專利名稱：一種可編程邏輯控制器通信接口裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信技術領域，具體涉及一種可編程邏輯控制器通信接口 裝置。
背景技術：
隨著工業自動化程度的不斷提高，PLC (Programmable Logic Controllers, 可編程邏輯控制器)得到了越來越廣泛的運用，PLC是一種為工業應用環境而設 計的數字運算操作的電子系統，其采用了可編程的存儲器來存儲需執行的邏輯 運算、順序控制、計數、定時等相關指令，且通過數字或模擬的1/0接口來控 制各種類型的機械生產過程。
現有技術中的PLC系列產品與相應的工業自動控制領域的相應外圍設備 (MODEM (調制解調器)、工業儀表，人機界面)之間一般通過RS485物理接口 相連接，有些同時也提供RS232物理接口。
由于RS-485接收器差分輸入端對"地"的共模電壓允許在-7到+12V范圍， 超過此范圍的瞬態過電壓可能會損壞器件。引起瞬態過電壓的來源通常是雷電、 靜電放電、電源系統開關干擾等，例如人體接觸芯片的引腳而產生靜電放電， 其電壓可以高達數十千伏，可以使工作中的器件產生閉鎖而不能運行或使器件 受損；當通信線路較長或有室外架空線時，雷電必然會在線路上造成過電壓， 雷電感應在RS-485傳輸線上引起的瞬變干擾，其能量往往是巨大的可在瞬間燒 毀連接在傳輸線上的全部器件。對于由于熱插拔或因應用環境引起的瞬態浪涌 沖擊大電流，對于出現的瞬態過電流也會對對裝置造成很大的損壞。
在現有技術中PLC的接口 RS485通訊接口或RS232通訊4妄口對于出現的瞬 態過電壓和瞬態過電流帶來的危險，但大多未采取保護措施或取保護措施遠遠 不夠，如圖1所示，是現有技術的一種通信接口裝置的一種電路結構圖，在使 用時常常會出現R1或R2被燒斷，Zl、 Z1和SN75176完好或SN75176損壞，Rl、 R2和Zl、 Z2完好或Zl或Z2、 SN75176損壞，Rl和R2完好等情況，從而使設 備不能正常使用，這也使得通信接口裝置使用起來不安全。
實用新型內容
有鑒于此，本實用新型的要解決的技術問題是克服所述現有技術存在的不 足，提供一種可編程邏輯控制器通信接口裝置，在基于可編程邏輯控制器的串 行通訊接口前提下，實現對通信接口裝置的保護，達到安全可靠的通信。
為解決上述技術問題,本實用新型提供一種可編程邏輯控制器通信接口裝
置，包括
通用異步收發器與通信物理接口之間通過信號線串連的電平轉換單元，電 平轉換單元與所述通信物理接口之間通過信號線串連有通信接口保護單元。
進一步地，所述通用異步收發器，通過信號線連接于所述電平轉換單元， 用于在接收和發送數據時，實現數據的串并轉換。
進一步地，所述電平轉換單元，通過信號線連接于所述通用異步收發器及 所述通信接口保護單元，用于在發送和接收數據時，對數據進行電平轉換。
進一步地，所述電平轉換單元為RS485電平轉換單元。
進一步地，所述電平轉換單元為RS232電平轉換單元。
進一步地，所述通信接口保護單元，通過信號線連接于所述電平轉換單元 及所述通信物理接口 ，用于在發送和接收數據時對通信接口裝置進行保護。
進一步地，所述通信接口保護單元還包括
瞬態過電壓保護單元，用于在發送和接收數據時，針對通信接口裝置出現 的瞬態高電壓保護通信接口裝置；
瞬態過電流保護單元，用于在發送和接收數據時，針對通信接口裝置出現 的瞬態大電流保護通信接口裝置。
進一步地所述通信物理接口，通過信號線連接于通信接口保護單元，用于 在發送和接收數據時，實現與對端設備的通信連接。
本實用新型作用在于利用在電平轉換單元與所述通信物理接口之間通過信 號線串連有通信接口保護單元，包括一個瞬態過電壓保護單元及一個瞬態過電 流保護單元，在基于可編程邏輯控制器的串行通訊接口前提下，實現對通信接 口裝置的保護，達到安全可靠的通信。
