CN109960183A - 一种分布式控制系统和机器人设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式控制系统和机器人设备，通过在子控制器内设置与微处理器连接的第一开关电路，采用第一开关电路可以方便设置安全传感器连接的位置，提高系统兼容性和可扩展性，以便在后续工作时，微处理器可以快速的根据安全传感器输出的信号向主控制器进行反馈，以缩短分布式控制系统对安全传感器动作的响应时间，并提高系统的安全性。

Description

一种分布式控制系统和机器人设备

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种分布式控制系统和机器人设备。

背景技术

随着我国经济的持续增长和科技的进步，机器人技术得到了迅速发展。从一般的工业生产，如装配、焊接，到特殊的应用领域，如医疗、太空等，机器人在现代社会的各个方面得到了广泛的应用。

当前大多数机器人控制系统采用一主多从的总线型分布式结构，即主控制器负责计算、决策和运动控制，多个从节点，即子控制器，分散安装于机器人本体上，负责传感器信号的采集和执行器动作的控制，主控制器与各从节点之间以通信总线的形式互联，例如通信总线具体为：RS485、RS422、CAN、CC-Link等，这种分布式结构可以大大降低控制系统对主控制器输入输出接口的种类和数量的要求，简化控制系统的电气走线并增强控制系统的可扩展性。

随着机器人控制系统的发展，子控制器连接的传感器种类越来越多，其中通常包含诸如安全光幕或限位开关等用于安全指示的安全传感器，它们用于确保无操作人员介入机器人的工作空间或用于指示机器人运动的极限位置；安全传感器一旦发生动作就表示有操作人员介入了其工作空间或者机器人已经运动到极限位置，此时，为了保证操作人员的安全和机器人设备的完好，需要主控制器在尽可能短的时间内做出响应，如立即停止机器人运行。

因此，在机器人控制系统中如何准确识别安全传感器发送的信号，并对其进行快速响应，是本领域亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种分布式控制系统和机器人设备，用以解决现有的分布式控制系统无法快速准确识别安全传感器并对其信号进行响应的问题。

本发明实施例提供了一种分布式控制系统，包括：主控制器，与所述主控制器通过连接电缆连接的若干子控制器，以及与所述子控制器连接的若干传感器；所述传感器包括安全传感器；所述子控制器包括微处理器，以及与所述微处理器连接的若干输入接口；

所述子控制器还包括：与所述微处理器连接的第一开关电路；

所述第一开关电路，用于设置所述安全传感器连接在所述输入接口的所在位置。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，所述第一开关电路包括若干第一拨码开关，所述第一拨码开关与至少一个所述输入接口对应。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，所述子控制器还包括：与所述微处理器连接的第二开关电路；

所述第二开关电路，用于设置所述安全传感器的电平逻辑定义。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，所述第二开关电路包括若干第二拨码开关，所述第二拨码开关与至少一个所述输入接口对应。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，所述子控制器还包括：连接于所述微处理器与所述输入接口之间的输入隔离电路，以及与所述输入隔离电路连接的第三拨码开关；

所述第三拨码开关，用于设置所述输入接口连接的传感器的输出类型；

所述输入隔离电路，用于将所述传感器输出的信号经过电气隔离和电平转换后传输至所述微处理器。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，所述输入隔离电路包括：双向光耦芯片，限流电阻和上拉电阻；

所述双向光耦芯片的第一输入端与所述第三拨码开关的公共端连接；

所述双向光耦芯片的第二输入端通过所述限流电阻与所述输入接口连接，所述输入接口与所述传感器的信号输出端连接；

所述双向光耦芯片的第一输出端与所述微处理器连接，且所述双向光耦芯片的第一输出端与所述上拉电阻连接；

所述双向光耦芯片的第二输出端与负电源连接。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，所述第三拨码开关的第一输入端与正电源连接，所述第三拨码开关的第二输入端与负电源连接；

所述传感器为NPN型时，所述第三拨码开关用于设置第一输入端与公共端导通；

所述传感器为PNP型时，所述第三拨码开关用于设置第二输入端与公共端导通。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，所述子控制器还包括：与所述微处理器连接的若干输出接口，以及连接于所述输出接口与所述微处理器之间的输出隔离和驱动电路；

