CN102854835A

CN102854835A - 一种基于plc带隔离的数字信号采集板卡

Info

Publication number: CN102854835A
Application number: CN2012103419075A
Authority: CN
Inventors: 张鹏飞; 于兴军; 刘启蒙; 董兴华; 郭振东
Original assignee: Baoji Oilfield Machinery Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; Baoji Oilfield Machinery Co Ltd; CNPC National Oil and Gas Drilling Equipment Engineering Technology Research Center Co Ltd
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: CN102854835B

Abstract

本发明公开了一种基于PLC带隔离的数字信号采集板卡，包括隔离保护电路、PLC端输入接口J1、外部负信号端输入接口J2和外部正信号端输入接口J3，隔离保护电路与PLC端输入接口J1、外部负信号端输入接口J2对应连接。本发明制作，实现了数字信号和PLC模块之间的电气隔离，保护PLC模块；利用IN4007实现了现场传感器信号采集的交流保护；通过制作PCB电路板减小了安装空间，并省去了传统过程中中间环节的复杂接线工作，只需要完成PCB板与现实级和PLC端接线即可实现通讯，大大提高了工作效率。

Description

一种基于PLC带隔离的数字信号采集板卡

技术领域

本发明属于自动化控制中的开关量输入处理技术领域，涉及一种基于PLC带隔离的数字信号采集板卡。

背景技术

现代科技发生着日新月异的变化，对设备的控制追求自动化、智能化，需要对被控设备采集大量的现场信号，常用的有各种压力开关信号、行程开关信号、接近开关信号等数字量的采集。特别是在工业领域，模块化、灵活性强的PLC被广泛采用，需要采集现场大量的数字信号，配备多个多通道的数字信号采集模块。

目前广泛采用的办法是选用大量的接线端子、线槽、导轨实现接线安装，硬件成本高，并且占用的安装空间大，无形中增大了控制柜的体积、重量和占地面积，特别是针对海洋平台，寸土寸金，减小占地面积和重量是其追求的目标，同时由于信号通道多，布线复杂，不美观，检查维修不便，安装调试维护效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PLC带隔离的数字信号采集板卡，解决了现有技术中由于信号采集通道多，接线复杂、安装调试维护效率低、占用空间大、不美观、检查维修不便的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于PLC带隔离的数字信号采集板卡，包括隔离保护电路、PLC端输入接口J1、外部负信号端输入接口J2和外部正信号端输入接口J3，隔离保护电路与PLC端输入接口J1、外部负信号端输入接口J2对应连接。

本发明的有益效果是，该采集板卡实现了现场与PLC控制器的电气隔离，隔离电压高达1000V，有效的保护PLC模块，交流保护防止反向电流造成误触发；可以减小安装空间，减轻安装接线人员的工作量，提高安装调试工作效率，减小控制箱的尺寸，降低了成产成本，通过多个本板卡可扩展，使用灵活。

附图说明

图1是本发明基于PLC带隔离的数字信号采集板卡的整体电路框图；

图2是本发明装置中的隔离保护电路1的示意图；

图3是本发明装置中的PLC端输入接口J1的结构示意图；

图4是本发明装置中的外部负信号端输入接口J2的结构示意图；

图5是本发明装置中的外部正信号端输入接口J3的结构示意图。

图中，1.隔离保护电路，2.PLC数字量输入模块，

另外，J1是PLC端输入接口，J2是外部负信号端输入接口，J3是外部正信号端输入接口；

RLY1、RLY2……RLY16分别表示16个通道的隔离继电器；

24VSPDT表示继电器为标准24V直流输出型；

D1、D2……D32分别表示32个IN4007二极管；

DI1、DI2……DI16分别表示对应PLC的16路数字信号输入信号；

DIODE为二极管在元件库中默认的名称；

signal 1+、signal 1-……signal 16+、signal 16-分别表示现场级开关量信号或控制开关（或按钮）的正负信号端。

具体实施方式

参照图1，本发明基于PLC带隔离的数字信号采集板卡，其结构为标准方式的PCB板卡，如虚线框所示，包括隔离保护电路1、PLC端输入接口J1、外部负信号端输入接口J2和外部正信号端输入接口J3，隔离保护电路1与PLC端输入接口J1、外部负信号端输入接口J2对应连接。

PLC端输入接口J1用于与PLC数字量输入模块2连接；外部负信号端输入接口J2用于同时与控制开关信号和现场级开关量信号连接；外部正信号端输入接口J3也用于同时与控制开关信号和现场级开关量信号连接。

