CN204360109U - Acu控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种控制器装置，具体的说，涉及一种新型的ACU控制器，主要包括电源板、主控制器板、脉冲驱动板、网络板、数字量输出板、数字量输入板和模拟量采集板,主控制器板与脉冲驱动板、网络板、数字量输出板、数字量输入板和模拟量采集板电连。控制器各板卡均采用3U板卡，各板卡功能独立,各板卡任意插入机箱的安装板，且板卡之间通过背板实现通讯，组装方便。

Description

ACU控制器

技术领域

本实用新型涉及一种控制器装置，具体的说，涉及一种新型的ACU控制器。

背景技术

随着现代技术的飞速发展，控制器型式千变万化，目前主流控制器主要分为以下两大类：

第一类：整个控制器主要由一块主控板构成，此类型控制器的优点是整机控制性能强，缺点为维修成本高、单板体积大且不易更换，且功能扩展能力有限，该类控制器比较适用于结构简单及功能需求较少的控制系统；

第二类：整个控制器分别由多块不同功能的板卡组成，其主要机型包括3U机箱、6U机箱等。此类型控制器具有维修成本低、单板体积小且可以随意更换，功能扩展能力好的优点。但多板卡结构占用机箱结构较大，因此该类控制器比较适用于结构复杂且功能需求较多的系统。

随着机车领域对控制功能和控制智能化的不断提高，第一类控制器无法根据需求扩展相应的功能板卡，且控制器部分功能失效时也无法通过及时灵活更换失效元器件进行维修，而第二类控制器的多板卡结构较为复杂，且占地面积大，均不符合现代机车领域对简化控制器结构且提高控制效率的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种ACU机箱式控制器，具有结构简单、成本低和扩展性强的优点，提高了列车运行的可靠性和安全性，降低维修成本，缩短维修维护时间。

本实用新型的技术方案是：ACU控制器，主要包括电源板、主控制器板、脉冲驱动板、网络板、数字量输出板、数字量输入板和模拟量采集板。

所述主控制器板与脉冲驱动板、网络板、数字量输出板、数字量输入板和模拟量采集板电连，所述主控制器板接收所述脉冲驱动板、所述数字量输入板、所述模拟量采集板和数字量输出板发出的反馈信号、接收所述网络板发出的上级命令信号、接收所述模拟量采集板发出的模拟量采集信号和硬件保护指示信号Y1PO、接收所述数字量输出板发出的DO输出指示信号DO和接收所述数字量输入板发出的DI输入指示信号DI；以及向所述脉冲驱动板和所述数字量输出板发出PWM控制信号、向所述脉冲驱动板、所述数字量输入板、所述模拟量采集板和数字量输出板发出访问信号、向所述网络板发出运行状态信号；

所述脉冲驱动板主要用于接收所述主控制器板发出的PWM控制信号和访问信号，以及用于向所述主控制器板发出反馈信号；

所述网络板主要用于接收所述主控制器板发出的运行状态信号，以及用于向所述主控制器板发出上级命令信号；

所述模拟量采集板主要用于采集电流模拟量和电压模拟量信号并接收所述主控制器板发出的访问信号，以及用于向所述主控制器板发出模拟量采集信号和反馈信号、向所述主控制器板和所述脉冲驱动板发出硬件保护指示信号Y1PO；

所述数字量输出板主要用于接收所述主控制器板发出的访问信号、接收所述主控制器板发出的PWM控制信号，以及用于向所述主控制器板发出反馈信号和DO输出指示信号DO；

所述数字量输入板主要用于接收所述主控制器板发出的访问信号，以及用于向所述主控制器板发出反馈信号和DI输入指示信号DI；

所述电源板为所述主控制器板、所述脉冲驱动板、所述网络板、所述数字量输出板、所述数字量输入板和所述模拟量采集板供电。

为减少电路、较小板卡空间、芯片引脚数量且增强主控制器板与各板卡之间通讯的有效性。

该ACU控制器还设有背板，背板上设有电源连接线、SPI总线连接线、I2C总线连接线、CAN总线连接线、SE硬线连接线和PWM控制信号连接线，电源板、主控制器板、脉冲驱动板、网络板、数字量输出板、数字量输入板和模拟量采集板均采用3U板卡并通过背板连接。且所述主控制器板通过设置于背板上的I2C总线与所述数字量输出板、所述数字量输入板、所述模拟量采集板和所述脉冲驱动板进行双向数据交互，向上述各板卡发出访问信号以及接受上述板卡发出的反馈信号。

