CN205862166U - 多功能通用控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能通用控制器，包括数字量输入模块、数字量输出模块、高速脉冲输入模块、PWM脉冲信号输出模块、CPU和用以为该控制器整体供电的电源模块，所述数字量输入模块、所述数字量输出模块、所述高速脉冲输入模块、所述PWM脉冲信号输出模块和所述电源模块均与所述CPU电性连接，所述数字量输入模块、所述数字量输出模块、所述高速脉冲输入模块均经由光电耦合器与所述CPU电性连接，所述高速脉冲输入模块用以与编码器电性连接，所述PWM脉冲信号输出模块与伺服电机电性连接。本实用新型能够实现电信号的隔离和过滤的作用，增加了***的抗干扰能力，同时其还可直接对伺服电机进行速度、行程、方向等控制，来满足各种生产工艺要求。

Description

多功能通用控制器

技术领域

本实用新型涉及控制设备技术领域，尤其是涉及一种多功能通用控制器。

背景技术

通用控制器是针对各种应用场合而开发的混合型控制模块，可广泛应用于水利、电力、交通、石油、化工等各行业中。现有的通用控制器普遍存在如下几个缺点：1、信号采集精度低，易受现场电磁等干扰，大大降低了模拟信号采集的精度；2、不能直接对伺服电机进行速度、行程等进行控制，须额外增加变频器等装置，操作不便，同时增加制作成本。

实用新型内容

基于此，本实用新型在于克服现有技术的缺陷，提供一种多功能通用控制器，其能够实现电信号的隔离和过滤的作用，增加了***的抗干扰能力，同时其还可直接对伺服电机进行速度、行程、方向等控制，来满足各种生产工艺要求。

其技术方案如下：

一种多功能通用控制器，包括数字量输入模块、数字量输出模块、高速脉冲输入模块、PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉冲信号输出模块、CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)和用以为该控制器整体供电的电源模块，所述数字量输入模块、所述数字量输出模块、所述高速脉冲输入模块、所述PWM脉冲信号输出模块和所述电源模块均与所述CPU电性连接，所述数字量输入模块、所述数字量输出模块、所述高速脉冲输入模块均经由光电耦合器与所述CPU电性连接，所述高速脉冲输入模块用以与编码器电性连接，所述PWM脉冲信号输出模块与伺服电机电性连接。

在其中一个实施例中，还包括输出软启动模块，所述输出软启动模块用以延迟所述数字量输出模块和所述PWM脉冲信号输出模块的通电时间。

在其中一个实施例中，还包括与所述CPU电性连接的掉电检测模块，所述掉电检测模块用以检测该控制器内掉电情况，并将掉电信号发送至CPU。

在其中一个实施例中，还包括与所述CPU电性连接的存储模块，所述存储模块用以在CPU检测到掉电信号时将***数据存储。

在其中一个实施例中，所述存储模块为EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，带电可擦可编程只读存储器)。

在其中一个实施例中，还包括通讯接口模块，所述CPU通过所述通讯接口模块与上位机电性连接。

在其中一个实施例中，所述通讯接口模块为RS-485。

在其中一个实施例中，所述CPU为ARM(Advanced RISC Machines，高级精简指令集处理器)芯片。

下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：

本实用新型所述的多功能通用控制器，其数字输入模块以及数字输出模块均经由光电耦合器与CPU连接，使得控制器外部电路与内部电路之间没有了电的直接联系，而是通过光电耦合进行信号传递，能够实现电信号的隔离和过滤，增加了***的抗干扰能力。同时其高速脉冲输入模块也利用高速光耦来实现外部编码器与CPU之间电信号中断，采用光信号传递来进行高速脉冲信号的输入。此外，本实用新型还设有PWM脉冲信号输出模块，通过CPU选择、电路优化设计等方法，使得脉冲周期在一定范围内连续可调，并采用互补输出的高速脉冲输出功能，用以输出周期可调的PWM脉冲信号来直接控制驱动伺服电机，从而对伺服电机进行速度、行程、方向等控制，来满足各种生产工艺要求。

本实用新型还包括输出软启动模块，由于在控制器***上电瞬间，CPU各管脚会出现引脚电平不稳定的情况，通过输出软启动模块可以延迟输出电路的通电时间，避免出现输出误动作。

本实用新型还包括掉电检测模块，所述掉电检测模块用以检测该控制器内掉电情况，当***电压降低到一定门限值时，掉电检测模块及时将掉电信号发送至CPU，CPU从而可控制执行相应的防控步骤。

当CPU检测到掉电信号后，其将重要***数据及时保存到存储模块中，以防重要数据丢失，同时当***下次启动时可从中读取使用。

本实用新型还包括通讯接口模块，用以与上位机来回通讯。在控制器工作过程中可以通过上位机写入***参数给CPU，而***的产量等相关信息也可以通过上位机来进行显示。

所述通讯接口模块为RS-485，RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性和长的传输距离等优；所述存储模块为EEPROM，EEPROM是一种掉电后数据不丢失的存储芯片；所述CPU为ARM芯片，ARM芯片体积小，功耗低，发热少，结构简单，制作成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的多功能通用控制器的原理框图。

