CN105629823A - 一种可扩展的模块化小型控制器装置 - Google Patents

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朱宝彤
徐会希
赵宏宇
许以军
刘大勇
马振波
李吉旭
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Abstract

本发明涉及一种可扩展的模块化小型控制器装置，包括上盖和底座，中间通过系统总线和用户总线将CPU模块、通讯模块、信号转换模块、驱动模块以及电源模块连接，所述系统总线和用户总线由插针式结构的长针插针插座堆栈式插接组成。本发明可方便的实现资源扩展，能满足不同控制对象的控制需求，其堆栈式的插接构造使得装置的扩展操作简单易行；模块化设计使得整个控制装置结构简单清晰，易于使用和维护；通过系统总线和用户总线两条总线连接，可通过设置可编程逻辑开关的状态来配置接口资源所需的用户总线数量，实现用户总线资源的合理分配和有效管理。

Description

一种可扩展的模块化小型控制器装置
技术领域
本发明涉及一种小型控制器装置，具体地说是一种可扩展的模块化小型控制器装置。
背景技术
随着控制对象的复杂化和多元化，对控制器的要求也越来越高，目前市场上的小型控制器装置大多资源有限，当控制对象的需求增加以后，使用原有的控制器装置无法实现功能扩展；另外，市场上的控制器装置大多为一个整体，模块化不清晰，这就给控制器装置的使用和维护带来不便。所以针对控制对象需求和控制器装置自身的使用需要设计开发相应的模块化、可扩展的小型控制器装置，既可以实现控制器功能的扩展，又可以实现对控制器资源的合理分配和有效管理。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种具有模块化结构并可通过增加每个模块的数量实现资源扩展功能的小型控制器装置。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种可扩展的模块化小型控制器装置，包括上盖1和底座7，中间通过系统总线和用户总线将CPU模块2、通讯模块3、信号转换模块4、驱动模块5以及电源模块6连接，所述系统总线和用户总线由插针式结构的长针插针插座堆栈式插接组成。
所述CPU模块2内设的CPU电路板13通过第五用户总线接口板23与调试接口8连接，实现小型控制器装置的测试和维护。
所述通讯模块3内设的通讯电路板14通过第四用户总线接口板24与第四电连接器9连接，实现小型控制器装置与控制对象间的通讯。
所述信号转换模块4内设的信号转换电路板15通过第三用户总线接口板25与第三电连接器10连接，实现小型控制器装置对控制对象的采样和控制。
所述驱动模块5内设有驱动电路板16，具有总线驱动和信号驱动功能，驱动电路板16通过第二用户总线接口板26与第二电连接器11连接，作为小型控制器装置的驱动器。
所述电源模块6内有电源电路板17，给整个小型控制器装置供电，电源电路板17通过第一用户总线接口板27与第一电连接器12连接，作为小型控制器装置的外部供电接口。
在用户总线接口板上设置可编程逻辑开关，用于控制用户总线通断，配置接口资源所需的用户总线数量。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明装置体积小，应用范围广。小型控制器装置的每个模块体积较小，长、宽、高分别为24cm、15cm、4cm，便于携带和搬运。小型控制器装置可方便的实现电源、I/O、通信接口等资源的扩展，能满足不同控制对象的控制需求，其堆栈式的插接构造使得装置的扩展操作简单易行。
2.本发明装置的模块化设计使得整个控制装置结构简单清晰，易于使用和维护。
3.本发明装置通过系统总线和用户总线两条总线连接，可通过设置可编程逻辑开关的状态来配置电源、I/O、通信接口等接口资源所需的用户总线数量，实现用户总线资源的合理分配和有效管理。
附图说明
图1是本发明装置的总体结构示意图；
图2是本发明装置的硬件连接图；
图3是本发明装置资源扩展安装示意图；
其中，1为上盖、2为CPU模块、3为通讯模块、4为信号转换模块、5为驱动模块、6为电源模块、7为底座、8为调试接口、9为第四圆形电连接器、10为第三圆形电连接器、11为第二圆形电连接器、12为第一圆形电连接器、13为CPU电路板、14为通讯电路板、15为信号转换电路板、16为驱动电路板、17为电源电路板、18为第一系统总线插座、19为第二系统总线插座、20为第三系统总线插座、21为第四系统总线插座、22为第五系统总线插座、23为第五用户总线接口板、24为第四用户总线接口板、25为第三用户总线接口板、26为第二用户总线接口板、27为第一用户总线接口板、28为第一用户总线插座、29为第二用户总线插座、30为第三用户总线插座、31为第四用户总线插座、32为第五用户总线插座、33为第一可编程逻辑开关、34为第二可编程逻辑开关、35为第三可编程逻辑开关、26为第四可编程逻辑开关、37为第五可编程逻辑开关。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
小型控制器装置的每个模块由系统总线和用户总线两条总线连接起来。系统总线由系统总线插座堆栈式插接构成，电源模块6、驱动模块5、信号转换模块4、通讯模块3通过系统总线与CPU模块2相连，实现小型控制器CPU对各个模块的电源管理、地址配置、中断设置等系统控制功能；用户总线由用户总线插座堆栈式插接构成，由用户操作实现小型控制器装置对控制对象的控制功能。
小型控制装置可通过堆栈插接的方式增加每个模块的数量，实现小型控制器装置电源、I/O、通信接口等资源的扩展功能，其特有的插针式总线结构使得小型控制器装置的扩展操作简单易行，只需将每个扩展模块的系统总线插座和用户总线插座对应插入下层模块的系统总线插座和用户总线插座中即可。通过堆栈插接的方式增加每个模块的数量，可实现小型控制器装置电源、I/O、通信接口等资源的扩展功能。然后通过修改CPU中的系统资源配置程序实现小型控制器装置的扩展。另外，在每个用户总线接口板上有一个可编程逻辑开关，可用来控制用户总线的通断，实现用户总线的复用功能。通过合理设置小型控制器每个模块中可编程逻辑开关的状态，可进一步配置电源、I/O、通信接口等资源所需的用户总线数量，实现用户总线资源的合理分配和有效管理。
如图1所示，为本发明装置的总体结构示意图。整个小型控制器装置采用模块化设计理念，每个模块相对独立，使得小型控制装置结构简单清晰，易于使用和维护。每个模块通过系统总线和用户总线连接起来，形成一个总线式结构。系统总线需预先配置好电源管理、地址配置、中断设置等系统参数，实现小型控制器装置的内部处理功能，用户总线由用户合理分配接口资源所需的用户总线数目，更好的实现小型控制器装置对控制对象的控制功能。
如图2所示，为本发明装置的硬件连接图。整个装置由上盖1、CPU模块2、通讯模块3、信号转换模块4、驱动模块5、电源模块6、底座7组成；电源模块6内有电源电路板17，给整个小型控制器装置供电，电源电路板17通过第一用户总线接口板27与第一圆形电连接器12连接，作为小型控制器装置的外部供电接口；驱动模块5内设有驱动电路板16具有总线驱动和信号驱动功能，驱动电路板16通过第二用户总线接口板26与第二圆形电连接器11连接，作为小型控制器装置的驱动器；信号转换模块4内设有信号转换电路板15，信号转换电路板15，通过第三用户总线接口板25与第三圆形电连接器10连接，实现小型控制器装置对控制对象的采样和控制。通讯模块3内设有通讯电路板14，通讯电路板14通过第四用户总线接口板24与第四圆形电连接器9连接，实现小型控制器装置与控制对象间的通讯；CPU模块2内设有CPU电路板13，CPU电路板13通过第五用户总线接口板23与调试接口8连接，实现小型控制器装置的测试和维护。
如图3所示，本发明装置资源扩展安装示意图。小型控制器装置可通过堆栈插接的方式增加每个模块的数量，实现小型控制器装置接口资源的扩展。系统总线和用户总线均由长针插座插接而成，上层模块的插针正好可以插入下层模块的插座中，形成堆栈式的插接构造。只需将每个扩展模块的系统总线插座和用户总线插座直接对应插入下层模块的系统总线插座和用户总线插座中，然后通过修改CPU中的系统资源配置程序即可实现小型控制器装置的扩展功能。

