端，所述第三电阻的另一端接地，所述第四电阻的另一端连接第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接地，所述第三电阻的一端还连接所述协议转换电路的信号输入端。

13、优选的，所述协议转换单元包括：

14、信号采集芯片，所述信号采集芯片的第十一至第三十四引脚作为所述协议转换单元的信号输入端；

15、稳压保护电路，包括：

16、第二电容，所述第二电容的一端连接所述供电单元和第一电感，所述第二电容的另一端接地，所述第一电感的另一端连接第三电容的一端和所述信号采集芯片的第六引脚和第四电容的一端，所述第三电容的另一端和所述第四电容的另一端接地；

17、第一有极性电容，所述第一有极性电容的正极连接所述信号采集芯片的第六引脚，所述第一有极性电容的负极接地；

18、编程接口电路，包括：

19、连接器，所述连接器的第一引脚连接所述供电单元，所述连接器的第二引脚和第三引脚分别连接所述信号采集芯片的第十四引脚和第十三引脚，所述连接器的第四和第五引脚接地。

20、优选的，所述供电单元包括：

21、第一转换电路和第二转换电路，所述第一转换电路的电源输入端连接外部的供电电源，所述第一转换电路的电源输出端连接第二转换电路的电源输入端，所述第二转换电路的电源输出端输出直流电源，所述第一转换电路和所述第二转换电路的电源输出端连接。

22、优选的，所述供电单元还包括电压指示灯组，分别连接所述第一转换电路和第二转换电路的电源输出端，所述电压指示灯组的指示信号端连接所述通用网络通讯单元的指示端。

23、优选的，所述第一转换电路包括：

24、第二有极性电容，所述第二有极性电容的正极连接所述供电电源和第五电容的一端和第一电源芯片的第一引脚，所述第一电源芯片的第二引脚连接第二二极管的阴极和第二电感的一端；

25、第三有极性电容，所述第三有极性电容的正极连接所述第二电感的另一端和所述第一电源芯片的第三引脚和第六电容的一端；

26、所述第二有极性电容的另一端连接所述第五电容的另一端、所述第一电源芯片的第四至第八引脚、所述第二二极管的阳极、所述第三有极性电容的另一端和所述第六电容的另一端，所述第六电容的一端作为所述第一转换电路的电源输出端。

27、优选的，所述第二转换电路包括：

28、线性稳压器，所述线性稳压器的第三引脚连接所述第一转换电路的电源输出端和第七电容的一端和第四有极性电容的正极，所述第四有极性电容的负极和所述第七电容的另一端接地，所述线性稳压器的第一引脚接地，所述线性稳压器的第二引脚连接第四引脚作为所述第二转换电路的电源输出端；

29、第八电容，所述第八电容的一端连接第九电容的一端和所述线性稳压器的第四引脚，所述第八电容的另一端连接所述第九电容的另一端并接地。

30、优选的，所述通用网络通讯单元包括：

31、网络通讯电路，所述网络通讯电路的信号发送引脚连接交换机通讯芯片的第一信号发送引脚，所述网络通讯电路的信号接收引脚连接所述交换机通讯芯片的第一信号接收引脚；

32、通讯隔离电路，所述通讯隔离电路的信号发送引脚连接以太网标准协议通讯芯片的信号发送引脚，所述通讯隔离电路的信号接收引脚连接所述交换机通讯芯片的第二信号发送引脚，所述通讯隔离电路的电源端连接所述供电单元；

33、晶振脉冲电路，所述晶振脉冲电路的晶振输入端和晶振输出端分别连接所述以太网标准协议通讯芯片的晶振输出引脚和晶振输入引脚；

34、所述交换机通讯芯片的数据接收引脚连接所述协议转换单元的信号输出端。

35、上述技术方案具有如下优点或有益效果：

36、1、可完全脱离可编程控制器(plc)不直接采集数字量输入信号，而是利用数字量输入智能远传网关采集数字量输入信号，并且在数字量输入智能远传网关内部通过协议转换单元完成采集的数字输入信号的协议转换，具有通讯难度低、不考虑通讯协议等优点。

37、2、通用网络通讯单元将协议准换后的数字量信号转换为光电信号通过有线或无线的方式发送给可编程控制器，无线发送时物理上隔绝高压电源和信号干扰，保护可编程控制器的cpu不受影响，提升数字量信号采集的稳定性、可靠性、实时性。

38、3、数字量输入智能远传网关可以直接与信号源的信号电缆接线采集数字量信号，节省接线配线成本，提高系统容错率；不受地理、空间及距离限制，可随信号源的位置进行架设，配置成本低廉且安装简便，综合比较传统数据采集方案，施工要求低、配置成本下降。