附图标记说明：

10、CPU，20、数字量输入模块，30、数字量输出模块，40、高速脉冲输入模块，50、PWM脉冲信号输出模块，60、电源模块，70、输出软启动模块，80、掉电检测模块，90、存储模块，100、通讯接口模块。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型所述的多功能通用控制器，包括数字量输入模块20、数字量输出模块30、高速脉冲输入模块40、PWM脉冲信号输出模块50、CPU 10和用以为该控制器整体供电的电源模块60。所述数字量输入模块20、所述数字量输出模块30、所述高速脉冲输入模块40、所述PWM脉冲信号输出模块50和所述电源模块60均与所述CPU 10电性连接。其中，所述数字量输入模块20、所述数字量输出模块30、所述高速脉冲输入模块40均经由光电耦合器与所述CPU 10电性连接，使得控制器外部电路与内部电路之间没有了电的直接联系，而是通过光电耦合进行信号传递，能够实现电信号的隔离和过滤，增加了***的抗干扰能力。CPU 10所述高速脉冲输入模块40用以与编码器电性连接，所述PWM脉冲信号输出模块50与伺服电机电性连接，本实用新型可通过CPU 10选择、电路优化设计等方法，使得脉冲周期在一定范围内连续可调，并采用互补输出的高速脉冲输出功能，用以输出周期可调的PWM脉冲信号来直接控制驱动伺服电机，从而对伺服电机进行速度、行程、方向等控制，来满足各种生产工艺要求。

本实用新型还包括输出软启动模块70，所述数字量输出模块30和所述PWM脉冲信号输出模块50均通过所述输出软启动模块70与所述电源模块60连接，用以延迟其通电时间。由于在控制器***上电瞬间，CPU 10各管脚会出现引脚电平不稳定的情况，通过输出软启动模块70可以延迟输出电路的通电时间，避免出现CPU 10输出误动作。

进一步地，本实用新型还包括与所述CPU 10电性连接的掉电检测模块80和存储模块90，所述存储模块90为EEPROM，EEPROM是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。所述掉电检测模块80通过电压比较器及相关电路来检测该控制器内掉电情况，当***电压降低到一定门限值时，掉电检测模块80及时将掉电信号发送至CPU 10，CPU 10从而能及时将重要***数据保存到存储模块90中，以防重要数据丢失，同时当***下次启动时可从中读取使用。

在本实施例中，本实用新型还包括通讯接口模块100，所述通讯接口模块100为RS-485，RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性和长的传输距离等优点。所述CPU 10通过所述通讯接口模块100与上位机、触摸屏或其它控制器电性连接。在控制器工作过程中可以通过上位机或触摸屏等写入***参数给CPU 10，而***的产量等相关信息也可以通过上位机或触摸屏等来进行显示。

在本实施例中，所述CPU 10为ARM芯片，ARM芯片体积小，功耗低，发热少，结构简单，制作成本低廉。

本实用新型整体工作过程如下：电源模块60给整个控制器***供电，***程序下载到CPU 10中，由CPU 10来控制整个***的工作进行。数字量输入模块20和高速脉冲输入模块40负责接收工业现场的各种开关量信号，CPU 10根据程序逻辑及上位机设定的相关参数来控制数字量输出模块30和PWM脉冲信号输出模块50的输出信号，从而驱动现场各种开关量电器和伺服电机的工作。在***上电时本实用新型具有输出软启动的功能，保证了上电瞬间各种电器不会出现误动作。当***掉电时通过可通过掉电检测模块80和EEPROM来及时保存重要的***参数，当***重新启动时从EEPROM中读出掉电前的数据。本实用新型具有结构简单、组成完整、设计合理、功能齐全、成本低廉、抗干扰能力强和使用安全等特点，其简单实用，具有较好的通用性，可用于控制所有小规模机电产品。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种多功能通用控制器，其特征在于，包括数字量输入模块、数字量输出模块、高速脉冲输入模块、PWM脉冲信号输出模块、CPU和用以为该控制器整体供电的电源模块，所述数字量输入模块、所述数字量输出模块、所述高速脉冲输入模块、所述PWM脉冲信号输出模块和所述电源模块均与所述CPU电性连接，所述数字量输入模块、所述数字量输出模块、所述高速脉冲输入模块均经由光电耦合器与所述CPU电性连接，所述高速脉冲输入模块用以与编码器电性连接，所述PWM脉冲信号输出模块与伺服电机电性连接。

2.根据权利要求1所述的多功能通用控制器，其特征在于，还包括输出软启动模块，所述输出软启动模块用以延迟所述数字量输出模块和所述PWM脉冲信号输出模块的通电时间。

3.根据权利要求1所述的多功能通用控制器，其特征在于，还包括与所述CPU电性连接的掉电检测模块，所述掉电检测模块用以检测该控制器内掉电情况，并将掉电信号发送至CPU。

4.根据权利要求3所述的多功能通用控制器，其特征在于，还包括与所述CPU电性连接的存储模块，所述存储模块用以在CPU检测到掉电信号时将***数据存储。

5.根据权利要求4所述的多功能通用控制器，其特征在于，所述存储模块为EEPROM。

6.根据权利要求1所述的多功能通用控制器，其特征在于，还包括通讯接口模块，所述CPU通过所述通讯接口模块与上位机电性连接。

7.根据权利要求6所述的多功能通用控制器，其特征在于，所述通讯接口模块为RS-485。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的多功能通用控制器，其特征在于，所述CPU为ARM芯片。