Claims (7)

1.一种可扩展的模块化小型控制器装置，包括上盖(1)和底座(7)，中间通过系统总线和用户总线将CPU模块(2)、通讯模块(3)、信号转换模块(4)、驱动模块(5)以及电源模块(6)连接，其特征在于：所述系统总线和用户总线由插针式结构的长针插针插座堆栈式插接组成。
2.根据权利要求1所述的可扩展的模块化小型控制器装置，其特征在于：所述CPU模块(2)内设的CPU电路板(13)通过第五用户总线接口板(23)与调试接口(8)连接，实现小型控制器装置的测试和维护。
3.根据权利要求1所述的可扩展的模块化小型控制器装置，其特征在于：所述通讯模块(3)内设的通讯电路板(14)通过第四用户总线接口板(24)与第四电连接器(9)连接，实现小型控制器装置与控制对象间的通讯。
4.根据权利要求1所述的可扩展的模块化小型控制器装置，其特征在于：所述信号转换模块(4)内设的信号转换电路板(15)通过第三用户总线接口板(25)与第三电连接器(10)连接，实现小型控制器装置对控制对象的采样和控制。
5.根据权利要求1所述的可扩展的模块化小型控制器装置，其特征在于：所述驱动模块(5)内设有驱动电路板(16)，具有总线驱动和信号驱动功能，驱动电路板(16)通过第二用户总线接口板(26)与第二电连接器(11)连接，作为小型控制器装置的驱动器。
6.根据权利要求1所述的可扩展的模块化小型控制器装置，其特征在于：所述电源模块(6)内有电源电路板(17)，给整个小型控制器装置供电，电源电路板(17)通过第一用户总线接口板(27)与第一电连接器(12)连接，作为小型控制器装置的外部供电接口。
7.根据权利要求2-6任一项所述的可扩展的模块化小型控制器装置，其特征在于：在用户总线接口板上设置可编程逻辑开关，用于控制用户总线通断，配置接口资源所需的用户总线数量。
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