一種dcs控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路的制作方法
【專利摘要】本發明涉及通訊電路【技術領域】，公開了一種DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路，用于實現第一CPU芯片IC1和第二CPU芯片IC4之間的數據交換，所述光通訊電路包括第一收發器IC2和第二收發器IC3，且所述第一收發器IC2和第二收發器IC3的結構一致，均包括信號接收電路、信號發送電路及與信號接收電路、信號發送電路連接的邏輯控制器。本發明通過增加光收發電路，使功能模塊與功能模塊之間，功能模塊與控制器之間及控制器與控制器之間的數據實現無插接件的傳輸，確保通訊的質量，消除電磁干擾，延長使用壽命，提高了通訊速率，實現了通訊模塊的熱拔插，有效保證了DCS控制系統的運行質量，極大降低了控制的風險。
【專利說明】一種DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及通訊電路【技術領域】，更具體地說，特別涉及一種DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路。
【背景技術】
[0002]隨著自動化技術在各領域的不斷拓展，用戶對于DCS系統的穩定性及適用性也在不斷提聞。
[0003]在傳統的DCS系統中，功能模塊與控制器、功能模塊與功能模塊、控制器與控制器之間均采用串行總線通訊的方式，在硬件上均采用插接件進行連接，由于插件間存在接觸電阻，使用年限越長，可靠性就越差；另外，系統中的數據由于采用有線傳輸方式，無法完全避免電磁的干擾，在強電磁干擾的環境下，數據傳輸易造成紊亂。
[0004]同時由于采用的是有線連接的方式，帶電拔插時可能造成DCS控制系統中功能模塊或控制器的損壞，所以，在傳統的DCS系統中一般主張斷電更換功能模塊及控制器，以規避DCS系統的控制風險，同時，整個操作過程也較為繁瑣。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路。
[0006]為了解決以上提出的問題，本發明采用的技術方案為:一種DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路，用于實現第一 CPU芯片ICl和第二 CPU芯片IC4之間的數據交換，所述光通訊電路包括第一收發器IC2和第二收發器IC3，且所述第一收發器IC2和第二收發器IC3的結構一致，均包括信號接收電路、信號發送電路及與信號接收電路、信號發送電路連接的邏輯控制器。
[0007]根據本發明的一優選實施例:所述信號接收電路包括依次連接的光接收管Dl、放大電路、比較電路、三態驅動電路和數據接收引腳RXD，且所述邏輯控制器還與放大電路的控制端、比較電路的控制及三態驅動電路的控制端連接。
[0008]根據本發明的一優選實施例:所述信號發送電路包括數據發送引腳TXD、驅動電路和光發射管D2，所述數據發送引腳RXD通過邏輯控制器后與驅動電路連接，所述驅動電路與光發射管D2連接。
[0009]根據本發明的一優選實施例:還包括第一封裝線和第二封裝線，所述數據接收引腳RXD和數據發送引腳TXD均設于第一封裝線上，所述第一封裝線上還設有收發器工作電源正極VCC1，發射極電源正極VCC2、邏輯控制引腳SD和收發器工作電源負極GND，所述收發器工作電源正極VCCl和收發器工作電源負極GND與外部電源連接，所述發射極電源正極VCC2與光發射管D2連接；所述邏輯控制引腳SD與邏輯控制器連接，且在所述邏輯控制引腳SD輸入高電平時，所述邏輯控制器控制放大電路、比較電路、三態驅動電路和驅動電路停止工作，所述第一收發器IC2和第二收發器IC3處于休眠模式；在所述邏輯控制引腳SD輸入低電平時，所述邏輯控制器控制放大電路、比較電路、三態驅動電路和驅動電路工作，所述第一收發器IC2和第二收發器IC3處于工作模式；所述光接收管Dl安裝于第二封裝線上，所述光發射管D2的一端安裝在第二封裝線上并與驅動電路連接，另一端與第一封裝線上的發射極電源正極VCC2連接。
[0010]根據本發明的一優選實施例:所述收發器工作電源正極VCCl和發射極電源正極VCC2均與+3.3V電源連接，所述收發器工作電源負極GND和-3.3V電源連接。
[0011]根據本發明的一優選實施例:所述第一收發器IC2中的邏輯控制引腳SD、數據接收引腳RXD和數據發送引腳TXD分別與第一 CPU芯片ICl中的PB7引腳、RXD引腳和TXD引腳連接；所述第二收發器IC3中的邏輯控制引腳SD、數據接收引腳RXD和數據發送引腳TXD分別與第二收發器IC3中的PB7引腳、RXD引腳和TXD引腳連接。
[0012]根據本發明的一優選實施例:所述光接收管Dl和光發射管D2中的光介質為紅外光、激光或可見光。
[0013]根據本發明的一優選實施例:所述第一 CPU芯片ICl為DCS控制系統中功能模塊或控制器的CPU芯片，所述第二 CPU芯片IC4為DCS控制系統中功能模塊或控制器的CPU