至少部分所述输出接口连接执行器；

所述输出隔离和驱动电路，用于将所述微处理器输出的多个输出信号经过电气隔离和驱动后传输至连接的输出接口。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，各所述子控制器依次串联；

所述子控制器还包括：用于连接上一级设备的第一接口，用于连接下一级设备的第二接口，以及分别与所述第一接口、所述第二接口和所述微处理器连接的通信电路；

第一级所述子控制器的第一接口与所述主控制器的接口连接；最后一级所述子控制器的第二接口与终端电阻和安全信号的跳线连接；

所述通信电路，用于向所述微处理器发送所述主控制器的控制指令，向所述主控制器反馈所述微处理器的反馈信号。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，所述通信电路，具体包括：与所述微处理器连接的CAN隔离驱动电路，与所述微处理器连接的RS485隔离驱动电路，以及与所述第一接口和所述第二接口分别连接的第四拨码开关；

所述第四拨码开关的公共端分别与所述第一接口和所述第二接口连接，第一端与所述CAN隔离驱动电路连接，第二端与所述RS485隔离驱动电路连接；所述第四拨码开关，用于设置通信总线的种类。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，所述子控制器还包括：分别与所述第一接口和第二接口连接的隔离电源电路；

所述隔离电源电路，用于将电源信号进行电气隔离并降压后提供给所述子控制器中各电路使用。

另一方面，本发明实施例还提供了一种机器人设备，包括本发明实施例提供的上述分布式控制系统。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种分布式控制系统和机器人设备，通过在子控制器内设置与微处理器连接的第一开关电路，采用第一开关电路可以方便设置安全传感器连接的位置，提高系统兼容性和可扩展性，以便在后续工作时，微处理器可以快速的根据安全传感器输出的信号向主控制器进行反馈，以缩短分布式控制系统对安全传感器动作的响应时间，并提高系统的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的分布式控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的分布式控制系统中的子控制器的结构示意图；

图3a和图3b分别为本发明实施例提供的分布式控制系统中输入隔离电路的结构示意图；

图4a和图4b分别为本发明实施例提供的分布式控制系统中第一接口和第二接口的连接示意图；

图5为本发明实施例提供的分布式控制系统中子控制器的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的分布式控制系统和机器人设备的具体实施方式进行详细地说明。

本实施例提供的一种分布式控制系统，如图1所示，包括：主控制器20，与主控制器20通过连接电缆24连接的若干子控制器21，以及与子控制器21连接的若干传感器22；传感器22包括安全传感器；如图2所示，子控制器21包括微处理器5，以及与微处理器5连接的若干输入接口3；

子控制器21还包括：与微处理器5连接的第一开关电路11；

第一开关电路11，用于设置安全传感器连接在输入接口3的所在位置。

具体地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，子控制器21的输入接口3连接的若干传感器22中可能包括与人员操作安全及设备运行安全相关的安全传感器，例如机器人的运动超限传感器。子控制器21可读取各传感器22反馈的信号，输出接口连接若干执行器，子控制器可以控制各执行器的状态。

具体地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，通过设置第一开关电路11可以方便设置安全传感器连接的位置，提高系统兼容性和可扩展性，以便在后续工作时，微处理器5可以快速的根据安全传感器输出的信号向主控制器进行反馈，以缩短分布式控制系统对安全传感器动作的响应时间，并提高系统的安全性。

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，第一开关电路11包括若干第一拨码开关，第一拨码开关与至少一个输入接口3对应。

具体地，第一开关电路11用来设置子控制器21的各输入接口3上是否连接有安全传感器。例如，子控制器21共有8个输入接口3，第一开关电路11具有8个第一拨码开关，第1至第8个第一拨码开关分别对应子控制器21的第1个输入接口至第8个输入接口。又如，子控制器21共有14个输入接口3，分为两组；第一开关电路11具有8个第一拨码开关，第8个第一拨码开关用于设置第1个至第7个第一拨码开关与两组输入接口的对应关系，当第8个第一拨码开关拨至第一档位时，第1个至第7个第一拨码开关分别对应子控制器21的第1个输入接口至第7个输入接口；当第8个第一拨码开关拨至第二档位时，第1个至第7个第一拨码开关分别对应子控制器21的第8个输入接口至第14个输入接口，这样可以节省第一拨码开关的数量。如果某个第一拨码开关拨到了H档，则表示对应的输入接口3连接了安全传感器，如果某个第一拨码开关拨到了L档，则表示该输入接口3没有连接安全传感器，即该输入接口3处于悬空状态，或者该输入接口3连接了普通功能的传感器(非安全传感器)。