上述的PLC端输入接口J1、外部负信号端输入接口J2、外部正信号端输入接口J3均选用PCB板用标准接线排，上述的三个接口和隔离保护电路1同时集成在标准的PCB板卡（接口卡）中。

PLC端输入接口J1是PCB板卡与PLC数字量输入模块2的连接接口；隔离保护电路1能够实现现场级开关量信号和PLC数字量输入模块之间的电气隔离，交流保护防止反向电流造成信号的误触发；外部负信号端输入接口J2和外部正信号端输入接口J3分别是PCB板卡与控制开关信号和现场级开关量信号的连接接口。

本发明以下结构的描述，是基于16通道实施例的数量进行设置，实际使用中，通过相应的扩展则能够实现更多通道的采集。

PLC数字量输入模块2可选用西门子标准24VDC输入的SM321器件，或其他的PLC数字量输入模块；控制开关信号（或按钮信号）包括各类开关、按钮，现场级开关量信号包括各种压力开关信号、行程开关信号、接近开关信号。

参照图2，隔离保护电路1中包括16个REL-MR-24DC/21继电器及对应的32个IN4007二极管，即RLY1及其对应的D1和D17、RLY2及其对应的D2和D18……RLY16及其对应的D16和D32，各组接线方式及原理一致，以下分别以RLY1及其D1和D17和RLY2及其D2和D18为例加以说明：

RLY1选用的是带一路常开和一路常闭的继电器，二极管D1的两端与继电器RLY1的两端对应相连，与二极管D1负端相连的继电器RLY1的线圈端与二极管D17负端相连，二极管D17正端接至外部负信号端输入接口J2的1号端（J2-1），与二极管D1正端相连的继电器RLY1的线圈端与另外15个继电器RLY2、RLY3……RLY16的线圈的对应端依次互连，并一起接至外部负信号端输入接口J2的17号端（J2-17）；继电器RLY1的开关侧动触点端与另外15个继电器RLY2、RLY3……RLY16的开关侧对应端依次互连，并一起接至PLC端输入接口J1的1号端（J1-1）；继电器RLY1的开关侧常开触点端接至PLC端输入接口J1的17号端（J1-17）；

RLY2选用的是带一路常开和一路常闭的继电器，二极管D2的两端与继电器RLY2的两端对应相连，与二极管D2负端相连的继电器RLY2的线圈端与二极管D18负端相连，二极管D18正端接至外部负信号端输入接口J2的2号端（J2-2），与二极管D2正端相连的继电器RLY2的线圈端与另外15个继电器RLY1、RLY3……RLY16的线圈的对应端依次互连，并一起接至外部负信号端输入接口J2的17号端（J2-17）；继电器RLY2的开关侧动触点端与另外15个继电器RLY1、RLY3……RLY16的开关侧对应端依次互连，并一起接至PLC端输入接口J1的1号端（J1-1）；继电器RLY2的开关侧常开触点端接至PLC端输入接口J1的16号端（J1-16）；

RLY3分别与D3和D19接线、RLY4分别与D4和D20接线……RLY16分别与D16和D32接线，分别与RLY1及其D1和D17、RLY2及其D2和D18接线方式一致，依此类推。

参照图3，PLC端输入接口J1的结构是，共有17个接口端，其中的1号端的一端接PLC直流供电电源的正极（24VDC），另一端接16个继电器RLY1、RLY2……RLY16的开关侧动触点端依次互连端（J1-1），其余的17、16……2号端接线方式一致，以下以17、16号端接线为例加以说明：

17号端的一端接PLC数字量输入模块2的第1路输入（DI1），17号端的另一端接继电器RLY1的开关侧常开触点端（J1-17）；

16号端的一端接PLC数字量输入模块2的第2路输入（DI2），16号端的另一端接继电器RLY2的开关侧常开触点端（J1-16）；依此类推。

参照图4，外部负信号端输入接口J2的结构是，共有17个接口端，其中的17号端的一端接PLC直流供电电源的公共负极（0VDC），17号端的另一端接与二极管D16正端相连的RLY1、RLY2……RLY16继电器的线圈端（J2-17），其余的1、2……16号端接线方式一致，以下以1、2号端接线为例加以说明；

1号端的一端接第一路控制开关信号或现场级开关量信号的负信号端（signal 1-），1号端的另一端接二极管D17正端（J2-1）；

2号端的一端接第二路控制开关信号或现场级开关量信号的负信号端（signal 2-），2号端的另一端接二极管D18正端（J2-2）；依此类推。

参照图5，外部正信号端输入接口J3的结构是，共有17个接口端，其中的17号端的一端接24V直流工业电源的24V端（24VDC），17号端的另一端与另外的1、2……16号对应端依次互连，其余的1、2……16号端接线方式一致，以下以1、2号端接线为例加以说明：