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圖1是目前現有技術的一種通信接口裝置的一種電路結構圖； 圖2是本實用新型的一種可編程邏輯控制器的結構示意圖； 圖3是本實用新型的通信接口裝置的實施例結構示意圖； 圖4是本實用新型的通信接口保護單元的一種電路結構圖； 圖5是本實用新型通信接口裝置的一種電路結構圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的技術方案及優點更加清楚明白，在以下優選實施例將 配合參考圖對本實用新型進行詳細描述。
如圖2所示，是本實用新型的一種可編程邏輯控制器的結構示意圖。所述 可編程邏輯控制器包括處理器1和通信接口及保護裝置2，所述通信接口裝置及 保護裝置2用于向與可編程邏輯控制器連接的對端發送數據并從所述對端接收 數據。通過所述通信接口裝置2，可達到安全可靠的通信。以下對所述通信接口 裝置2進行相應描述。
如圖3所示，是本實用新型的通信接口保護裝置的實施例結構示意圖。所 述通信接口裝置包括通用異步收發器20、電平轉換單元21、通信接口保護單元 22、通信物理接口 23,其中
通用異步收發器20,通過信號線與處理器1相連，主要用于實現數據的串 并轉換，與現有技術中的結構以及功能類似，在此不予贅述。
電平轉換單元21，用于在發送數據時，對來自所述異步收發器20的TTL電 平數據信號進行電平轉換，生成串口通信模式下的數據信號；在接收數據時， 對來自通信物理接口 23通過通信接口保護單元22的串口通信;漠式下的數據信 號進行數據轉換，生成TTL電平數據信號。其中電平轉換單元21可以是RS485 電平轉換單元也可以是RS232電平轉換單元。
其中如果電平轉換單元21為RS485電平轉換單元，用于在發送數據時，對 來自所述異步收發器20的TTL電平數據信號進行電平轉換，生成RS485串口通 信模式下的數據信號；在接收數據時，對來自通信物理接口 23通過通信接口保 護單元22的RS485串口通信模式下的數據信號進行數據轉換，生成TTL電平數 據信號。
其中如果電平轉換單元21為RS232電平轉換單元，用于在發送數據時，對
來自所述異步收發器20的TTL電平翁:據信號進^f亍電平轉換，生成RS232串口通 信模式下的數據信號；在接收數據時，對來自通信物理接口 23通過通信接口保 護單元22的RS232串口通信模式下的數據信號進行數據轉換，生成TTL電平數 據信號。
所述RS485電平轉換單元和RS232電平轉換單元的功能與結構與現有技術 是相同或類似的，在此不再贅述。
通信接口保護單元22,用于所述通信接口裝置2在發送和接收數據時，實 現對通信接口裝置的保護。
具體實現時，所述通信接口保護單元22包括
瞬態過電壓保護單元221，用于在發送和接收數據時，針對通信接口裝置2 出現的瞬態高電壓保護通信接口裝置2。
瞬態過電流保護單元222,用于在發送和接收數據時，針對通信接口裝置2 出現的瞬態大電流保護通信接口裝置2。
此處，具體實施時，所述瞬態過電壓保護單元221用于在發送和接收數據 時由于熱插拔或因應用環境引起的瞬態過電壓，流過串連的瞬態過電壓保護單 元221和瞬態過電流保護單元222時，該瞬態過電壓保護單元221起作用保護 通信接口裝置。所述瞬態過電流保護單元222用于由于熱插拔或因應用環境引 起的瞬態受到浪涌沖擊時引起大電流，流過串連的瞬態過電壓保護單元221和 瞬態過電流保護單元222時，該瞬態過電流保護單元222起作用保護通信接口 裝置。以上具體的保護方式，僅僅是一種具體的實現方式，例如還可以只有瞬 態過電壓保護單元221或只有瞬態過電流保護單元222。在本實用新型的思想下， 其他相同或類似的保護方式以及實施方式都應當屬于本實用新型所要求的保護 范圍內。