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，如图2所示，子控制器21还可以包括：与微处理器5连接的第二开关电路12；

第二开关电路12，用于设置安全传感器的电平逻辑定义。

具体地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，通过设置第二开关电路12可以方便设置安全传感器的电平逻辑，提高系统兼容性和可扩展性，以便在后续工作时，微处理器5可以快速的根据安全传感器输出的信号向主控制器进行反馈，以缩短分布式控制系统对安全传感器动作的响应时间，并提高系统的安全性。

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，第二开关电路12包括若干第二拨码开关，第二拨码开关与至少一个输入接口3对应。

具体地，第二开关电路12用来设置安全传感器的有效电平是高电平还是低电平，需要配合第一开关电路11一起使用。例如，子控制器21共有8个输入接口3，第二开关电路12具有8个第二拨码开关，第1至第8个第二拨码开关分别对应子控制器21的第1个输入接口至第8个输入接口。又如，子控制器21共有14个输入接口3，分为两组；第一开关电路11具有8个第一拨码开关，第8个第一拨码开关用于设置第1个至第7个第一拨码开关与两组输入接口的对应关系，第二开关电路12具有7个第二拨码开关；当第8个第一拨码开关拨至第一档位时，第1个至第7个第一拨码开关分别对应子控制器21的第1个输入接口至第7个输入接口，此时，第1个至第7个第二拨码开关分别对应子控制器21的第1个输入接口至第7个输入接口；当第8个第一拨码开关拨至第二档位时，第1个至第7个第一拨码开关分别对应子控制器21的第8个输入接口至第14个输入接口，此时，第1个至第7个第二拨码开关分别对应子控制器21的第8个输入接口至第14个输入接口，这样，可以节省第二拨码开关的数量。如果某个第二拨码开关拨到了H档，则表示当对应的输入接口3所连接的安全传感器输出高电平时，表示出现了危险情况，反之，该安全传感器输出低电平时，表示没有出现危险情况；如果某个第二拨码开关拨到了L档，则表示当对应的输入接口3所连接的安全传感器输出低电平时，表示出现了危险情况，反之，该安全传感器输出高电平时，表示没有出现危险情况。第二开关电路12中的各第二拨码开关仅当对应的输入接口3连接有安全传感器时才有效，即只有第一拨码开关对应位拨到H档时，第二拨码开关的对应位才有意义，否则，第二拨码开关的状态将被忽略。

具体地，在分布式控制系统开始上电工作之前，需要根据各子控制器21连接的安全传感器的位置和电平逻辑定义，设置第一开关电路11和第二开关电路12。在分布式控制系统上电后，子控制器21的微处理器5会读取第一开关电路11和第二开关电路12的设置状态，在之后的工作过程中，微处理器5会根据第一开关电路11和第二开关电路12的设置状态以及各输入接口3的电平状态判断是否有安全传感器发生了动作，再以此判断是否需要通知主控制器20。

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，如图2所示，子控制器21还可以包括：连接于微处理器5与输入接口3之间的输入隔离电路16，以及与输入隔离电路16连接的第三拨码开关15；

第三拨码开关15，用于设置输入接口3连接的传感器22的输出类型；

输入隔离电路16，用于将传感器22输出的信号经过电气隔离和电平转换后传输至微处理器5。

具体地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，通过设置第三拨码开关15和输入隔离电路16可以方便兼容不同输出类型的传感器，提高系统兼容性和可扩展性。

具体地，输入隔离电路16与输入接口3一一对应连接；输入隔离电路16可以与第三拨码开关15一一对应连接，也可以多个输入隔离电路16与一个共同的第三拨码开关15连接，在此不做限定。

