CN115480512A - 一种通用化车载底盘控制器 - Google Patents

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张云鹏
饶彬
张燕枝
牛坤
王璐阔
曹子健
吴郁
张轶男
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Abstract

本发明公开了一种通用化车载底盘控制器，包括控制模块、ADC模块、DAC模块、I/O模块以及通信模块；所述控制模块主要包含主控芯片、状态指示灯和控制软件等；所述ADC模块主要包含模拟量采集调理电路和固态继电器电路；所述DAC模块主要包含控制器模拟输出调理电路；所述的I/O模块主要包含输入光耦隔离电路和输出光耦隔离电路；通信模块主要包含CAN通信模块、485通信模块、232通信模块、USB通信模块和以太网通信模块。本发明解决了现有车载控制器外部接口匮乏、通用化差的问题；所有外部接口采用隔离方式，大大提高了控制器的抗干扰能力，并通过I/O扩展模块，丰富I/O接口，能够适应不同用户需求。

Description

一种通用化车载底盘控制器
技术领域
本发明涉及无人物流车控制领域，具体涉及一种通用化车载底盘控制器。
背景技术
无人物流车主要包括AGV和电动叉车，因其可以高效、准确、灵活地完成搬运任务，且搬运路线可以随生产工艺流程的调整而调整，无人物流车在仓储业、制造业、港口码头等领域得到广泛应用。目前，控制器主要采用西门子PLC、倍福PLC等货架产品，但供货周期长，价格高；市面上部分控制器采用仿PLC方案和嵌入式板卡方案，但外部接口匮乏。
针对控制器外部接口匮乏，无法满足项目需求，目前一般采用扩展配置，但使用困难，且增加了成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提出了一种通用化车载底盘控制器，具有接口丰富、通用性强的特点，可满足市场需求。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种通用化车载底盘控制器，由控制模块、ADC模块、DAC模块、I/O模块以及通信模块组成；控制模块分别与ADC模块、DAC模块、I/O模块以及通信模块电性连接；
所述控制模块包含主控芯片、EEPROM、状态指示灯、电平转换芯片；控制软件算法存放于主控芯片中，用于通信、解析指令、AD转换等功能；所述EEPROM用于实现配置参数等信息的存储；
所述ADC模块包含模拟量采集调理电路和固态继电器电路；所述模拟量采集调理电路用于将0V～10V电压调理成0V～3.3V，可供控制模块采集；所述固态继电器电路用于根据外部输入的采集信号，实现电流采集与电压采集的功能切换；
所述DAC模块主要包含模拟量输出调理电路；所述模拟量输出调理电路用于将控制模块DAC输出0V～3.3V电压调理为0V～10V给外部接口；
所述I/O模块包含输入光耦隔离电路、输出光耦隔离电路和I/O扩展模块电路；所述输入光耦隔离电路用于接收和采集输入设备的各种信号，并转换成控制模块可接收和处理的信号；所述输出光耦隔离电路用于接收控制模块的处理输出，并将其转换成输出装置可接受的信号，驱动受控设备；I/O扩展模块电路用于I/O端口扩展，与控制模块之间通过I2C通信连接，实现对I/O扩展模块I/O端口的控制；
所述CAN通信模块包含CAN通信隔离收发芯片和接口过压保护电路，用于实现与主控制器之间的通讯和控制器对驱动器等设备的指令下发；
所述485通信模块包含485通信隔离芯片和接口过压保护电路，一般用于实现控制器接收各类传感器的采集数据；
所述232通信模块包含232通信隔离芯片和接口过压保护电路，一般用于实现控制器接收各类传感器的采集数据；
所述USB通信模块包含USB通信芯片和接口过压保护电路，用于实现控制器在线调试；
所述以太网通信模块包含以太网通信芯片和变压器电路，一般用于实现控制器与上位机通信。