通信物理接口 23,用于實現與對端設備的通信連接。 如圖4所示，為本實用新型的通信接口保護單元的一種電路結構圖。 如圖所示，該電路主要包括與電平轉換單元相連的瞬態過電壓保護單元Dl, 與通信物理接口相連的瞬態過電流保護單元F。其中瞬態過電壓保護單元Dl與 瞬態過電流保護單元F相互連接，當發送數據時，數據信號由瞬態過電壓保護 單元D1流入經過瞬態過電流保護單元F流出，在接收數據時，數據信號由瞬態 過電流保護單元F流入經過瞬態過電壓保護單元Dl流出。
此處，所述瞬態過電壓保護單元Dl在發送/接收數據時，由于熱插拔或因
應用環境的等引起的瞬態過電壓能量沖擊時能極快地將其兩端的阻抗降低，通 過將能量吸收掉從而把其兩端間的電壓箝制在其標稱值上，保護后端元件。
此處，所述瞬態過電流保護單元F在發送/接收數據時，由于熱插拔或因應 用環境等引起的瞬態受到浪涌沖擊時，大電流流過瞬態過電流保護單元F，瞬態 過電流保護單元F的電阻值將驟然增大，使浪涌電流迅速減小，保護后端元件。
如圖5所示，為本實用新型通信接口裝置的一種電路結構圖。
如圖所示，該電路主要包括了 RS485電平轉換單元芯片SN65LBC184D, DB9 系列D型連接器，用作通信接口保護單元的Low Capacitance TVS LC03-6與PTC 1812L014F,以及相應的一些電阻、電容等器。TXDTTL為通用異步收發器(圖中 未示出)的串行輸出端，RXDTTL為通用異步收發器的串行輸入端，RTSTLL為使 能控制端，可通過輸出使能信號初始化通信接口中各個模塊。下面結合數據發 送和接收過程對該電^各進行詳細說明
發送數據時，RTSTTL輸出使能信號(低電平有效)，初使化各個電路模塊(既 使各個電路模塊進入工作狀態)；TXDTTL輸出端將來自于異步收發單元的TTL電 平凄t據傳輸至RS485電平轉換單元Ul的4腳然后轉變成RS485的差分電平信號 經U1的6， 7腳輸出分別與通信接口保護單元的瞬態過電壓保護單元D1的8， 5 腳連接，經過瞬態過電壓保護單元Dl的1， 4腳與通信接口保護單元的瞬態過 電流保護單元F的Fl， F2連接再連接通信物理接口 D型連接器Jl的3腳和8 腳輸出。當數據傳輸時，由于熱插拔或因應用環境的等引起的瞬態過電壓在流 經瞬態過電壓保護單元D1時，瞬態過電壓保護單元D1的LC03-6用于由于熱插 拔或因應用環境引起的瞬態過電壓能量沖擊時能極快地將其兩端的阻抗降低， 通過將2000W以內的能量吸收掉從而使其兩端間的電壓箝制在其標稱值上，保 護通信接口裝置；當數據傳輸時，由于熱插拔或因應用環境的等引起的瞬態過 電流在流經瞬態過電流保護單元F時，瞬態過電流保護單元F的1812L014F用于 由于熱插拔或因應用環境引起的瞬態過電流，浪涌沖擊時，大電流流過瞬態過 電流保護單元F，當瞬態過電流大于140mA時瞬態過電流保護單元F的電阻值將 驟然增大到4000歐，使浪涌電流迅速減小，保護通信接口裝置。
相應地，接收數據時，當所述通信物理接口 D型連接器Jl所接收到的數據 為RS485串口差分電平凄t據，則通過通信物理接口 D型連接器Jl的3腳和8腳
將所述數據傳輸經過通信接口保護單元的瞬態過電流保護單元F的Fl, F2傳輸 至通信接口保護單元的瞬態過電壓保護單元Dl的1， 4腳再經保護單元的瞬態 過電壓保護單元Dl的8， 6腳傳到在RS485電平轉換電路的SN65LBC184D的6, 7腳，RS485電平轉換單元的SN65LBC184D對其進行電平轉換生成TTL電平信號 數據，并將生成的TTL電平信號經RS485電平轉換單元Ul的1腳傳輸至通用異 步收發器的RXD端，當數據傳輸時，由于熱插拔或因應用環境的等引起的瞬態 