本實(shí)用新型屬于控制器領(lǐng)域，尤其涉及一種JCMC系統(tǒng)移動(dòng)控制器。

背景技術(shù)：

移動(dòng)車輛和工程機(jī)械電氣控制系統(tǒng)需要用到控制器來(lái)采集和輸出信號(hào)，有些系統(tǒng)對(duì)控制器輸入/輸出點(diǎn)數(shù)要求越來(lái)越多，運(yùn)用環(huán)境更加惡劣，安裝空間有限等，現(xiàn)有的一些控制器已不能滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本鑒于上述問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種針對(duì)移動(dòng)車輛和工程機(jī)械電氣控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的通用控制器，具有極高的機(jī)械防震和電氣保護(hù)特性、緊湊且堅(jiān)固的外形設(shè)計(jì)、豐富的輸入/輸出通道復(fù)用，可對(duì)端口進(jìn)行靈活配置，從而能夠更加靈活、快捷和準(zhǔn)確的搭建控制系統(tǒng)，并節(jié)省安裝空間、節(jié)約電氣成本。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

JCMC系統(tǒng)移動(dòng)控制器包括2塊板卡；每塊板卡由處理器、輸入/輸出模塊、CAN現(xiàn)場(chǎng)總線接口、RS232接口、電源模塊和板間總線組成；每塊板卡的處理器分別與輸入/輸出模塊、CAN現(xiàn)場(chǎng)總線接口、RS232接口和板間總線雙向連接；兩塊板卡的板間總線雙向連接；輸入/輸出模塊包括模擬量、頻率量、數(shù)字量輸入以及PWM、PWMI、H橋、數(shù)字量輸出，且接口類型大量復(fù)用，能實(shí)現(xiàn)5種輸入模式，輸入模式1：高電平有效:0～20mA、0～36V、0～1KΩ輸入；模式2：高電平有效+PWM閉環(huán)輸出；模式3：高低電平有效、頻率量輸入；模式4：高低電平有效+開關(guān)量/PWM輸出；模式5：高電平有效+開環(huán)PWM+H橋，每塊板卡最多有24路或40路輸入/輸出。

進(jìn)一步的，處理器采用基于ARM Cortex-M4架構(gòu)的STM32F407系列芯片，處理器軟件系統(tǒng)直接移植CoDeSys軟PLC系統(tǒng)，支持符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的CoDeSys開放式編程語(yǔ)言。

進(jìn)一步的，采樣鋁合金型材外殼，每塊板卡有2個(gè)連接器，2個(gè)連接器在同一側(cè)。

本實(shí)用新型的有益效果是，JCMC系列移動(dòng)控制器是針對(duì)移動(dòng)車輛和工程機(jī)械電氣控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的通用控制器，具有極高的機(jī)械防震和電氣保護(hù)特性；緊湊且堅(jiān)固的外形設(shè)計(jì)，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP67，適用于各種惡劣苛刻的工作環(huán)境；采用32位高性能處理器，主頻達(dá)168MHz，能夠高速、高效的處理各種復(fù)雜的控制邏輯；支持符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的CoDeSys開放式編程語(yǔ)言，方便用戶進(jìn)行快速的應(yīng)用程序開發(fā)或移植；創(chuàng)新性的組合式硬件板卡設(shè)計(jì)，可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要進(jìn)行不同的板卡選擇，可分別組成24、4、48、64和80個(gè)輸入/輸出通道的控制器；豐富的輸入/輸出通道復(fù)用，可對(duì)端口進(jìn)行靈活配置，從而能夠更加靈活、快捷和準(zhǔn)確的搭建控制系統(tǒng)，并節(jié)省安裝空間、節(jié)約電氣成本。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益的技術(shù)效果為：

