CN207965568U - 一种电机控制器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机控制器系统，包括背板以及插接于背板上的分别模块化的：主板模块、控制板模块以及驱动板模块，背板包括如下插槽：一个插接主板模块的主板插槽、一个插接控制板模块的控制板插槽以及多个插接驱动板模块的驱动板插槽，主板插槽与控制板插槽之间通过485总线以及传输复位信号的电子线连接，控制板插槽与各个驱动板插槽之间通过传输复位信号的电子线并联以及通过485/CAN总线并联，控制板插槽与各个驱动板插槽之间还通过Ether CAT总线串联。本实用新型中将主板、控制板、驱动板进行模块化，并将这些模块通过背板连接在一起，通过背板上的插槽实现将相应的模块直接插拔式安装，减少了繁琐的接线，且具有良好的扩展性。

Description

一种电机控制器系统

技术领域

本实用新型涉及智能化机器领域，尤其涉及一种电机控制器系统。

背景技术

随着信息技术的快速发展，机器智能化在工业以及生活中的应用越来越普及。在现今社会中，随处可见各种智能化的机器，比如智能快递柜，橙汁机，以及工业场合中的搬运机器人和码垛机器人等。智能化机器的内部通常包括主控机、控制板、驱动器及多种电机。其中主控机用来提供显示，音频以及操作系统运行。而控制板用于控制驱动器和电机。当前橙汁机内部的功能模块主要是由主控机(X86主机)、PLC控制器、多种电机驱动器组合而成，但接线繁琐。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电机控制器系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电机控制器系统，包括背板以及插接于所述背板上的分别模块化的：主板模块、控制板模块以及用于驱动电机的驱动板模块，所述背板包括如下插槽：一个用于插接主板模块的主板插槽、一个用于插接控制板模块的控制板插槽以及被配置了不同地址位的多个用于插接驱动板模块的驱动板插槽，所述主板插槽与控制板插槽之间通过485总线以及传输复位信号的电子线连接，所述控制板插槽与各个驱动板插槽之间通过传输复位信号的电子线并联以及通过485/CAN总线并联，所述控制板插槽与各个驱动板插槽之间还通过Ether CAT总线串联。

在本实用新型所述的电机控制器系统中，所述控制板模块包括基于STM32的MCU，该MCU提供通过背板接主板模块和驱动板模块的485串口的两个485串口、通过背板连接主板模块和驱动板模块的复位信号接口的两个复位信号接口、通过背板连接驱动板模块的Ether CAT网口的两个Ether CAT网口、24V取电接口、24V受控电源输出接口、40路传感器输入接口；

在本实用新型所述的电机控制器系统中，所述MCU的型号为STM32F303ZET6。

在本实用新型所述的电机控制器系统中，所述主板模块包括基于Braswell的处理器，提供通过背板接控制板模块的一个485串口的485串口、通过背板接控制板模块的一个复位信号接口的复位信号接口、一个音频接口、一个LVDS接口、一个HDMI接口、两个USB3.0接口、两个USB2.0接口、Wifi/4G模块、MSATA模块。

在本实用新型所述的电机控制器系统中，驱动板模块包括基于STM32的MCU以及多种电机驱动芯片，所述MCU提供通过背板接控制板模块/其他的驱动板模块的Ether CAT网口的两个Ether CAT网口、通过背板连接控制板模块的一个485串口的485串口、通过背板连接控制板模块的一个复位信号接口的复位信号接口。

在本实用新型所述的电机控制器系统中，所述背板还包括24V电源接口，用于接入24V电源并输送至各个插槽。

在本实用新型所述的电机控制器系统中，所述主板插槽包括一个复位信号接口以及一个485串口，所述控制板插槽包括两个复位信号接口、两个485串口以及两个Ether CAT网口，所述驱动板插槽包括一个复位信号接口、一个485串口以及两个Ether CAT网口，

所述主板插槽的复位信号接口通过电子线与所述控制板插槽的第一个复位信号接口连接，所述主板插槽的485串口通过485总线与所述控制板插槽的第一个485串口连接；所述控制板插槽的第二个复位信号接口通过电子线同时与各个驱动板插槽的复位信号接口连接，所述控制板插槽的第二个485串口通过485/CAN总线同时与各个驱动板插槽的485串口接，所述控制板插槽的一个Ether CAT网口与第一个驱动板插槽的第一个Ether CAT网口连接，所述控制板插槽的另一个Ether CAT网口与最后一个驱动板插槽的第二个EtherCAT网口连接，且前一个驱动板插槽的第二个Ether CAT网口与后一个驱动板插槽的第一个Ether CAT网口连接。