进一步为增强信号传输中的抗电磁干扰能力，所述主控制器板与所述网络板之间通过CAN总线进行双向通讯。

进一步为确保电气隔离，所述电源板包括电源板一和电源板二，电源板一为脉冲驱动板、网络板、数字量输出板和数字量输入板提供+15V电源，为脉冲驱动板、网络板、数字量输出板、数字量输入板和模拟量采集板提供+5V电源；电源板二为模拟量采集板提供+15V电源。

更进一步，机箱内部板卡按照功能需求、高低压分离和通风散热要求进行分层布局，上层板卡从左至右依次为：电源板一、主控制器、脉冲驱动板、网络板和故障存储板；下层板卡从左至右依次为：电源板二、模拟量采集板、数字量输出板和数字量输入板。

进一步，该ACU控制器的机箱采用6U机箱，机箱前面板设有多个安装板，安装板上设有固定各板卡的槽位，安装板上设置有助拔器和防错插结构。所述机箱前面板两侧分别安装有便于开启机箱的把手，把手的上下两侧通过螺栓固定于机箱的安装支架上，机箱侧面设有散热的蜂窝式网孔。

本实用新型与现有技术相比的有益效果为：

(1)该ACU控制器板卡均采用3U板卡，各板卡功能独立，单板开发成本低、难度小以及开发周期短，该控制器的系统扩展性好，需要增加相应功能时，可随意扩展对应板卡，即可完成对功能板卡的控制，且维修更换较为简单方便，大大降低维修成本和劳动强度；

(2)该ACU控制器采用机箱式控制器，由多块功能板卡组成，各板卡任意插入机箱的安装板，且板卡之间通过背板实现通讯，组装方便；

(3)该ACU控制器的各板卡可按照功能、高低压和通风散热要求分层排布于机箱中，以确保控制器的高效性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图,；

图2为该ACU控制器的机箱结构图；

图3为该ACU控制器的板卡布局图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型的保护范围。

实施例1

参见图1和图2，ACU控制器，主要包括电源板、主控制器板X3、脉冲驱动板X5、网络板X7、数字量输出板X8、数字量输入板X10和模拟量采集板。ACU控制器还设有故障存储板X9，主控制器板X3与电源板、脉冲驱动板X5、网络板X7、数字量输出板X8、数字量输入板X10和模拟量采集板均电连。

ACU控制器的主控制器板X3采用YI 28M35双核处理器架构，设有I2C总线接口、可扩展MVB接口、1路隔离CAN总线接口、1路隔离RS232接口和1路隔离RS485接口。主控制器板X3用于控制逻辑处理、控制算法处理、控制板卡间数据交互以及实现维护和软件下载功能。

ACU控制器通过脉冲驱动板X5控制IGBT驱动板。脉冲驱动板X5与主控制器板X3电连。一方面通过主控制器板X3发出PWM控制信号，控制脉冲驱动板X5输出IGBT光纤驱动脉冲信号；另一方面通过I2C总线与主控制器板X3进行双向数据交互，将采集到的驱动信号反馈信号及时发送至主控制器板X3处理。

其中，脉冲驱动板X5设有6路IGBT门极光纤驱动端口和6路IGBT光纤驱动状态反馈端口，通过6路IGBT门极光纤驱动端口将IGBT光纤驱动脉冲信号发送至IGBT驱动板，通过6路IGBT光纤驱动状态反馈端口将采集到的驱动信号反馈信号及时发送至主控制器板X3处理。

