[发明专利]一种复用AI通道和DI通道的IO模块

说明书

本申请公开了一种复用AI通道和DI通道的IO模块，当信号输入端输入模拟量电流信号或者数字量电压信号时，ADC芯片能够采集采样电阻上的电压信号，并对电压信号进行量化编码，得到数字编码；控制芯片进而根据数字编码所落入的码值范围，确定当前通道输入信号类型为AI或DI，并生成相应的通道数据帧以传输至DCS主控制器。可见，本申请将AI通道与DI通道集成为一种输入型IO模块，该IO模块既可以接入模拟量电流信号，又可以接入数字量电压信号，从而增加了系统硬件配置的灵活性，增强系统的可维护性，减少系统组建成本及维护管理成本。此外，本申请还提供了一种DCS系统，其技术效果与上述IO模块的技术效果相对应。

技术领域

本申请涉及数字电路技术领域，特别涉及一种复用AI通道和DI通道的IO模块及DCS系统。

背景技术

目前，DCS系统(Distributed Control System，分布式控制系统)的IO通道是以IO模块的形式接入系统，一个IO模块一般由8或16个同类型IO通道构成，如AI(Analog Input，模拟量输入)通道、DI(Digtial Input，数字量输入)通道、AO(Analog Out，模拟量输出)通道、DO(Digtial Out，数字量输出)。由于不同通道类型的IO模块不能相互替代，随着DCS系统规模越来越大，系统所容纳的IO通道也越来越多，需要的IO模块数量也越来越多，导致系统成本较高，且不便于DCS系统的组建或后期DCS维护管理。

可见，如何避免由于不同通道类型的IO模块不能相互替代，导致系统成本高且不便于维护的缺陷，是亟待本领域技术人员解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种用于DCS系统的复用AI通道和DI通道的IO模块，用以解决由于不同通道类型的IO模块不能相互替代，导致系统成本高且不便于维护的问题。其具体方案如下：

为解决上述问题，本申请提供了一种复用AI通道和DI通道的IO模块，包括：控制芯片、ADC芯片、采样电阻、稳压二极管、限流电阻；其中，所述限流电阻与信号输入端电连接；所述稳压二极管的负极与所述限流电阻电连接，所述稳压二极管的正极接地；所述采样电阻、所述ADC芯片均与所述稳压二极管并联；所述控制芯片一端与所述ADC芯片电连接，另一端接地；

当所述信号输入端输入模拟量电流信号或者数字量电压信号时，所述ADC芯片采集所述采样电阻上的电压信号，并对所述电压信号进行量化编码，得到数字编码；所述控制芯片用于根据所述数字编码所落入的码值范围，确定当前通道输入信号类型为AI或DI，并生成相应的通道数据帧以传输至DCS主控制器。

优选的，所述控制芯片用于：若所述数字编码落入第一码值范围或第二码值范围，则确定当前通道输入信号类型为DI；若所述数字编码落入第三码值范围，则确定当前通道输入信号类型为AI；

其中，所述第一码值范围为根据被击穿的稳压二极管的钳位电压值和所述ADC芯片的位数确定的，所述第二码值范围为根据未被击穿的稳压二极管的电压值和所述ADC芯片的位数确定的，所述第三码值范围为根据所述模拟量电流信号的电流值范围和所述ADC芯片的位数确定的。

优选的，所述ADC芯片的位数为13。

优选的，所述通道数据帧包括AI数据、DI数据和通道信号类型数据。

优选的，所述控制芯片用于：

若所述数字编码落入第一码值范围，则确定当前通道输入信号类型为DI，将高电平标志数据作为DI数据放入所述通道数据帧中，并将DI标志数据作为通道信号类型数据放入所述通道数据帧中；

若所述数字编码落入第二码值范围内，则确定当前通道输入信号类型为DI，将低电平标志数据作为DI数据放入所述通道数据帧中，并将DI标志数据作为通道信号类型数据放入所述通道数据帧中；