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，如图3a和图3b所示，输入隔离电路16具体包括：双向光耦芯片16a，限流电阻16b和上拉电阻16c；其中，

双向光耦芯片16a的第一输入端o与第三拨码开关15的公共端c连接；

双向光耦芯片16a的第二输入端p通过限流电阻16b与输入接口3(图3a和图3b均未示出)连接，输入接口3与传感器22的信号输出端连接；

双向光耦芯片16a的第一输出端m与微处理器5连接，且双向光耦芯片16a的第一输出端与上拉电阻16c连接；

双向光耦芯片16a的第二输出端n与负电源连接。

具体地，由于目前常见的传感器按输出信号类型可分为NPN型和PNP型两种，为了能够兼容这两种不同类型的传感器，输入隔离电路16中的双向光耦芯片16a具有正向和反向两组二极管。

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，如图3a和图3b所示，第三拨码开关15的第一输入端a与正电源VCC连接，第三拨码开关15的第二输入端b与负电源连接；

如图3a所示，传感器22为NPN型时，第三拨码开关15用于设置第一输入端a与公共端c导通；当传感器22有输出信号时，双向光耦芯片16a中的正向二极管导通，从而保证双向光耦芯片16a的第一输出端m与负电源导通，微处理器5的输入电平由高电平变为低电平；

如图3b所示，传感器22为PNP型时，第三拨码开关15用于设置第二输入端b与公共端c导通；当传感器22有输出信号时，双向光耦芯片16a中的反向二极管导通，从而保证双向光耦芯片16a的第一输出端m与负电源导通，微处理器5的输入电平同样由高电平变为低电平。

具体地，通过双向光耦芯片16a和第三拨码开关15设置的配合使用，实现了输入隔离电路16可以兼容NPN型和PNP型两种类型的传感器22。

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，如图1和图2所示，子控制器22还可以包括：与微处理器5连接的若干输出接口4，以及连接于输出接口4与微处理器5之间的输出隔离和驱动电路10；

如图1所示，至少部分输出接口4连接执行器23；

输出隔离和驱动电路10，用于将微处理器5输出的多个输出信号经过电气隔离和驱动后传输至连接的输出接口4。

具体地，输出隔离和驱动电路10将微处理器5输出的多个输出IO信号经过电气隔离和驱动后连接至输出接口4，用于驱动多个执行器23(如电磁阀等)工作。在分布式控制系统上电后，主控制器20通过通信总线24a不断的将控制指令发送至子控制器21，子控制器21中的微处理器5解析控制指令的含义后，控制输出IO信号的状态，从而控制输出接口4的各个输出信号的状态，驱动各个执行器23工作。

具体地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，主控制器20与子控制器21，以及各子控制器21之间，均使用连接电缆24连接。各连接电缆24的引脚定义相同，均包括通信总线24a，电源线24b和安全信号线24c。

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，如图1所示，各子控制器21依次串联；

如图2、图4a和图4b所示，子控制器21还可以包括：用于连接上一级设备的第一接口1，用于连接下一级设备的第二接口2，以及分别与第一接口1、第二接口2和微处理器5连接的通信电路9；

如图1所示，第一级子控制器21的第一接口1与主控制器20的接口20b连接；如图1和图4b所示，最后一级子控制器21的第二接口2与终端电阻25和安全信号的跳线26连接；终端电阻25的作用是为了改善通信总线24a的信号质量，跳线26的作用是为安全信号提供高电平信号源；

通信电路9，用于向微处理器5发送主控制器20的控制指令，并向主控制器20反馈微处理器5的反馈信号。

具体地，子控制器21的第一接口1和第二接口2都具有完全相同的接插件型号，引脚数量和引脚定义也完全相同，且第一接口1的通信总线信号引脚和电源引脚与第二接口2中对应的各引脚一一对应的连接在一起，安全信号引脚通过子控制器21中的可控开关7连接起来。这样，系统的通信总线信号线、电源线和安全信号线均形成了链式结构，在分布式控制系统中可以方便的移除或者增加一个子控制器21，其他子控制器21不会受到影响，因此分布式控制系统具有很好的可扩展性。

