CN107942839A - 脉冲输出卡 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种脉冲输出卡。所述脉冲输出卡包括：EtherCAT通信控制器、第一EtherCAT通信接口、微处理器、光耦隔离器、固态功率继电器以及现场信号接口，其中，所述EtherCAT通信控制器，通过所述第一EtherCAT通信接口接收指令信号，并对所述指令信号进行解析，生成解析信号；所述微处理器，根据所述解析信号配置脉冲信号的输出模式并输出对应模式下的脉冲信号，所述脉冲信号经所述光耦隔离器电气隔离后输出到所述固态功率继电器；所述固态功率继电器，用于提高所述脉冲信号的带负载能力，输出的脉冲信号经所述现场信号接口输出到现场侧设备。本发明能够实现脉冲输出卡和主机高速通信。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种脉冲输出卡。
背景技术
随着工业4.0和智能制造的推进和开展，网络化、智能化、数字化的工业互联网系统逐渐广泛应用，其中运动控制器作为核心控制设备之一，用来控制多种机构的协调运动，包括机器人、机床等。而运动控制器的核心部件就是脉冲输出卡，用于输出脉冲控制信号，对现场设备进行控制。
现有的脉冲输出卡设置有串行接口，采用串行通信方式和主机进行通信，数据传输速度较慢。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种脉冲输出卡，能够和主机之间实现高速通信。
本发明提供一种脉冲输出卡，包括：EtherCAT通信控制器、第一EtherCAT通信接口、微处理器、光耦隔离器、固态功率继电器以及现场信号接口，其中，
所述EtherCAT通信控制器，通过所述第一EtherCAT通信接口接收指令信号，并对所述指令信号进行解析，生成解析信号；
所述微处理器，根据所述解析信号配置脉冲信号的输出模式并输出对应模式下的脉冲信号，所述脉冲信号经所述光耦隔离器电气隔离后输出到所述固态功率继电器；
所述固态功率继电器，用于提高所述脉冲信号的带负载能力，输出的脉冲信号经所述现场信号接口输出到现场侧设备。
可选地，所述EtherCAT通信控制器包括两种接口模式：MII接口和EBUS接口。
可选地，所述脉冲输出卡还包括第二EtherCAT通信接口，所述脉冲输出卡通过所述第二EtherCAT通信接口连接至其他的脉冲输出卡，以实现脉冲输出卡的扩展。
可选地，所述微处理器输出的脉冲信号包括四种模式：脉冲模式、脉冲串模式、脉宽调制模式和延时模式。
可选地，所述固态功率继电器具有故障诊断功能，输出诊断信号，所述诊断信号经所述光耦隔离器电气隔离后输入所述微处理器。
可选地，所述脉冲输出卡还包括EEPROM存储器，用于存储所述EtherCAT通信控制器的设备配置信息，所述EEPROM存储器与所述EtherCAT通信控制器通过I2C总线连接。
可选地，所述脉冲输出卡还包括输出防护电路和输入防护电路，所述固态功率继电器输出的脉冲信号经过所述输出防护电路后通过所述现场信号接口发送至现场侧设备，现场侧设备上传的数字量输入信号经过所述输入防护电路后，经所述光耦隔离器电气隔离后输入所述微处理器。
可选地，所述脉冲输出卡还包括外扩SRAM，用于存储所述微处理器运行过程中的临时变量。
可选地，所述脉冲输出卡还包括外扩FLASH，用于存储所述微处理器运行的程序固件和数据。
可选地，所述微处理器采用SPARC V8架构。
本发明提供的脉冲输出卡，通过设置EtherCAT通信控制器，采用EtherCAT总线与主机通信，与现有技术相比，实现了高速通信。同时脉冲信号经固态功率继电器提高驱动能力后，能够适应更多种类的现场侧设备。
附图说明
