CN103605303A - 一种带冗余检测的注塑机数字io转接线盒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带冗余检测的注塑机数字IO转接线盒。本发明包括数字信号输入端子、数字信号输出端子、MCU1、MCU2、通讯电路、通讯端子、MCU检测电路、仲裁电路、电压转换电路、电源端子组成。该装置采用双MCU控制，其中一个实现IO采集输出，另外一个实现冗余备份。两个MCU同时采集相同的输入信号，并同时接收来自远端控制器的相同输出信号。在每一时刻，该装置中只有主MCU通过通讯电路向远端的控制器发送采集到的输入信息，或者将接收到的输出信息传送到输出端子。本发明减少了IO信号与主控制器之间的连接线路，减少了由于拆分机器部件而使用的转接插头数量，降低了注塑机成本，提高了注塑机拆分组装的灵活性。

Description

一种带冗余检测的注塑机数字IO转接线盒
技术领域
本发明适用于注塑机数字IO采集输出，具体涉及一种带冗余检测的注塑机数字IO转接线盒。 
背景技术
目前，在注塑机的电气控制系统中，IO信号处理大部分采用的都是集中式控制方式，IO接口都集成在注塑机主控制器上，所有的IO信号必须全部连到主控制器，通信线路成本、电气部件装配的复杂度较高，机器安装效率低。尤其对于大型的拆分式注塑机，拆机和重组的灵活性大大降低。虽然可以通过使用转接插头来解决拆分不便的问题，但转接插头一般比较昂贵，而且插头数量由IO点数总和决定，无形中又增加了注塑机成本。 
另外，目前虽然部分注塑机控制器采用分布式模块化设计，将IO部分和主控制器独立设计，但是大部分都没有考虑IO模块的安全性问题，一旦模块内部MCU出现故障，整个模块就不能继续工作，直接中断机器的正常运行，降低生产的效率。 
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供一种用于注塑机的低成本、高灵活性、高安全性的分布式数字IO采集输出装置。 
本发明解决其技术问题所采用的方案是：在注塑机注塑上增加一个带冗余检测的双MCU专用数字IO采集输出装置，是具备数字信号采集、变送、数字信号输出的转接线盒，包括：数字信号输入端子、数字信号输出端子、MCU1、MCU2、通讯电路、通讯端子、MCU检测电路、仲裁电路、电压转换电路、电源端子组成。该装置采用双MCU控制，其中一个实现IO采集输出功能，称作主MCU，另外一个实现冗余备份，称作冗余MCU。两个MCU同时采集相同的输入信号，并同时接收由通讯电路接收的来自远端控制器的相同输出信号。在每一时刻，该装置中只有主MCU通过通讯电路向远端的控制器发送采集到的输入信息，或者将接收到的输出信息传送到输出端子。具体选择哪个MCU为主MCU由仲裁电路决定。仲裁电路根据MCU检测电路返回的信息选择正常运行的一个MCU为主MCU。两个均正常工作时默认选择MCU1为主MCU。MCU检测电路实时检测两个MCU的运行状态，一旦主MCU出现故障，立即通知仲裁电路切换主MCU，启动冗余MCU为主MCU。两个MCU输出，每个MCU变成主MCU时，通过通讯电路将自己的状态标志信息发送给远端控制器，主控制器可以根据需要对此信息进行故障报警处理。 
该装置就近安装在数字信号器件附近，输入信号接入输入端子，输出信号接到输出信号端子，输入信号由主MCU控制经CAN通讯电路传输到远端主控制器，同时，CAN通讯电路接收远端控制器传来的输出信号，并由主MCU控制输出到输出信号端子。 
本发明装置根据信号数量可安装多个，通过总线连接构成数字IO采集输出装置网络。本发明减少了IO信号与主控制器之间的连接线路，减少了由于拆分机器部件而使用的转接插头数量，降低了注塑机成本，提高了注塑机拆分组装的灵活性。同时采用带冗余检测的双MCU结构，提高了模块的安全性。 
附图说明
图1为带冗余检测的注塑机数字IO信号采集输出装置结构图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。 
如图1所示，本发明由以下部分组成：数字信号输入端子1、数字信号输出端子2、MCU1（第一MCU）3、MCU2（第二MCU）4、通讯电路5、通讯端子6、MCU检测电路7、仲裁电路8、电压转换电路9和电源端子10。 
数字信号输入端子用于连接数字输入信号源器件，每个输入信号可以根据需要配一个端子（只有反应IO信息的信号线）或多个端子（可包括信号线及传感器供电电源输出线）。输入信号与MCU之间通过光耦隔离。 
数字信号输出端子用于连接输出信号控制器件，每个输出信号可以根据需要配一个或多个端子。MCU和输出信号之间通过光耦隔离。 
MCU1、MCU2负责数字输入信号采集，数字输出信号输出，并控制通讯电路发送数据到远端控制器以及从控制器接收输出数据。两个MCU分主MCU和冗余备份MCU，默认MCU1为主MCU，当MCU1出现故障时，由仲裁电路切换主MCU，启用冗余备份MCU。 
通讯电路采用CAN总线（也可以是485、以太网等），由主MCU控制主动发送采集到的数字输入信号，并接收控制器传来的数字输出信号并传给两个MCU。有多个装置一起安装时，也由该通讯电路构成远传网络。 
通讯端子用于连接主控制器、上一级数字信号采集输出装置、下一级数字信号采集输出装置。 
MCU运行时，实时输出反映CPU状态的固定频率信号，MCU检测电路对频率信号的幅值和频率进行检测，向仲裁电路发出标志MCU状态的数字IO信息。 
仲裁电路根据MCU检测电路发出的MCU状态的数字IO信息选择正常运行的一个MCU为主MCU。两个均正常工作时默认选择MCU1为主MCU。 
电压转换电路用于提供MCU1、MCU2、通讯电路、MCU检测电路、仲裁电路的工作电压，电源从电源端子输入。 