ACU控制器与上级控制板之间的通讯，通过网络板X7实现。网路板通过内部CAN总线与主控制器板X3进行双向数据交互。网络板X7设有内部CAN接口、可扩展MVB总线接口、对外CAN/485/232总线接口和I2C接口，其中，可扩展MVB总线接口、对外CAN/485/232总线接口和I2C接口用于与上级控制板进行通讯。网络板X7通过内部CAN总线将上级控制板的上级驱动信号反馈信号命令信号发送至主控制器板X3，并将主控制器板X3的监测的运行状态信号发送至上级控制板。

ACU控制器通过数字量输入板X10采集外部开关量状态。数字量输入板X10与主控制器板X3电连。数字量输入板X10设有16路数字量输入反馈采集接口。数字量输入板X10采集外部开关量的DI输入指示信号DI并发送至主控制器板X3处理，并通过I2C总线与主控制器板X3进行双向数据交互，将采集到的开关量反馈信号及时发送至主控制器板X3处理。

ACU控制器通过数字量输出板X8控制外部开关量状态。数字量输出板X8设有8路MOS管或继电器输出接口。数字量输出板X8接收主控制器板X3发出的PWM控制信号和DO输出指示信号DO控制外部MOS管或继电器的工作状态，并通过I2C总线与数字量输出板X8进行双向数据交互，将外部开关量反馈信号及时发送至主控制器板X3处理。

ACU控制器通过模拟量采集板采集并控制外部模拟量。模拟量采集板共有2块，包括模拟量采集板X4和模拟量采集板X6，模拟量采集板设有8路模拟量采集输入接口，可采集电流模拟量或电压模拟量。通过SPI总线将采集到的模拟量信号发送至主处理板处理；并通过I2C总线与主控制器板X3进行双向数据交互。同时，模拟量采集板X4和X6输出硬件保护指示信号Y1PO至主控制器板X3和脉冲驱动板X5，对ACU控制器各板卡进行电气保护。

电源板包括电源板一X1和电源板二X2，电源板一X1可提供+15V电源和+5V电源两种电源。其中，电源板一X1为脉冲驱动板X5、网络板X7、数字量输出板X8和数字量输入板X10提供+15V电源，为脉冲驱动板X5、网络板X7、数字量输出板X8、数字量输入板X10和模拟量采集板X4和X6提供+5V电源。电源板二X2可提供+15V电源和+24V电源，其中电源板二X2为模拟量采集板X4和X6提供+15V电源，以确保电气隔离。

该ACU控制器的机箱采用6U机箱结构，各板卡均采用3U板卡并通过背板连接，背板上设有电源连接线、SPI总线连接线、I2C总线连接线、CAN总线连接线、SE硬线连接线和PWM控制信号连接线。

机箱的前面板设有多个带有槽位的安装板，各板卡通过板卡滑轨与槽位连接，除电源板外，各板卡可随机插入机箱安装板，均可实现无障碍通讯连接。板卡上设有的48针连接器均采用双向夹子式助拔器，且8针连接器上安装有防错插结构。同时，各板卡通过螺栓固定于安装板上，安装板的两侧通过螺栓固定在机箱上，安装板的上部安装有助拔器，便于板卡与机箱固定或将板卡从机箱中取出。

机箱前面板两侧分别安装有便于开启机箱的把手，把手的上下两侧通过螺栓固定于机箱的安装支架上。机箱侧面设有蜂窝式网孔，满足机箱对通风散热和电磁兼容的要求。

参见图3，机箱内部板卡可按照功能需求、高低压分离和通风散热等因素进行板卡布局。图3给出ACU控制器内板卡的一种布局方式。即附图3中上排从左至右依次为：电源板一X1、主控制器、脉冲驱动板X5、网络板X7和故障存储板；附图3中下排从左至右依次为：电源板二X2、模拟量采集板X4、模拟量采集板X4、数字量输出板X8和数字量输入板X10。