图1为本发明一实施例的脉冲输出卡的结构框图；
图2为本发明另一实施例的脉冲输出卡的结构框图；
图3为本发明的脉冲输出卡组成菊花链型网络的结构示意图；
图4为本发明的脉冲输出卡组成环型网络的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种脉冲输出卡，用于输出现场侧设备的脉冲控制信号，如图1所示，所述脉冲输出卡包括：EtherCAT通信控制器101、第一EtherCAT通信接口102、微处理器103、光耦隔离器104、固态功率继电器105以及现场信号接口106，其中，
EtherCAT通信控制器101，通过第一EtherCAT通信接口102接收指令信号，并对所述指令信号进行解析，生成解析信号；
微处理器103，根据所述解析信号配置脉冲信号的输出模式并输出对应模式下的脉冲信号，所述脉冲信号经光耦隔离器104电气隔离后输出到固态功率继电器105；
固态功率继电器105，用于提高脉冲信号的带负载能力，输出的脉冲信号经现场信号接口106输出到现场侧设备。
本发明实施例提供的脉冲输出卡，通过设置EtherCAT通信控制器，采用EtherCAT总线与主机通信，与现有技术相比，实现了高速通信。同时脉冲信号经固态功率继电器提高驱动能力后，能够适应更多种类的现场侧设备。
具体地，EtherCAT通信控制器101用于实现EtherCAT通信的介质访问控制功能，负责处理EtherCAT数据帧，实现EtherCAT主站与从站应用的数据交换。微处理器103用于实现脉冲输出卡的逻辑计算、协调控制等功能，本发明实施例中微处理器103采用SPARC V8架构的国产处理器，能够实现核心控制芯片的自主可控。
进一步地，脉冲输出卡的EtherCAT通信控制器101与第一EtherCAT通信接口102包括两种方式：MII接口和EBUS接口。当采用MII接口时，EtherCAT通信控制器通过MII接口连接PHY芯片，并通过RJ45接口与外部进行通信。当采用EBUS接口时，EtherCAT通信控制器直接采用EBUS总线与外部通信。
进一步地，固态功率继电器105可实现输出电路的保护功能，包括过热保护、短路保护等，并输出诊断信号给微处理器103，所述诊断信号经光耦隔离器104电气隔离后输入微处理器103，从而实现输出电路的诊断功能，提高脉冲输出卡的工作可靠性。
本发明还提供一个优选地实施例，如图2所示。所述脉冲输出卡还包括EEPROM存储器107、输出防护电路108、输入防护电路109、外扩SRAM110以及外扩FLASH111，其中，
EEPROM存储器107，用于存储所述EtherCAT通信控制器101的设备配置信息，所述EEPROM存储器107与所述EtherCAT通信控制器101通过I2C总线连接；
固态功率继电器105输出的脉冲信号经过输出防护电路108后通过现场信号接口106发送至现场侧设备；
现场侧设备上传的数字量输入信号经过输入防护电路109后，经光耦隔离器104电气隔离后输入微处理器103。
通过输出防护电路108和输入防护电路109，能够实现现场电源与信号的防反接、防雷击、防浪涌功能，从而提高系统的可靠性。
外扩SRAM110和外扩FLASH111都是用来辅助微处理器103，其中，外扩SRAM110用于存储微处理器103运行过程中的临时变量，外扩FLASH111用于存储微处理器103运行的程序固件和数据。
本发明实施例提供的脉冲输出卡的工作流程为：EtherCAT通信控制器101通过第一EtherCAT通信接口102接收指令信号，对上述指令信号进行解析，将解析后的信号传输给微处理器103，微处理器103根据接收到的信号和目前状态配置脉冲信号的输出模式并输出对应模式下的脉冲信号，驱动现场设备的运行。