实施本实用新型的电机控制器系统，具有以下有益效果：本实用新型中将主板、控制板、驱动板进行模块化，并将这些模块通过背板连接在一起，通过背板上的插槽实现将相应的模块直接插拔式安装，减少了繁琐的接线，其中驱动板模块的数量可根据实际需求来调整，因此整个系统功能丰富，而且具有良好的扩展性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本实用新型的电机控制器系统的结构示意图；

图2是背板中各模块的线路连接示意图；

图3是控制板模块的主要功能配置示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图1，本实用新型的电机控制器系统包括背板以及插接于所述背板上的分别模块化的：主板模块、控制板模块以及驱动板模块，各个模块通过背板来连接通信，易插拔。

首先，详细讲解背板在电机控制器中的功能。如图2所示，主板、控制板和驱动板之间的相互通信以及控制是通过各种总线来完成的，而背板则是各种总线的连接平台。具体的，背板包括24V电源接口以及如下插槽：一个用于插接主板模块的48Pin的主板插槽、一个用于插接控制板模块的48Pin的控制板插槽以及被配置了不同地址位的多个用于插接驱动板模块的30Pin的驱动板插槽。24V电源接口用于接入24V电源并输送至各个插槽。其中，所述主板插槽与控制板插槽之间通过485总线以及传输复位信号的电子线连接，所述控制板插槽与各个驱动板插槽之间通过传输复位信号的电子线并联以及通过485/CAN总线并联，所述控制板插槽与各个驱动板插槽之间还通过Ether CAT总线串联。

另外，背板上的每个驱动板插槽都被配置了不同地址位，此可以通过配置上下拉电阻设定插槽中的地址位对应的引脚的高低电平实现，驱动板插槽的地址位可以让上位机在系统中准确地识别到每个驱动板的编号，以便对其进行控制(包括复位、通信和在线烧录等)。

参考图2，所述主板插槽包括一个复位信号接口以及一个485串口，所述控制板插槽包括一个两个复位信号接口(如图中Reset所示)、两个485串口以及两个Ether CAT网口，所述驱动板插槽包括一个复位信号接口、485串口以及两个Ether CAT网口，图2中的Reset即表示复位信号接口，网口1、2分别表示第一、第二个Ether CAT网口。

其中，主板插槽的复位信号接口通过电子线与所述控制板插槽的第一个复位信号接口连接，所述主板插槽的485串口通过485总线与所述控制板插槽的第一个485串口连接；所述控制板插槽的第二个复位信号接口通过电子线同时与各个驱动板插槽的复位信号接口连接，所述控制板插槽的第二个485串口通过485/CAN总线同时与各个驱动板插槽的485串口接，所述控制板插槽的一个Ether CAT网口与第一个驱动板插槽的第一个Ether CAT网口连接，所述控制板插槽的另一个Ether CAT网口与最后一个驱动板插槽的第二个EtherCAT网口连接，且前一个驱动板插槽的第二个Ether CAT网口与后一个驱动板插槽的第一个Ether CAT网口连接。

继续参考图1，所述主板模块包括基于Braswell的处理器N3160，提供通过背板接控制板模块的一个485串口的485串口、通过背板接控制板模块的一个复位信号接口的复位信号接口、一个音频接口、一个LVDS接口、一个HDMI接口、两个USB3.0接口、两个USB2.0接口、Wifi/4G模块、64G MSATA模块。其中LVDS接口连接机器人头内的小屏，用来检测橙子好坏，LVDS接橙汁机外部显示屏，用来播放广告内容。Wifi/4G模块与后台管理系统通信。MSATA模块运行操作系统。当将主板模块插接到背板的主板插槽后，主板模块的485串口、复位信号接口对应的与背板上的主板插槽的485串口、复位信号接口连接。

其中，控制板模块包括基于STM32的MCU，MCU的型号为STM32F303ZET6。该MCU提供通过背板接主板模块和驱动板模块的485串口的两个485串口(具体为全双工通用同步/异步串口)、通过背板连接主板模块和驱动板模块的复位信号接口的两个复位信号接口、通过背板连接驱动板模块的Ether CAT网口的两个Ether CAT网口、24V取电接口、24V受控电源输出接口、40路传感器输入接口。当将控制板模块插接到背板的控制板插槽后，控制板模块的两个485串口、两个复位信号接口、两个Ether CAT网口对应的与背板上的控制板插槽的两个485串口、两个复位信号接口、两个Ether CAT网口连接。