Claims (8)

1.ACU控制器，主要包括电源板、主控制器板、脉冲驱动板、网络板、数字量输出板、数字量输入板和模拟量采集板，其特征在于：

所述主控制器板与脉冲驱动板、网络板、数字量输出板、数字量输入板和模拟量采集板电连，所述主控制器板接收所述脉冲驱动板、所述数字量输入板、所述模拟量采集板和数字量输出板发出的反馈信号、接收所述网络板发出的上级命令信号、接收所述模拟量采集板发出的模拟量采集信号和硬件保护指示信号、接收所述数字量输出板发出的DO输出指示信号和接收所述数字量输入板发出的DI输入指示信号；以及向所述脉冲驱动板和所述数字量输出板发出PWM控制信号、向所述脉冲驱动板、所述数字量输入板、所述模拟量采集板和数字量输出板发出访问信号、向所述网络板发出运行状态信号；

所述脉冲驱动板主要用于接收所述主控制器板发出的PWM控制信号和访问信号，以及用于向所述主控制器板发出反馈信号；

所述网络板主要用于接收所述主控制器板发出的运行状态信号，以及用于向所述主控制器板发出上级命令信号；

所述模拟量采集板主要用于采集电流模拟量和电压模拟量信号并接收所述主控制器板发出的访问信号，以及用于向所述主控制器板发出模拟量采集信号和反馈信号、向所述主控制器板和所述脉冲驱动板发出硬件保护指示信号；

所述数字量输出板主要用于接收所述主控制器板发出的访问信号、接收所述主控制器板发出的PWM控制信号，以及用于向所述主控制器板发出反馈信号和DO输出指示信号；

所述数字量输入板主要用于接收所述主控制器板发出的访问信号，以及用于向所述主控制器板发出反馈信号和DI输入指示信号；

所述电源板为所述主控制器板、所述脉冲驱动板、所述网络板、所述数字量输出板、所述数字量输入板和所述模拟量采集板供电。

2.根据权利要求1所述的ACU控制器，其特征在于：该ACU控制器还设有背板，背板上设有电源连接线、SPI总线连接线、I2C总线连接线、CAN总线连接线、SE硬线连接线和PWM控制信号连接线，电源板、主控制器板、脉冲驱动板、网络板、数字量输出板、数字量输入板和模拟量采集板均采用3U板卡并通过背板连接。

3.根据权利要求2所述的ACU控制器，其特征在于：所述主控制器板通过设置于背板上的I2C总线与所述数字量输出板、所述数字量输入板、所述模拟量采集板和所述脉冲驱动板进行双向数据交互，向上述各板卡发出访问信号以及接受上述板卡发出的反馈信号。

4.根据权利要求1所述的ACU控制器，其特征在于：所述主控制器板与所述网络板之间通过CAN总线进行双向通讯。

5.根据权利要求1所述的ACU控制器，其特征在于：所述电源板包括电源板一和电源板二，电源板一为脉冲驱动板、网络板、数字量输出板和数字量输入板提供+15V电源，为脉冲驱动板、网络板、数字量输出板、数字量输入板和模拟量采集板提供+5V电源；电源板二为模拟量采集板提供+15V电源。

6.根据权利要求5所述的ACU控制器，其特征在于：所述板卡在机箱内分层布局，上层板卡从左至右依次为：电源板一、主控制器、脉冲驱动板、网络板和故障存储板；下层板卡从左至右依次为：电源板二、模拟量采集板、数字量输出板和数字量输入板。

7.根据权利要求1所述的ACU控制器，其特征在于：该ACU控制器的机箱采用6U机箱，机箱前面板设有多个安装板，安装板上设有固定各板卡的槽位，安装板上设置有助拔器和防错插结构。

8.根据权利要求7所述的ACU控制器，其特征在于：所述机箱前面板两侧分别安装有便于开启机箱的把手，把手的上下两侧通过螺栓固定于机箱的安装支架上，机箱侧面设有散热的蜂窝式网孔。