控制器輸入/輸出點(diǎn)可提供模擬量、頻率量、數(shù)字量等多種類型輸入以及PWM、PWMI、H橋、數(shù)字量等多種類型輸出，且接口類型大量復(fù)用，提高輸入/輸出點(diǎn)的使用效率；2、創(chuàng)新性的組合式硬件板卡設(shè)計(jì)，可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要進(jìn)行不同的板卡選擇，可分別組成24、4、48、64和80個(gè)輸入/輸出通道的控制器；3、采用32位高性能處理器，主頻達(dá)168MHz，能夠高速、高效的處理各種復(fù)雜的控制邏輯；4、支持符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的CoDeSys開放式編程語(yǔ)言，方便用戶進(jìn)行快速的應(yīng)用程序開發(fā)或移植；5、具有極高的機(jī)械防震和電氣保護(hù)特性，緊湊且堅(jiān)固的外形設(shè)計(jì)，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP67，適用于各種惡劣苛刻的工作環(huán)境；6、提供CAN總線、RS232等通信接口，實(shí)現(xiàn)RS232、CAN總線的程序調(diào)試下載，并且能夠通過CAN總線進(jìn)行多設(shè)備間的組網(wǎng)聯(lián)調(diào)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的雙板架構(gòu)圖。

圖2是輸入模式1的電路圖。

圖3是輸入模式2的電路圖。

圖4是輸入模式3的電路圖。

圖5是輸入模式4的電路圖。

圖6是輸入模式5的電路圖。

圖7是CAN總線接口的電路圖。

圖8是RS232接口的電路圖。

圖9是板間總線接口的電路圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

為了說明本實(shí)用新型所述的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說明。

圖1是本實(shí)用新型的雙板架構(gòu)圖，JCMC系列移動(dòng)控制器由2塊板卡組成；每塊板卡由處理器、輸入/輸出模塊、CAN現(xiàn)場(chǎng)總線接口、RS232接口、電源模塊和板間總線組成。每塊板卡的處理器分別與輸入/輸出模塊、CAN現(xiàn)場(chǎng)總線接口、RS232接口和板間總線雙向連接；兩塊板卡的板間總線雙向連接。

處理器采用基于ARM Cortex-M4架構(gòu)的STM32F407系列芯片，處理器軟件系統(tǒng)直接移植CoDeSys軟PLC系統(tǒng)，支持符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的CoDeSys開放式編程語(yǔ)言，方便用戶進(jìn)行快速的應(yīng)用程序開發(fā)或移植；處理器讀取輸入模塊的信息并進(jìn)行處理，控制輸出模塊輸出，通過RS232、CAN總線接口下載調(diào)試程序，并且能夠通過CAN總線進(jìn)行多設(shè)備間的組網(wǎng)聯(lián)調(diào)。

輸入/輸出模塊包括模擬量、頻率量、數(shù)字量等多種類型輸入以及PWM、PWMI、H橋、數(shù)字量等多種類型輸出，且接口類型大量復(fù)用，能實(shí)現(xiàn)5種輸入模式，輸入模式1：高電平有效:0～20mA、0～36V、0～1KΩ輸入；模式2：高電平有效+PWM閉環(huán)輸出(電流檢測(cè))；模式3：高低電平有效、頻率量輸入；模式4：高低電平有效+開關(guān)量/PWM輸出；模式5：高電平有效+開環(huán)PWM+H橋。每塊板卡最多有24路或40路輸入/輸出。

圖2是輸入模式1的電路圖；AI1為輸入端，ADC_AI1至處理器和ADC采樣電路，MOS管MP1、MN1、MN2和MN3的導(dǎo)通由處理器控制。0～36V輸入時(shí)同時(shí)開MN2和MN3 MOS管；0～10V輸入時(shí)只開MN3 MOS管；4～20mA輸入時(shí)開MN1和MN2 MOS管；0～1KΩ電阻輸入時(shí)，只開MP1MOS管。

圖3是輸入模式2的電路圖；上述電路可作為2路PWM閉環(huán)輸出(電流檢測(cè))，T8_C2和T8_C3為處理器產(chǎn)生的兩路PWM信號(hào)，經(jīng)過U4轉(zhuǎn)換為24V的PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)能力可達(dá)4A，U4的輸出經(jīng)過2個(gè)并聯(lián)的電流采樣電阻(R169、R172)，差分放大器U2將采樣電阻兩端的電壓放后輸入到處理器進(jìn)行ADC采樣，然后計(jì)算出PWM的輸出電流；作為輸入時(shí)，1路信號(hào)從PWMi-31輸入，從PWMi-31_IN輸出到處理器，另1路信號(hào)從PWMi-32輸入，從PWMi-32_IN輸出到處理器。