所述通信模块和I/O模块均与外部接口之间隔离，提高控制回路的抗干扰能力。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用主控芯片+I/O扩展芯片的方式，丰富了I/O接口，本控制器共有100路I/O接口，具备常用通信接口、模拟量采集端口和模拟量输出端口；提高了控制器的稳定性、可靠性和干扰能力，扩大了控制器的使用场景，增强了控制器的适用性；通信模块和I/O模块均与外部接口之间隔离，提高控制回路的抗干扰能力；本新型控制器结构上分为控制板和I/O扩展板，板级连接均采用排针排母电性连接，功能划分合理，布局紧凑，缩小控制器体积。
附图说明
图1是本发明一种通用化车载底盘控制器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步描述：
如图1所示，本发明一种通用化车载底盘控制器，从电路功能上可将控制器划分为五个功能模块，包括控制模块、ADC模块、DAC模块、I/O模块以及通信模块。所述车载底盘控制器控制对象一般为无人物流车。
所述控制模块包含主控芯片、EEPROM、状态指示灯、电平转换芯片；控制软件算法存放于主控芯片中，用于通信、解析指令、AD转换等功能；所述EEPROM用于实现配置参数等信息的存储，所述EEPROM与主控芯片通过IIC总线电性相连，用于实现配置参数等信息的存储。
ADC模块包含模拟量采集调理电路和固态继电器电路，与所述控制模块电性连接，用于模拟量采集；采集调理电路将0V～10V电压调理成0V～3.3V，可供控制模块采集；固态继电器电路用于根据外部输入的采集信号，实现电流采集与电压采集的功能切换。
DAC模块主要包含模拟量输出调理电路，与所述控制模块电性连接，用于模拟量输出；模拟量输出调理电路将控制模块DAC输出0V～3.3V电压调理为0V～10V给外部接口。
I/O模块包含输入光耦隔离电路、输出光耦隔离电路和I/O扩展模块电路，与所述控制模块电性连接，用于实现控制器与外部设备的数据交换；输入光耦隔离电路用于接收和采集输入设备的各种信号，并转换成控制模块可接收和处理的信号；输出光耦隔离电路用于接收控制模块的处理输出，并将其转换成输出装置可接受的信号，驱动受控设备；I/O扩展模块电路用于I/O端口扩展，与控制模块之间通过I2C通信连接，实现对I/O扩展模块I/O端口的控制。
如图1所示，通信模块包含CAN通信模块、485通信模块、232通信模块、USB通信模块和以太网通信模块。其中，所述CAN通信模块包含CAN通信隔离收发芯片和接口过压保护电路，用于实现与主控制器之间的通讯和控制器对驱动器等设备的指令下发。CAN通信模块与所述控制模块电性连接，用于实现与主控制器之间的通讯和控制器对驱动器等设备的指令下发；485通信模块和232通信模块与所述控制模块电性连接，所述485通信模块包含485通信隔离芯片和接口过压保护电路，一般用于实现控制器接收各类传感器的采集数据。所述232通信模块包含232通信隔离芯片和接口过压保护电路，一般用于实现控制器接收各类传感器的采集数据；USB通信模块与所述控制模块电性连接，包含USB通信芯片和接口过压保护电路用于实现控制器在线调试；以太网通信模块与所述控制模块电性连接，包含以太网通信芯片和变压器电路，用于实现与上位机通信。
所述控制器结构上分为控制板和I/O扩展板，控制板包含控制模块、ADC模块、DAC模块、通信模块、电源模块、10路I/O输入电路和10路I/O输出电路；I/O扩展板包含I/O扩展芯片、56路I/O输入电路和24路I/O输出电路，I/O输入电路和10路I/O输出电路即输入光耦隔离电路、输出光耦隔离电路，板级连接均采用排针排母电性连接，功能划分合理，布局紧凑，缩小控制器体积。
针对故障监测：控制器具备故障监测功能。控制器实时监测每个通信接口接收的数据，当数据异常时，控制器将对应的错误代码发送给主控制器，主控制器连接上位机或显示器，技术人员根据上位机或显示器显示的错误代码，及时作出调整方案。
本发明采用主控芯片+I/O扩展芯片的方式，解决了现有车载控制器外部接口匮乏、通用化差的问题，丰富了I/O接口，本控制器共有100路I/O接口，具备常用通信接口、模拟量采集端口和模拟量输出端口。一种通用化车载底盘控制器，提高了控制器的稳定性、可靠性和干扰能力，扩大了控制器的使用场景，增强了控制器的适用性。
