[发明专利]一种基于CPLD的IO站数字量输入模块及输入方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件的灵活IO站数字量输入模块，特别涉及一种110V灵活IO站数字量输入模块及输入方法。

背景技术

IO站是一种高密度的控制及采集模块，主要应用于高速列车的电气系统。一个标准的IO站包括网络控制器、控制模块（模拟及数字输出模块）、采集模块（模拟及数字输入模块）、连接背板四大部分。其中，网络控制器为IO站的核心，对外负责挂载通讯总线，对内负责与控制模块及采集模块通讯。网络控制器、控制模块、采集模块通过背板衔接在一起，组成一个标准的IO站。

IO站数字量输入模块是标准数字（开关）量输入模块，即DI模块的变形扩展应用,适用于高可靠性高密度的应用场合。目前，基于工控机的数字量输入模块和基于RS485总线的数字量输入模块通用的输入标准为24V，无法实现高电压（如110V）的数字量信号输入，故此无法直接进行高压数字量信号的采集。

发明内容

为了克服现有IO站数字量输入模块不能实现高电压（例如110V）数字量信号输入，本发明提出一种基于CPLD的IO站数字量输入模块，由复杂可编程逻辑器件CPLD、网络连接连接背板、电源和多个功能电路组成，

所述功能电路包括保护电路、采样电路和隔离电路；

所述CPLD的输入接口通过所述隔离电路连接到所述采样电路，所述采样电路上级联有保护电路；

所述CPLD通信接口连接至通信接口电路，当输入高压数字量信号时，经由CPLD处理后通过增强型SPI通信接口电路上传到网络控制器连接背板接口。

所述保护电路是16路110V保护电路，所述采样电路是16路110V采样电路，所述隔离电路是16路隔离电路。

所述增强型SPI通信接口在物理层所有从设备的MISO引脚均为三态设计。

所述增强型SPI通信接口在链路层每个从设备有一唯一地址，主设备通过地址先导码指定访问对应从设备。

优选地，所述采样电路是电阻、电容、二极管组成的采样电路。

优选地，所述保护电路是压敏电阻、热敏电阻组成的保护电路。

优选地，所述通信接口电路是高精度匹配电阻、电容组成的通信电路。

优选地，所述隔离电路是光耦、电阻组成的隔离电路。

一种如权利要求1所述的基于CPLD的IO站数字量输入模块的输入方法，其步骤为：

1）数字量输入信号首先进入保护电路，后进入采样电路中，所述采样电路对输入信号进行处理，同时采样电路上级联有保护电路；

2）经采样处理后通过隔离电路输入到CPLD中，该CPLD处理所述信号后通过通信接口电路上传到网络控制器的背板接口上；

3）根据增强型SPI接口进行数字量信号采集，完成输入。

所述保护电路用于抗过压或抗过流或抗浪涌。

本发明有益效果

本发明结构简单、成本低。采用高性能的复杂可编程逻辑器件对16路数字量输入信号进行实时并行处理，实时性高、可靠性高。本发明可以在任何具有增强型SPI接口的设备上直接使用，实用性、通用性强。

附图说明

图1是本发明16路110V灵活IO站数字量输入模块优选实施例的电路原理框图；

图2是本发明灵活IO站数字量输入模块中保护电路、采样电路、隔离电路的具体电路图；

图3是本发明灵活IO站数字量输入模块中CPLD以及通信接口电路具体实施例的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明一实施例中CPLD模块电气参数设为：

输入高电平电压：75V~190V

输入低电平电压：0~30V

供电电压：24V

静电保护：6kV

浪涌保护：10A

增强型SPI接口参数：

速率：500kbps

从设备数量：32个