過電壓在流經瞬態過電壓保護單元Dl時，瞬態過電壓保護單元Dl的LC03-6用 于由于熱插拔或因應用環境引起的瞬態過電壓能量沖擊時能極快地將其兩端的 阻抗降低，通過將2000W以內的能量吸收掉從而使其兩端間的電壓箝制在其標 稱值上，保護通信接口裝置；當數據傳輸時，由于熱插拔或因應用環境的等引 起的瞬態過電流在流經瞬態過電流保護單元F時，瞬態過電流保護單元F的 1812L014F用于由于熱插拔或因應用環境引起的瞬態過電流，浪涌沖擊時，大電 流流過瞬態過電流保護單元F,當瞬態過電流大于140mA時瞬態過電流保護單元 F的電阻值將驟然增大到4000歐，使浪涌電流迅速減小，保護通信接口裝置。
以上所述僅是本實用新型的優選實施例，應當指出，對于本技術領域的普 通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和 潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1、一種可編程邏輯控制器通信接口裝置，所述裝置包括在通用異步收發器與通信物理接口之間通過信號線串連的電平轉換單元，其特征在于，還包括:在所述電平轉換單元與所述通信物理接口之間通過信號線串連有通信接口保護單元。
2、 如權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述通用異步收發器，通過信 號線連接于所述電平轉換單元，用于在接收和發送數據時，實現數據的串并轉 換。
3、 如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述電平轉換單元，通過信號 線連接于所述通用異步收發器及所述通信接口保護單元，用于在發送和接收數 據時，對數據進行電平轉換。
4、 如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述電平轉換單元為RS485電 平轉換單元。
5、 如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述電平轉換單元為RS232電 平轉換單元。
6、 如權利要求1至5任意一項所述的裝置，其特征在于，所述通信接口保 護單元，通過信號線連接于所述電平轉換單元及所述通信物理接口，用于在發 送和接收數據時對通信接口裝置進行保護。
7、 如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述通信接口保護單元還包括 瞬態過電壓保護單元，用于在發送和接收數據時，針對通信接口裝置出現的瞬態高電壓保護通信接口裝置；瞬態過電流保護單元，用于在發送和接收數據時，針對通信接口裝置出現 的瞬態大電流保護通信接口裝置。
8、如權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述通信物理接口，通過信號 線連接于通信接口保護單元，用于在發送和接收數據時，實現與對端設備的通 信連接。
專利摘要本實用新型提供了一種可編程邏輯控制器通信接口保護裝置，所述裝置包括通用異步收發器、電平轉換單元，及通信物理接口；所述電平轉換單元與所述通信物理接口之間通過信號線串連有通信接口保護單元；所述通信接口保護單元還包括瞬態過電壓保護單元，瞬態過電流保護單元；當編程邏輯控制器通信接口在發送和接收數據時，針對出現的瞬態高電壓及瞬態大電流時，利用所述通信接口保護單元達到保護通信接口的目的。
文檔編號H02H3/08GK201204612SQ200820094118
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月20日 優先權日2008年5月20日
發明者王志紅 申請人:深圳市合信自動化技術有限公司