需要指出的是，本发明各模块涉及的部分电路为本领域常规电路，例如模拟量采集调理电路、固态继电器电路、控制器模拟输出调理电路、输入光耦隔离电路、输出光耦隔离电路、接口过压保护电路和变压器电路等，在此不再累述。
此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种通用化车载底盘控制器，其特征在于，包括控制模块、ADC模块、DAC模块、I/O模块以及通信模块；所述控制模块与ADC模块、DAC模块、I/O模块以及通信模块电性连接；所述ADC模块用于接收外部0V～10V电压信号或0mA～20mA电流信号，输出0V～3.3V电压给控制模块；所述DAC模块用于输出0V～10V电压信号给外部接口；所述I/O模块用于将输入信号转化为外部受控设备可接受的信号，驱动受控设备，所述I/O模块可扩展I/O接口；所述通信模块用于控制模块与外部主控制器之间的通讯和对受控设备的指令下发，所述通信模块和I/O模块均与外部接口之间隔离。
2.根据权利要求1所述的一种通用化车载底盘控制器，其特征在于，所述控制模块包含主控芯片、EEPROM、状态指示灯、电压监控芯片和电平转换芯片，所述EEPROM、状态指示灯、电压监控芯片和电平转换芯片均与主控芯片连接。
3.根据权利要求1所述的一种通用化车载底盘控制器，其特征在于，所述EEPROM与主控芯片通过IIC总线电性相连。
4.根据权利要求1所述的一种通用化车载底盘控制器，其特征在于，所述ADC模块包含电性连接的模拟量采集调理电路和固态继电器电路，模拟量采集调理电路将0V～10V电压调理成0V～3.3V，固态继电器电路根据外部输入的采集信号，进行电流采集与电压采集的功能切换。
5.根据权利要求1所述的一种通用化车载底盘控制器，其特征在于，所述DAC模块包含控制器模拟输出调理电路，将0V～3.3V电压调理为0V～10V。
6.根据权利要求1所述的一种通用化车载底盘控制器，其特征在于，所述I/O模块包含输入光耦隔离电路、输出光耦隔离电路和I/O扩展模块电路，所述输入光耦隔离电路用于接收和采集输入设备的各种信号，并转换成控制模块可接收和处理的信号；所述输出光耦隔离电路用于将控制模块输出信号转换成受控设备可接受的信号，所述I/O扩展模块电路包含I/O扩展芯片，用于I/O端口扩展。
7.根据权利要求6所述的一种通用化车载底盘控制器，其特征在于，所述I/O扩展芯片与控制模块之间通过I2C通信连接。
8.根据权利要求6所述的一种通用化车载底盘控制器，其特征在于，采用10路输入光耦隔离电路和10路输出光耦隔离电路用于输入输出；采用56路输入光耦隔离电路和24路输出光耦隔离电路用于I/O扩展模块。
9.根据权利要求8所述的一种通用化车载底盘控制器，其特征在于，所述控制模块、ADC模块、DAC模块、10路输入光耦隔离电路和10路输出光耦隔离电路以及通信模块集成于控制板，所述I/O扩展芯片、56路输入光耦隔离电路和24路输出光耦隔离电路集成于I/O扩展板，所述控制板和I/O扩展板采用排针排母电性连接。
10.根据权利要求1所述的一种通用化车载底盘控制器，其特征在于，所述通信模块包含与控制模块电性连接的CAN通信模块、485通信模块、232通信模块、USB通信模块和以太网通信模块；所述CAN通信模块包含CAN通信隔离收发芯片和接口过压保护电路，与主控制器和受控设备通讯；所述485通信模块包含485通信隔离芯片和接口过压保护电路，所述232通信模块包含232通信隔离芯片和接口过压保护电路，用于控制器接收各类传感器的采集数据；所述USB通信模块包含USB通信芯片和接口过压保护电路，用于在线调试；所述以太网通信模块包含以太网通信芯片和变压器电路，与上位机通信。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116300663A (zh) * 2023-05-18 2023-06-23 天津津亚电子有限公司 一种应用于自动化设备的通用控制器

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