圖4是輸入模式3的電路圖；此電路可實(shí)現(xiàn)電平輸入和頻率量輸入，信號(hào)從F1輸入，經(jīng)過比較器U11轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，然后再經(jīng)過施密特反向器U10，對(duì)方波進(jìn)行整形和電平轉(zhuǎn)換，然后再輸入到處理器。

圖5是輸入模式4的電路圖；此電路可作為2路PWM輸出，T2_C1和T2_C4為處理器產(chǎn)生的兩路PWM信號(hào)，經(jīng)過U25轉(zhuǎn)換為24V的PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)能力可達(dá)3A；作為輸入時(shí)，1路信號(hào)從PWM1輸入，從PWM1_IN輸出到處理器，另1路信號(hào)從PWM2輸入，從PWM2_IN輸出到處理器。

圖6是輸入模式5的電路圖；此電路可可實(shí)現(xiàn)高電平有效+開環(huán)PWM(H橋)。T1_C2、T1_C2N、T1_C3、T1_C3N由處理器產(chǎn)生的PWM信號(hào)，T1_C2和T1_C2N為互補(bǔ)信號(hào)，T1_C3和T1_C3N為互補(bǔ)信號(hào)。T1_C2信號(hào)經(jīng)U40轉(zhuǎn)換成24VPWM信號(hào)輸出，驅(qū)動(dòng)能力8A；T1_C3信號(hào)經(jīng)U41轉(zhuǎn)換成24VPWM信號(hào)輸出，驅(qū)動(dòng)能力8A。

圖7是CAN總線接口的電路圖；MCU_CAN1_TX、MCU_CAN1_RX為處理器CAN模塊的發(fā)生和接收端，然后經(jīng)過U24 CAN總線收發(fā)器連接到外部CAN總線上。

圖8是RS232接口的電路圖；USART2_TX、USART2_RX為處理器的串口2的發(fā)送和接收端，經(jīng)過U8轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的RS232電平，RS232Tx、RS232Rx為RS232接口的發(fā)送和接收端。

圖9是板間總線接口的電路圖；板間總線接口如上圖所示，USART,1_TX、USART1_RX為處理器的串口1的發(fā)送和接收端，連接線時(shí)需要交叉，板卡A的1腳與板卡B的4腳相連，板卡A的2腳與板卡B的5腳相連，這樣就使兩塊板卡的處理器的串口1通過光隔U44交叉連接起來(lái)了，兩塊板卡的處理器就可以通過串口1進(jìn)行交換數(shù)據(jù)了。

JCMC移動(dòng)控制器采樣鋁合金型材外殼，防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP67。每塊板卡有2個(gè)連接器，2個(gè)連接器在同一側(cè)，當(dāng)裝2塊板卡的時(shí)候，2塊板卡的連接器分別在外殼的左右，這樣外殼的大小保持不變，輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)可增加一倍。

本實(shí)用新型所要求保護(hù)的技術(shù)方案具有以下優(yōu)勢(shì)：

1、控制器輸入/輸出點(diǎn)可提供模擬量、頻率量、數(shù)字量等多種類型輸入以及PWM、PWMI、H橋、數(shù)字量等多種類型輸出，且接口類型大量復(fù)用，提高輸入/輸出點(diǎn)的使用效率；

2、創(chuàng)新性的組合式硬件板卡設(shè)計(jì)，可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需要進(jìn)行不同的板卡選擇，可分別組成24、4、48、64和80個(gè)輸入/輸出通道的控制器；

3、采用32位高性能處理器，主頻達(dá)168MHz，能夠高速、高效的處理各種復(fù)雜的控制邏輯；

4、支持符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)的CoDeSys開放式編程語(yǔ)言，方便用戶進(jìn)行快速的應(yīng)用程序開發(fā)或移植；

5、具有極高的機(jī)械防震和電氣保護(hù)特性，緊湊且堅(jiān)固的外形設(shè)計(jì)，防護(hù)等級(jí)達(dá)IP67，適用于各種惡劣苛刻的工作環(huán)境；

6、提供CAN總線、RS232等通信接口，實(shí)現(xiàn)RS232、CAN總線的程序調(diào)試下載，并且能夠通過CAN總線進(jìn)行多設(shè)備間的組網(wǎng)聯(lián)調(diào)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。