通过RS485远程IO总线控制固态模块系统的制作方法

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通过rs485远程io总线控制固态模块系统
技术领域
1.本实用新型涉及自动化领域，具体是一种通过rs485远程io总线控制固态模块系统。

背景技术：

2.在自动化现场控制生产活动中，如图1所示，上位机(或plc)对自动化现场控制的io端口实行的是一对一的单一控制方式；在自动化现场控制距离较长和控制io端口较多时就会出现引线过长；布线繁杂及信号干扰等问题。
3.为解决上述问题，提出了一对多的通讯方式，在各种通讯方式中，rs485总线是较为常见的一种，因其接口简单，组网方便等特点得到广泛应用。rs485无线通讯模块采用无线传输的方式，可以直接替代rs232\rs485等传统有线方案，与组态软件、plc、触摸屏及智能仪表连接，无需挖沟布线，解决有线方案施工繁琐、设备后期维护成本高难题。但是这种通讯方式也存在受信号干扰，接收错误信号的问题。
4.因此，研究出一种能够有效抗干扰的通过rs485远程io总线控制固态模块系统是目前需要解决的问题之一。

技术实现要素：

5.实用新型目的：本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种rs-485远程io固态模块控制系统，通过增加抗干扰电路，实现rs-485远程io固态模块的有效控制。
6.技术方案：为了实现以上目的，本实用新型所述的一种通过rs485远程io总线控制固态模块系统，包括plc，所述plc用于通过rs485远程地控制模块产品；模块产品，所述模块产品与plc通讯地连接，用于执行plc发出的命令；所述模块产品支持modbus rtu协议，通讯接口为rs-485且设置有级联端口；
7.所述模块产品的电源端设滤波保护电路、抗干扰保护电路。
8.所述模块产品输入端设光耦隔离电路，隔离电压为5000v。
9.所述系统开关量输入端采用继电器干接点和npn型/pnp型开关量采集输入量。
10.所述模块产品输出端设光耦隔离电路，隔离电压为5000v,系统输出端根据用户负载特性选择继电器多触点输出或者固体继电器交流/直流输出。
11.所述所控制模块产品的rs-485接口设光电隔离电路、dc/dc隔离电路。
12.所述模块产品设过压/过流保护电路。
13.所述模块产品电源端设宽电压供电保护电路，所述宽压供电保护电路包括防反接保护、过流过压保护电路。
14.所述模块产品设lc滤波网络电路。
15.所述模块产品直流固体继电器应用电路中设泄放电路。
16.有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
17.1.本实用新型通过采用rs-485远程io通讯控制系统单元，解决了现有控制系统中
引线过长，布线繁杂等问题；节省了导线的消耗，节约了采购费用；采用rs-485通讯端口级联进行互联，可拓宽上位机控制输入/输出端口数量，使得应用更加广泛。
18.2.本实用新型通过在电源端设滤波保护电路和rs-485通讯信号抗干扰保护电路增加了自动化现场控制的抗干扰能力，又通过在输入/输出端设光耦隔离电路，提高了自动化控制的可靠性。
19.3.通过产品的端口设计改进，输入信号部分更加灵活多样；输出控制负载部分根据负载特性不同有了更多的选择，除了电磁继电器输出以外，还可以选择响应时间短，速度快，寿命长的固体继电器。
20.4.本实用新型除了依据上位机指令工作外，也可以根据输入信号状态按照已设计的程序进行相关的计算分析判断，最后自主确定输出控制信号，实现预先程序设计的功能要求。
附图说明
21.图1为背景技术中所述上位机(或plc)对自动化现场控制的io端口实行的控制方式结构示意图；
22.图2为plc通过rs-485远程io通讯控制系统单元对自动化现场控制的结构示意图；
23.图3为本实用新型的结构示意图；
24.图4为电源部分电路图；
25.图5为rs-485通讯部分电路图；
26.图6为mcu部分电路图；
27.图7为驱动电路图；
28.图8为输入、输出电路示意图；
29.图9为抗干扰电路示意图；
30.图10为泄放电路示意图；
31.图11为抗干扰流方法程图。
具体实施方式
32.下面结合附图，进一步阐明本实用新型。
33.实施例
34.如图2所示，plc通过rs-485远程io通讯控制系统单元对自动化现场控制的结构示意图，包括plc，所述plc通过rs-485远程io控制模块产品；所述模块产品支持标准的modbus rtu协议，通讯接口为rs-485且设置有级联端口。
35.如图3所示，本实用新型结构示意图，plc通过rs-485远程io控制模块产品；所述模块产品包含mcu，如图6所示，mcu采用宏晶科技stc8系列单片机作为产品的中央处理芯片；工作电压2.0v，掉电模式《0.1ua，空闲模式《0.1ma；内外设功能可以在多个引脚间切换，通过编程实现时钟，复位等附属电路内置，单片机最小系统简化；掉电唤醒定时器，可用于定时唤醒检测等电路。
36.如图4所示，电源部分d1为防止电源反接元件；f1和d2为电源过流和过压保护元件；l1和c1组成滤波网络，用来降低电源的波纹和噪声；u1为dc/dc电源转换芯片；将输入的