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[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:本發明通過增加光收發電路，使功能模塊與功能模塊之間，功能模塊與控制器之間及控制器與控制器之間的數據實現無插接件的傳輸，確保通訊的質量，消除電磁干擾，延長使用壽命，提高了通訊速率，實現了功能模塊的熱拔插，有效保證了 DCS控制系統的運行質量，極大降低了控制的風險。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發明的DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路的電路圖。
[0017]圖2為本發明的DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路中第一收發器和第二收發器的電路圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0019]參閱圖1和圖2所示，本發明提供一種DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路，用于實現第一 CPU芯片ICl和第二 CPU芯片IC4之間的數據交換，所述光通訊電路包括第一收發器IC2和第二收發器IC3，且所述第一收發器IC2和第二收發器IC3的結構一致，均包括信號接收電路、信號發送電路及與信號接收電路、信號發送電路連接的邏輯控制器3。
[0020]本發明中第一收發器IC2和第二收發器IC3采用固定的4Mbit的速率進行數據的傳輸，且第一收發器IC2和第二收發器IC3能實現雙向收發數據的目的。
[0021]參閱圖2所示，本發明中的信號接收電路包括依次連接的光接收管D1、放大電路1、比較電路2、三態驅動電路4和數據接收引腳RXD，且所述邏輯控制器3還與放大電路I的控制端、比較電路2的控制及三態驅動電路4的控制端連接。
[0022]信號接收電路的工作原理為:光接收管Dl將接收來的光信號經放大電路1、比較電路2后，由三態驅動電路4輸出標準的CMOS電平至數據接收引腳RXD，傳送至第二 CPU芯片IC4，完成信號接收。
[0023]本發明中的信號發送電路包括數據發送弓I腳TXD、驅動電路5和光發射管D2，所述的數據發送引腳RXD通過邏輯控制器3后與驅動電路5連接，所述的驅動電路5與光發射管D2連接。
[0024]信號發送電路的原理為:數據發送引腳TXD將來自第二 CPU芯片IC4的信號，經邏輯控制器3選通后，再經控制驅動電路5輸出，驅動光發射管D2完成信號發送。
[0025]一般的光耦器件指同一個信號在同一個器件內部完成發射和接收，無可見的隔離空間。而本發明中采用的第一收發器IC2和第二收發器IC3中的同一個信號必須由兩個獨立的器件才能完成發射和接收，有可見的物理隔離空間。
[0026]具體的，本發明還包括第一封裝線6和第二封裝線7，其中數據接收引腳RXD和數據發送引腳TXD均設于第一封裝線6上，第一封裝線6上還設有收發器工作電源正極VCCl，發射極電源正極VCC2、邏輯控制引腳SD和收發器工作電源負極GND，收發器工作電源正極VCCl和收發器工作電源負極GND與外部電源連接，發射極電源正極VCC2與光發射管D2連接；邏輯控制引腳SD與邏輯控制器3連接，且在邏輯控制引腳SD輸入高電平時，邏輯控制器3控制放大電路1、比較電路2、三態驅動電路4和驅動電路5停止工作，第一收發器IC2和第二收發器IC3處于休眠模式；在邏輯控制引腳SD輸入低電平時，邏輯控制器3控制放大電路1、比較電路2、三態驅動電路4和驅動電路5工作，第一收發器IC2和第二收發器IC3處于工作模式；光接收管Dl安裝于第二封裝線7上，光發射管D2的一端安裝在第二封裝線7上并與驅動電路5連接，另一端與第一封裝線6上的發射極電源正極VCC2連接。
[0027]具體的，收發器工作電源正極VCCl和發射極電源正極VCC2均與+3.3V電源連接，收發器工作電源負極GND和-3.3V電源連接。
[0028]在本發明中，第一收發器IC2中的邏輯控制引腳SD、數據接收引腳RXD和數據發送引腳TXD分別與第一 CPU芯片ICl中的PB7引腳、RXD引腳和TXD引腳連接；第二收發器IC3中的邏輯控制引腳SD、數據接收引腳RXD和數據發送引腳TXD分別與第二收發器IC3中的PB7引腳、RXD引腳和TXD引腳連接。
[0029]作為優選，本發明中的光接收管Dl和光發射管D2中的光介質為紅外光、激光或可見光等光介質。
[0030]本發明中的第一 CPU芯片ICl為DCS控制系統中功能模塊或控制器的CPU芯片，第二 CPU芯片IC4為DCS控制系統中功能模塊或控制器的CPU芯片，即本發明的光通訊電路可以為DCS控制系統中的功能模塊與功能模塊之間，功能模塊與控制器之間以及控制器與控制器之間實現無插接件的連接。