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，如图2所示，通信电路9，可以具体包括：与微处理器5连接的CAN隔离驱动电路9a，与微处理器5连接的RS485隔离驱动电路9b，以及与第一接口1和第二接口2分别连接的第四拨码开关9c；

第四拨码开关9c的公共端分别与第一接口1和第二接口2连接，第一端与CAN隔离驱动电路9a连接，第二端与RS485隔离驱动电路9b连接；第四拨码开关9c，用于设置通信总线24a的种类。

具体地，CAN和RS485是工业自动化控制中常用的两种现场总线，在子控制器21中可以同时设计这两种通信总线的隔离驱动电路，且均与微处理器5连接。在分布式控制系统上电前，需要根据分布式控制系统中究竟使用的是哪种总线，通过拨动第四拨码开关9c进行设置，选中的通信总线可以通过第一接口1和第二接口2接入到分布式控制系统的通信总线中，未选中的通信总线处于悬空状态，不会影响分布式控制系统通信。分布式控制系统上电后，微处理器5通过通信电路9接收来自主控制器20的控制指令，并向主控制器20发送反馈信号。

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，如图2所示，子控制器21还可以包括：与微处理器5连接的状态指示灯电路8，状态指示灯电路8可以指示分布式控制系统中输出电路的工作状态、通信总线的工作状态、安全传感器的状态等。例如，状态指示灯电路8可以包含两个LED指示灯(红、绿各一个)，LED1为红色指示灯，用于指示子控制器21中输出电路是否有故障，如输出电流过大等；LED2为绿色指示灯，用于指示子控制器21的通信状态以及安全传感器状态，其指示逻辑表见下表1：

表1

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，如图2所示，子控制器21还可以包括：分别与第一接口1和第二接口2连接的隔离电源电路6；

隔离电源电路6，用于将电源信号进行电气隔离并降压后提供给子控制器21中各电路使用。

具体地，每一级子控制器21的电源信号来自于主控制器20或者上一级子控制器21，通过第一接口1输入该子控制器21，子控制器21的隔离电源电路6将电源信号进行电气隔离并降压后提供至子控制器21的其他各个电路使用。同时，电源信号输出至第二接口2，为下一级子控制器21提供电源。

现有的分布式控制系统中由于传感器没有与主控制器直接连接，故其动作被主控制器响应的实时性就会降低，实时性降低的程度受到通信总线的传输速率、传输数据量以及从节点微处理器的运算能力等多方面因素的影响。而在一个机器人控制系统中，传感器通常为诸如限位开关或安全光幕之类的用于安全指示的安全传感器，它们用于指示机器人运动的极限位置或用于确保无操作人员介入机器人的工作空间；安全传感器一旦发生动作就表示机器人已经运动到极限位置或者有操作人员介入了其工作空间，此时，为了保证操作人员的安全和机器人设备的完好，需要主控制器在尽可能短的时间内做出响应，如立即停止机器人运行。而在传统的总线型分布式控制系统中，所有的信息均通过通信总线传输，因此，从安全传感器发生动作到主控制器接收到其动作信息的过程中会不可避免地存在一定的延迟，由此而造成主控制器响应的迟缓会增加人员伤亡或机器人设备损坏的可能性。

基于此，可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，如图2所示，子控制器21还可以包括：可控开关7。可控开关7的信号输入端7a和输出端7b分别连接至第二接口2和第一接口1对应的管脚，可控开关7的第三端7c连接至微处理器5。

具体地，如图1所示，子控制器21的可控开关7的输入端7a与相邻子控制器21的可控开关7的输出端7b串联连接成一个完整的开关电路，开关电路的一端由跳线26与高电平信号源连接，另一端与主控制器20的电平信号检测单元20c连接；当子控制器21的微控制器5接收到安全传感器发出的安全检测信号时，控制与该微控制器5连接的可控开关7断开；主控制器20上的电平信号检测单元20c用于检测是否存在由可控开关7断开时导致的电平信号变化，当检测到电平信号变化时通知主控制器20的微处理器20a，主控制器20的微处理器20a控制机器人停止动作。