微处理器103可以输出四种模式的脉冲信号，包括脉冲模式、脉冲串模式、脉宽调制模式和延时模式。
脉冲模式为脉冲输出卡输出一个指定幅值和高电平持续时间的脉冲，其余时间均为低电平。
脉冲串模式为脉冲输出卡输出指定个数的脉冲，其中脉冲幅值、周期和高电平持续时间均在收到的EtherCAT信号中指定。
脉宽调制模式为脉冲输出卡持续输出脉冲信号，其中脉冲幅值和周期固定，脉冲的高电平持续时间根据接收到的EtherCAT信号可自动调节。
延时模式为当脉冲输出卡接收的数字量输入信号变化时(包括上升沿或下降沿)，延时指定的时间再输出相应的脉冲信号，其中数字量输入信号变化方式、延时时间、输出的脉冲信号类型通过脉冲输出卡接收到的EtherCAT信号决定。
通过上述四种工作模式，脉冲输出卡能够满足不同的现场设备的工作需求。
进一步地，本发明实施例提供的脉冲输出卡还设置有第二EtherCAT通信接口112，通过第二EtherCAT通信接口112多个脉冲输出卡可以组网构成一个系统，其中每个脉冲输出卡为一个EtherCAT从站。组网方式包括菊花链型和环型，分别如图3和图4所示。多个脉冲输出卡组成网络，能够提高系统的可靠性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种脉冲输出卡，其特征在于，包括：EtherCAT通信控制器、第一EtherCAT通信接口、微处理器、光耦隔离器、固态功率继电器以及现场信号接口，其中，
所述EtherCAT通信控制器，通过所述第一EtherCAT通信接口接收指令信号，并对所述指令信号进行解析，生成解析信号；
所述微处理器，根据所述解析信号配置脉冲信号的输出模式并输出对应模式下的脉冲信号，所述脉冲信号经所述光耦隔离器电气隔离后输出到所述固态功率继电器；
所述固态功率继电器，用于提高所述脉冲信号的带负载能力，输出的脉冲信号经所述现场信号接口输出到现场侧设备。
2.根据权利要求1所述的脉冲输出卡，其特征在于，所述EtherCAT通信控制器包括两种接口模式：MII接口和EBUS接口。
3.根据权利要求1所述的脉冲输出卡，其特征在于，所述脉冲输出卡还包括第二EtherCAT通信接口，所述脉冲输出卡通过所述第二EtherCAT通信接口连接至其他的脉冲输出卡，以实现脉冲输出卡的扩展。
4.根据权利要求1所述的脉冲输出卡，其特征在于，所述微处理器输出的脉冲信号包括四种模式：脉冲模式、脉冲串模式、脉宽调制模式和延时模式。
5.根据权利要求1所述的脉冲输出卡，其特征在于，所述固态功率继电器具有故障诊断功能，输出诊断信号，所述诊断信号经所述光耦隔离器电气隔离后输入所述微处理器。
6.根据权利要求1所述的脉冲输出卡，其特征在于，所述脉冲输出卡还包括EEPROM存储器，用于存储所述EtherCAT通信控制器的设备配置信息，所述EEPROM存储器与所述EtherCAT通信控制器通过I2C总线连接。
7.根据权利要求1所述的脉冲输出卡，其特征在于，所述脉冲输出卡还包括输出防护电路和输入防护电路，所述固态功率继电器输出的脉冲信号经过所述输出防护电路后通过所述现场信号接口发送至现场侧设备，现场侧设备上传的数字量输入信号经过所述输入防护电路后，经所述光耦隔离器电气隔离后输入所述微处理器。
8.根据权利要求1所述的脉冲输出卡，其特征在于，所述脉冲输出卡还包括外扩SRAM，用于存储所述微处理器运行过程中的临时变量。
9.根据权利要求1所述的脉冲输出卡，其特征在于，所述脉冲输出卡还包括外扩FLASH，用于存储所述微处理器运行的程序固件和数据。
10.根据权利要求1所述的脉冲输出卡，其特征在于，所述微处理器采用SPARC V8架构。
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