[0031]當第一CPU芯片ICl為功能模塊時，第二 CPU芯片IC4為控制器時，功能模塊的數據發送過程為:功能模塊內的第一 CPU芯片ICl直接將通訊數據傳送給第一收發器IC2的TXD端，通過光耦合，控制器的第二收發器IC3的RXD端接收數據，同步將相關數據傳送給控制器的第二 CPU芯片IC4，實現功能模塊的數據發送，控制器的同步接收功能。而功能模塊的數據接收過程為:控制器內的第二 CPU芯片IC4將數據傳送給第二收發器IC3的TXD端，通過光耦合，控制器的第一收發器IC2的RXD端接收數據，同步將相關數據傳送給功能模塊的第一 CPU芯片ICl，實現控制器數據發送，功能模塊的同步接收功能。
[0032]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路，用于實現第一 CPU芯片ICl和第二 CPU芯片IC4之間的數據交換，其特征在于:所述光通訊電路包括第一收發器IC2和第二收發器IC3，且所述第一收發器IC2和第二收發器IC3的結構一致，均包括信號接收電路、信號發送電路及與信號接收電路、信號發送電路連接的邏輯控制器(3)。
2.根據權利要求1所述的DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路，其特征在于:所述信號接收電路包括依次連接的光接收管D1、放大電路(I)、比較電路(2)、三態驅動電路(4)和數據接收引腳RXD，且所述邏輯控制器(3)還與放大電路(I)的控制端、比較電路(2)的控制及三態驅動電路(4)的控制端連接。
3.根據權利要求2所述的DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路，其特征在于:所述信號發送電路包括數據發送引腳TXD、驅動電路(5)和光發射管D2，所述數據發送引腳RXD通過邏輯控制器(3)后與驅動電路(5)連接，所述驅動電路(5)與光發射管D2連接。
4.根據權利要求3所述的DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路，其特征在于:還包括第一封裝線(6)和第二封裝線(7)，所述數據接收引腳RXD和數據發送引腳TXD均設于第一封裝線(6)上，所述第一封裝線(6)上還設有收發器工作電源正極VCC1，發射極電源正極VCC2、邏輯控制引腳SD和收發器工作電源負極GND，所述收發器工作電源正極VCCl和收發器工作電源負極GND與外部電源連接，所述發射極電源正極VCC2與光發射管D2連接；所述邏輯控制引腳SD與邏輯控制器(3)連接，且在所述邏輯控制引腳SD輸入高電平時，所述邏輯控制器⑶控制放大電路(I)、比較電路(2)、三態驅動電路⑷和驅動電路(5)停止工作，所述第一收發器IC2和第二收發器IC3處于休眠模式；在所述邏輯控制引腳SD輸入低電平時，所述邏輯控制器(3)控制放大電路(I)、比較電路(2)、三態驅動電路(4)和驅動電路(5)工作，所述第一收發器IC2和第二收發器IC3處于工作模式；所述光接收管Dl安裝于第二封裝線(7)上，所述光發射管D2的一端安裝在第二封裝線(7)上并與驅動電路(5)連接，另一端與第一封裝線(6)上的發射極電源正極VCC2連接。
5.根據權利要求3所述的DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路，其特征在于:所述收發器工作電源正極VCCl和發射極電源正極VCC2均與+3.3V電源連接，所述收發器工作電源負極GND和-3.3V電源連接。
6.根據權利要求3所述的DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路，其特征在于:所述第一收發器IC2中的邏輯控制引腳SD、數據接收引腳RXD和數據發送引腳TXD分別與第一 CPU芯片ICl中的PB7引腳、RXD引腳和TXD引腳連接；所述第二收發器IC3中的邏輯控制引腳SD、數據接收引腳RXD和數據發送引腳TXD分別與第二收發器IC3中的PB7引腳、RXD引腳和TXD引腳連接。
7.根據權利要求3所述的DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路，其特征在于:所述光接收管Dl和光發射管D2中的光介質為紅外光、激光或可見光。
8.根據權利要求1至7任意一項所述的DCS控制系統中功能模塊及控制器的光通訊電路，其特征在于:所述第一 CPU芯片ICl為DCS控制系統中功能模塊或控制器的CPU芯片，所述第二 CPU芯片IC4為DCS控制系統中功能模塊或控制器的CPU芯片。
【文檔編號】G05B19/042GK104035368SQ201410287235
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】蔣明剛 申請人:湖南三箭自控科技有限公司