与传统的总线型分布式控制系统中，所有的信息均通过通信总线传输的方式相比，本发明实施例提供的上述分布式控制系统能够缩短总线型分布式控制系统对安全传感器动作的响应时间，提高控制系统的安全性。

可选地，在本发明实施例提供的上述分布式控制系统中，如图2所示，子控制器21还可以包括：用于设置通信速率的第三开关电路13，以及用于设置通信地址的第四开关电路14，第三开关电路13和第四开关电路14均连接至子控制器21的微处理器5。

具体地，在分布式控制系统开始上电工作之前，需要根据系统通信数据量和传输距离选择合适的通信速率，将第三开关电路13拨到相应的档位，各子控制器21所设置的通信速率必须相同。在分布式控制系统开始上电工作之前，需要为各子控制器21设置各自的地址，将第四开关电路14拨到相应的档位，每一子控制器21所设置的地址必须各不相同。分布式控制系统上电后，各子控制器21的微处理器5会读取以上第三开关电路13和第四开关电路14的设置状态，并根据该状态对通信电路9做相应的初始化设置。

下面分别具体介绍本发明实施例提供的上述分布式控制系统中子控制器21和主控制器20的工作流程。

具体地，本发明实施例提供的上述分布式控制系统中的子控制器21的工作流程如图5所示，包括以下步骤：

S501、在分布式控制系统上电之前，设置各开关状态。具体包括根据所约定的系统通信总线速率设置第三开关电路13，根据所约定的子控制器21站点号设置第四开关电路14，根据所连接安全传感器连接的位置设置第一开关电路11，根据所连接安全传感器有效时的电平的状态设置第二开关电路12，根据所连接传感器的类型设置第三拨码开关15，根据通信总线24a的种类设置第四拨码开关9c。

S502、分布式控制系统上电后，微处理器5进行初始化。具体地，微处理器5读取第三开关电路13和第四开关电路14的状态，根据第三开关电路13的状态设置通信速率，根据第四开关电路14的状态设置收发数据时所需的地址位；微处理器5读取第一开关电路11和第二开关电路12的状态，据此计算出安全传感器掩码，用于后续流程中判断是否有安全传感器发生动作；微处理器5控制可控开关7的控制端，使可控开关7闭合。至此，初始化过程结束。

S503、微处理器5读取所连接的各传感器的输入状态；

S504、微处理器5根据各传感器的输入状态，结合安全传感器掩码判断是否存在安全传感器发生动作；若是，则执行步骤S505；若否，则执行步骤S506；

S505、微处理器5控制可控开关7的控制端，使可控开关7断开；

S506、微处理器5控制可控开关7的控制端，使可控开关7闭合；

步骤S505和步骤S506之后，均执行步骤S507；

S507、微处理器5将各传感器22状态发送至通信总线24a；

S508、微处理器5从通信总线24a获取控制指令；

S509、微处理器5根据控制指令控制各执行器23动作。

具体地，本发明实施例提供的上述分布式控制系统中的主控制器20工作流程如下：分布式控制系统启动后，主处理器20实时读取电平检测单元所检测的安全信号。正常情况下，安全信号的电平不变，主控制器20控制机器人正常运动，并通过通信总线24a接收各传感器状态，以及发送执行器23控制指令。当异常情况出现时，主控制器20检测到安全信号的电平发生变化，主控制器20立即控制机器人停止动作，防止危险发生；之后再通过通信总线24a接收各传感器的状态，据此判断故障发生的原因，等待故障排查。与传统方式相比，本系统可以使主控制器更早的发现故障，及时控制机器人停止运动，提高了系统的安全性。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种机器人设备，包括本发明实施例提供的上述分布式控制系统。由于该机器人设备解决问题的原理与前述一种分布式控制系统相似，因此该机器人设备的实施可以参见分布式控制系统的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的上述分布式控制系统和机器人设备，通过在子控制器内设置与微处理器连接的第一开关电路，采用第一开关电路可以方便设置安全传感器连接的位置，提高系统兼容性和可扩展性，以便在后续工作时，微处理器可以快速的根据安全传感器输出的信号向主控制器进行反馈，以缩短分布式控制系统对安全传感器动作的响应时间，并提高系统的安全性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种分布式控制系统，包括：主控制器，与所述主控制器通过连接电缆连接的若干子控制器，以及与所述子控制器连接的若干传感器；所述传感器包括安全传感器；所述子控制器包括微处理器，以及与所述微处理器连接的若干输入接口；其特征在于：

