[实用新型]一种可热插拔的高精度模拟量输入模块

说明书

技术领域

本实用新型一种可热插拔的高精度模拟量输入模块，属于高精度模拟量输入装置技术领域。 

背景技术

热插拔是指将一个非上电的电路板嵌入到一个上电运行的系统中，这个过程具有潜在的危险性，有可能对系统或嵌入式主板造成永久损坏，导致数据丢失或使任意瞬态系统混乱。 

在背板式控制装置中，背板上各个模块之间功能独立，一个模块的插入或者拔出会引起整个装置的断电或者重新上电，造成系统控制功能的中断，对生产和安全带来隐患；同时，在我国应用于工业过程自动化领域控制设备中，模拟信号的采集电路，由于电路设计简单，而采集现场又存在信号干扰大的特点，造成目前的模拟量输入模块输入信号失真、测量数据不准确，给控制系统的整体控制造成极大影响；随着控制系统性能要求的不断提高，也对模拟量输入模块的采集精度提出了更高的要求。 

实用新型内容

本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种对信号采集准确且带热插拔保护功能的PLC模拟量输入模块。 

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种可热插拔的高精度模拟量输入模块，包括：热插拔电源模块、MCU单元、模拟量输入单元、通讯单元和人机交互单元；所述MCU单元的电源端口与热插拔电源模块的电源输出端相连，所述模拟量输入单元的输出端与MCU单元的信号输入端相连，所述MCU单元的通讯端口连接有通讯单元，MCU单元连接有人机交互单元； 

所述热插拔电源模块包括有限流保护模块、过压保护模块、热插拔控制器模块、滤波处理模块和电源转换模块，限流保护模块的输出端依次串接过压保护模块、热插拔控制器模块和滤波处理模块后与电源转换模块的输入端相连，所述电源转换模块的输出端为热插拔电源模块的电源输出端。

所述模拟量输入单元包括：差分处理电路、开关切换电路、信号处理电路和A/D转换电路，所述差分处理电路的输入端为模拟量输入单元的输入端，差分处理电路的输出端依次串接开关切换电路、信号处理电路后与A/D转换电路的输入端相连，所述A/D转换电路的输出端为模拟量输入单元的输出端。 

所述电源转换模块的电源输出端包括不同电压等级的多个电源输出端口。 

所述通讯单元包括：隔离CAN总线、USB总线、隔离RS232总线和隔离RS485总线。 

本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果： 

一、本实用新型通过在高精度模拟量输入模块中采用热插拔电源控制技术，达到了带电状态下不间断控制，实现了高精度模拟量输入模块的热插拔保护功能；

二、本实用新型中的通讯单元采用完全电气隔离方式，提高了装置使用的安全性和抗干扰性；

三、本实用新型中模拟量输入单元采用16bit分辨率芯片，型号为AD7689的模数转换器进行AD转换，同时采用差分方式处理模拟量，抑制现场的共模干扰信号，提高了模拟信号的采集和转换精度；

四、本实用新型中的模拟量输入模块采用多层PCB设计，抗干扰性能高，且具有功能扩展特性，在不改变硬件平台结构的基础上，能够实现不同的控制策略。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明： 

图1为本实用新型的电路结构示意图；

图中：1为热插拔电源模块、2为MCU单元、3为模拟量输入单元、4为通讯单元、5为人机交互单元、6为限流保护模块、7为过压保护模块、8为热插拔控制器模块、9为滤波处理模块、10为电源转换模块、11为差分处理电路、12为开关切换电路、13为信号处理电路、14为A/D转换电路。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一种可热插拔的高精度模拟量输入模块，包括：热插拔电源模块1、MCU单元2、模拟量输入单元3、通讯单元4和人机交互单元5；所述MCU单元2的电源端口与热插拔电源模块1的电源输出端相连，所述数字量输入单元3的输出端与MCU单元2的信号输入端相连，所述MCU单元2的通讯端口连接有通讯单元4，所述通讯单元4包括：隔离CAN总线、USB总线、隔离RS232总线和隔离RS485总线；MCU单元2连接有人机交互单元5；