1号端的一端接第一路控制开关信号或现场级开关量信号的正信号端（signal 1+），1号端的另一端与J3接口的2、3……17号对应端依次互连；

2号端的一端接第二路控制开关信号或现场级开关量信号的正信号端（signal 2+），2号端的另一端与J3接口的1、3……17号对应端依次互连；依此类推。

本发明基于目前广泛采用的PLC控制系统而设计，设计了一种基于PLC带隔离的数字信号采集板卡，以解决采集大量数字量时，接线复杂，占用空间大，安装调试效率低的问题，应用REL-MR-24DC/21实现了数字信号和PLC模块之间的电气隔离，保护PLC模块；利用IN4007实现了现场传感器信号采集的交流保护；通过制作PCB电路板减小了安装空间，并省去了传统过程中中间环节的复杂接线工作，只需要完成PCB板与现实级和PLC端接线即可实现通讯，大大提高了工作效率。解决了采集大量数字量输入时，接线复杂，占用空间大，安装调试效率低的问题。

Claims

1.一种基于PLC带隔离的数字信号采集板卡，其特征在于：包括隔离保护电路（1）、PLC端输入接口J1、外部负信号端输入接口J2和外部正信号端输入接口J3，隔离保护电路（1）与PLC端输入接口J1、外部负信号端输入接口J2对应连接。

2.根据权利要求1所述的基于PLC带隔离的数字信号采集板卡，其特征在于：所述的隔离保护电路（1）中包括16个REL-MR-24DC/21型号的继电器及对应的32个型号的IN4007二极管，即RLY1及其对应的D1和D17、RLY2及其对应的D2和D18……RLY16及其对应的D16和D32，各组接线方式一致，以下以RLY1及其D1和D17、RLY2及其D2和D18为例加以说明：

RLY3分别与D3和D19接线、RLY4分别与D4和D20接线……RLY16分别与D16和D32接线，与RLY1及其D1和D17、RLY2及其D2和D18，依此类推。

3.根据权利要求1所述的基于PLC带隔离的数字信号采集板卡，其特征在于：所述的PLC端输入接口J1用于与PLC数字量输入模块（2）连接，

PLC端输入接口J1的结构是，共有17个接口端，其中的1号端的一端接PLC直流供电电源的正极，即24VDC，1号端的另一端接16个继电器RLY1、RLY2……RLY16的开关侧动触点端依次互连端（J1-1），其余的17、16……2号端接线方式一致，以下以17、16号端接线为例加以说明：

17号端的一端接PLC数字量输入模块（2）的第1路输入（DI1），17号端的另一端接继电器RLY1的开关侧常开触点端（J1-17）；

16号端的一端接PLC数字量输入模块（2）的第2路输入（DI2），16号端的另一端接继电器RLY2的开关侧常开触点端（J1-16）；

其他各端依此类推。

4.根据权利要求1所述的基于PLC带隔离的数字信号采集板卡，其特征在于：所述的外部负信号端输入接口J2用于同时与控制开关信号和现场级开关量信号连接，

外部负信号端输入接口J2的结构是，共有17个接口端，其中的17号端的一端接PLC直流供电电源的公共负极（0VDC），17号端的另一端接与二极管D16正端相连的RLY1、RLY2……RLY16继电器的线圈端（J2-17），其余的1、2……16号端接线方式一致，以下以1、2号端接线为例加以说明：

2号端的一端接第二路控制开关信号或现场级开关量信号的负信号端（signal 2-），2号端的另一端接二极管D18正端（J2-2）；

其他各端依此类推。

5.根据权利要求1所述的基于PLC带隔离的数字信号采集板卡，其特征在于：所述的外部正信号端输入接口J3用于同时与控制开关信号和现场级开关量信号连接，

外部正信号端输入接口J3的结构是，共有17个接口端，其中的17号端的一端接24V直流工业电源的24V端（24VDC），17号端的另一端与另外的1、2……16号对应端依次互连，其余的1、2……16号端接线方式一致，以下以1、2号端接线为例加以说明：

2号端的一端接第二路控制开关信号或现场级开关量信号的正信号端（signal 2+），2号端的另一端与J3接口的1、3……17号对应端依次互连；

其他各端依此类推。