所述子控制器还包括：与所述微处理器连接的第一开关电路；

所述第一开关电路，用于设置所述安全传感器连接在所述输入接口的所在位置。

2.如权利要求1所述的分布式控制系统，其特征在于，所述第一开关电路包括若干第一拨码开关，所述第一拨码开关与至少一个所述输入接口对应。

3.如权利要求1所述的分布式控制系统，其特征在于，所述子控制器还包括：与所述微处理器连接的第二开关电路；

所述第二开关电路，用于设置所述安全传感器的电平逻辑定义。

4.如权利要求3所述的分布式控制系统，其特征在于，所述第二开关电路包括若干第二拨码开关，所述第二拨码开关与至少一个所述输入接口对应。

5.如权利要求1所述的分布式控制系统，其特征在于，所述子控制器还包括：连接于所述微处理器与所述输入接口之间的输入隔离电路，以及与所述输入隔离电路连接的第三拨码开关；

所述第三拨码开关，用于设置所述输入接口连接的传感器的输出类型；

所述输入隔离电路，用于将所述传感器输出的信号经过电气隔离和电平转换后传输至所述微处理器。

6.如权利要求5所述的分布式控制系统，其特征在于，所述输入隔离电路包括：双向光耦芯片，限流电阻和上拉电阻；

所述双向光耦芯片的第一输入端与所述第三拨码开关的公共端连接；

所述双向光耦芯片的第二输入端通过所述限流电阻与所述输入接口连接，所述输入接口与所述传感器的信号输出端连接；

所述双向光耦芯片的第一输出端与所述微处理器连接，且所述双向光耦芯片的第一输出端与所述上拉电阻连接；

所述双向光耦芯片的第二输出端与负电源连接。

7.如权利要求6所述的分布式控制系统，其特征在于，所述第三拨码开关的第一输入端与正电源连接，所述第三拨码开关的第二输入端与负电源连接；

所述传感器为NPN型时，所述第三拨码开关用于设置第一输入端与公共端导通；

所述传感器为PNP型时，所述第三拨码开关用于设置第二输入端与公共端导通。

8.如权利要求1所述的分布式控制系统，其特征在于，所述子控制器还包括：与所述微处理器连接的若干输出接口，以及连接于所述输出接口与所述微处理器之间的输出隔离和驱动电路；

至少部分所述输出接口连接执行器；

所述输出隔离和驱动电路，用于将所述微处理器输出的多个输出信号经过电气隔离和驱动后传输至连接的输出接口。

9.如权利要求1所述的分布式控制系统，其特征在于，各所述子控制器依次串联；

所述子控制器还包括：用于连接上一级设备的第一接口，用于连接下一级设备的第二接口，以及分别与所述第一接口、所述第二接口和所述微处理器连接的通信电路；

第一级所述子控制器的第一接口与所述主控制器的接口连接；最后一级所述子控制器的第二接口与终端电阻和安全信号的跳线连接；

所述通信电路，用于向所述微处理器发送所述主控制器的控制指令，并向所述主控制器反馈所述微处理器的反馈信号。

10.如权利要求9所述的分布式控制系统，其特征在于，所述通信电路，具体包括：与所述微处理器连接的CAN隔离驱动电路，与所述微处理器连接的RS485隔离驱动电路，以及与所述第一接口和所述第二接口分别连接的第四拨码开关；

所述第四拨码开关的公共端分别与所述第一接口和所述第二接口连接，第一端与所述CAN隔离驱动电路连接，第二端与所述RS485隔离驱动电路连接；所述第四拨码开关，用于设置通信总线的种类。

11.如权利要求9所述的分布式控制系统，其特征在于，所述子控制器还包括：分别与所述第一接口和第二接口连接的隔离电源电路；

所述隔离电源电路，用于将电源信号进行电气隔离并降压后提供给所述子控制器中各电路使用。

12.一种机器人设备，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的分布式控制系统。