Claims (2)

1. 一种带冗余检测的注塑机数字IO转接线盒，包括：数字信号输入端子（1）、数字信号输出端子（2）、第一MCU（3）、第二MCU（4）、通讯电路（5）、通讯端子（6）、MCU检测电路（7）、仲裁电路（8）、电压转换电路（9）和电源端子（10），其特征在于：
数字信号输入端子（1）用于连接数字输入信号源器件，每个输入信号，输入信号与第一MCU（3）、第二MCU（4）之间通过光耦隔离；
MCU检测电路（7）实时检测第一MCU（3）、第二MCU（4）的运行状态，当第一MCU（3）和第二MCU（4）均工作正常时，第一MCU（3）为主MCU，实现IO信号采集和输出，第二MCU（4）为冗余MCU，实现冗余备份；一旦检测到第一MCU（3）出现故障，立即输出故障信息，仲裁电路（8）根据故障信息立即切换第一MCU（3），启动第二MCU（4）为主MCU；
第一MCU（3）和第二MCU（4）同时采集相同的输入传感器信号，并同时接收通过通讯端子（6）、通讯电路（5）的来自远端注塑机主控制器的相同输出信号，第一MCU（3）通过通讯电路（5）向远端的注塑机主控制器发送采集到的输入信息，或者将接收到的输出信息传送到数字信号输出端子（2）；
电压转换电路（9）用于提供第一MCU（3）、第二MCU（4）、通讯电路（4）、MCU检测电路（7）、仲裁电路（8）的工作电压，电源从电源端子（10）输入。
2.根据权利要求1所述的一种带冗余检测的注塑机数字IO转接线盒，其特征在于：第一MCU（3）通过通讯电路（5）向注塑机主控制器发送消息时，包含CPU状态，注塑机主控制器根据状态信息获知CPU故障信息。
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Assignee: TEDERIC Machinery Co.,Ltd.

Assignor: Hangzhou Electronic Science and Technology Univ

Contract record no.: 2019330000010

Denomination of invention: Injection-molding-machine digital IO switch-over terminal junction box with redundancy detection function

Granted publication date: 20160601

License type: Common License

Record date: 20190121

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