24vdc电压变换为5vdc电压为mcu部分和rs485通讯部分提供工作电压。
37.图7为驱动电路，如图5所示，rs-485通讯部分中u2是dc/dc隔离元件，u3-r和u3-t接口光电隔离元件，d30和d31是通讯接口过压保护元件，所述dc/dc隔离元件、光电隔离元件、过压保护元件为rs-485通讯提供过压保护和提高通讯的抗干扰能力。
38.图8中输入端检测部分中pc817是输入光耦隔离元件。
39.图8中输出端检测部分中tlp627是输出光耦隔离元件。
40.需要说明的是，输出可根据用户负载特性选择采用继电器多触点输出或者固体继电器交流/直流输出方式。
41.如图9所示，增设直流稳压二极管d9，可以根据用户驱动电源电压不同选择不同规格的稳压二极管，主要作用是限制现场干扰电压防止产品误动作，此电路可以适用于现场因强弱电干扰引起各种开关量产品不正常工作，或者误动作等情况，提高安全性。
42.如图10所示，直流固体继电器应用电路设计中采用泄放电路；将导通mos管q2时在其输入电容(ciss)上的电压，在关断mos管q2时通过泄放电路中的q1和r68放掉，因而降低了关断时间，提高了控制信号的工作频率范围。
43.实施例2
44.如图11所示，通讯协议使用modbus-rtu，硬件采用rs-485方式传输。传输距离、电磁环境等是影响通讯信号质量的关键因素，本技术提供的抗干扰判断方法可有效识别正确指令，有利于提升信号传输质量。
45.modbus-rtu协议中规定，至少3.5个字符传输时间的停顿间隔时间标定消息的开始，一条完整的协议格式为“设备地址+功能码+数据+crc校验”。基于其协议特点，以“设备地址”为起始定位，“crc校验”为终止定位，对接收到的数据进行搜索定位，可在夹杂有干扰信息的数据中准确识别出正确指令。
46.具体步骤为：
47.一种rs-485远程io总线固态模块控制系统，所述抗干扰模块的判断方法包括以下步骤：
48.步骤1、接收数据，判断数据接收是否结束，若是，则进入下一步骤；若否，则继续接收数据；
49.步骤2、判断所接收数据长度是否大于7字符，若是，则进入下一步骤；若否，则退出；
50.步骤3、判断是否有设备地址作为起始定位，若是，则进入下一步骤；若否，则退出；
51.步骤4、判断是否有功能码，若是，则进入下一步骤；若否，则退出；
52.步骤5、判断是否有crc校验作为终止定位，若是，则存储数据后退出；若否，则直接退出。
53.上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此来限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做出的等同变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种通过rs485远程io总线控制固态模块系统，其特征在于：包括plc，所述plc用于通过rs485远程地控制模块产品；模块产品，所述模块产品与plc通讯地连接，用于执行plc发出的命令；所述模块产品支持modbus rtu协议，通讯接口为rs-485且设置有级联端口；所述模块产品的电源端设滤波保护电路、抗干扰保护电路。2.根据权利要求1所述的一种通过rs485远程io总线控制固态模块系统，其特征在于：所述模块产品输入端设光耦隔离电路，隔离电压为5000v。3.根据权利要求2所述的一种通过rs485远程io总线控制固态模块系统，其特征在于：所述系统开关量输入端采用三线信号端子npn型/pnp型开关量采集输入。4.根据权利要求1所述的一种通过rs485远程io总线控制固态模块系统，其特征在于：所述模块产品输出端设光耦隔离电路，隔离电压为5000v,系统输出端根据用户负载特性选择继电器多触点输出或者固体继电器交流/直流输出。5.根据权利要求1所述的一种通过rs485远程io总线控制固态模块系统，其特征在于：所述所控制模块产品的rs-485接口设光电隔离电路、dc/dc隔离电路。6.根据权利要求1所述的一种通过rs485远程io总线控制固态模块系统，其特征在于：所述模块产品设过压/过流保护电路。7.根据权利要求1所述的一种通过rs485远程io总线控制固态模块系统，其特征在于：所述模块产品电源端设宽电压供电保护电路，所述宽电压供电保护电路包括防反接保护、过流过压保护电路。8.根据权利要求1所述的一种通过rs485远程io总线控制固态模块系统，其特征在于：所述模块产品设lc滤波网络电路。9.根据权利要求1所述的一种通过rs485远程io总线控制固态模块系统，其特征在于：所述模块产品直流固体继电器应用电路中设泄放电路。

技术总结

本实用新型公开了本实用新型所述的一种RS485远程IO总线抗干扰控制固态模块系统，包括PLC，所述PLC通过RS-485远程IO控制固态模块系统单元；所述单元支持标准的modbusRTU协议，通讯接口为RS-485；且设置有级联端口。本实用新型通过电源端设滤波保护电路和RS-485通讯信号抗干扰保护电路增加了自动化现场控制的抗干扰能力，又通过在输入/输出端设光耦隔离电路，过压过流保护电路提高了自动化控制的可靠性。靠性。靠性。