24V取电接口主要用于外接风扇、灯带。在橙汁机上，有很多电器设备不仅需要24V供电，而且还要能控制其通断。这些设备主要包括出水电磁阀、出气电磁阀、臭氧发生器、加热丝以及呼吸灯带等，因此本实施例中控制板模块提供24V受控电源输出接口，如图3中，24V受控电源输出接口主要用于外接出水电磁阀、出气电磁阀、臭氧发生器、加热丝、呼吸灯带。另外，橙汁机上很多地方都需要安装传感器进行信号检测，如链条果道检测、橙子计数检测、翻斗原位检测、液位检测等，这些传感器安装在橙汁机中的各个部位，因此本实施例中控制板模块提供40路传感器输入接口，接外部的40个传感器的输入信号，图中X0～X39表示40个传感器的输入信号。

其中，驱动板模块包括基于STM32的MCU以及多种电机驱动芯片，例如，本实施例中主要是包括以下四种电机的驱动芯片：单向直流有刷电机、正反向直流有刷电机CW/CCW、步进电机、直流无刷电机。MCU提供通过背板接控制板模块/其他的驱动板模块的Ether CAT网口的两个Ether CAT网口、通过背板连接控制板模块的一个485串口的485串口、通过背板连接控制板模块的一个复位信号接口的复位信号接口。当将驱动板模块插接到背板的驱动板插槽后，驱动板模块的485串口、复位信号接口、两个Ether CAT网口对应的与背板上的驱动板插槽的485串口、复位信号接口、两个Ether CAT网口连接。

本实用新型的工作原理是：

485总线主要负责命令的传递，用户在点击操作后，主板模块经由背板将操作命令通过485串口发送给控制板模块，再由控制板模块发出指令给驱动板模块以控制各种电机完成。另外，当电机运行到指定位置，以及控制板模块完成指令后也会将信息经由相同的路径重新反馈给主板模块。在本实用新型中，模块之间的信息传输都是通过485总线来完成的。其中主板模块和控制板模块之间是一对一的串口通信，而控制板模块和驱动板模块之间则是一对多的串口通信。在一些短距离的信息通信中，CAN总线具有更强的稳定性，所以控制板模块和驱动板模块之间也可以采用CAN总线来进行通信。

Ether CAT总线负责具体的电机驱动信号的传递，是伺服控制器中常用的一种通信总线，在本实用新型中，将其运用在控制板模块和驱动板模块，以及驱动板模块和驱动板模块之间的相互通信。带冗余配置的Ether CAT是环形总线结构，因此控制板模块和驱动板模块上都板载了2个Ether CAT网口。如图2所示，整个通信流程如下：控制板的网口1—驱动板1网口1，驱动板1网口2—驱动板2网口1，...，驱动板N网口2—控制板网口2，上述通信链路的连接是在背板上完成。

另外，整个电机控制器的机箱是密封的，而且安装在整机内部，拆装会相当麻烦。在本实用新型中，控制板模块的复位是通过主板模块来完成的，而驱动板模块的复位是通过控制板模块来完成的。

可见，本实用新型通过将各种控制器和驱动器做成模块放在电机控制器系统中，不仅节省了成本，减少了繁琐的接线；而且整个方案有更好的扩展性，可以满足多种设备的应用需求。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (7)

1.一种电机控制器系统，其特征在于，包括背板以及插接于所述背板上的分别模块化的：主板模块、控制板模块以及用于驱动电机的驱动板模块，所述背板包括如下插槽：一个用于插接主板模块的主板插槽、一个用于插接控制板模块的控制板插槽以及被配置了不同地址位的多个用于插接驱动板模块的驱动板插槽，所述主板插槽与控制板插槽之间通过485总线以及传输复位信号的电子线连接，所述控制板插槽与各个驱动板插槽之间通过传输复位信号的电子线并联以及通过485/CAN总线并联，所述控制板插槽与各个驱动板插槽之间还通过Ether CAT总线串联。

2.根据权利要求1所述的电机控制器系统，其特征在于，所述控制板模块包括基于STM32的MCU，该MCU提供通过背板接主板模块和驱动板模块的485串口的两个485串口、通过背板连接主板模块和驱动板模块的复位信号接口的两个复位信号接口、通过背板连接驱动板模块的Ether CAT网口的两个Ether CAT网口、24V取电接口、24V受控电源输出接口、多路传感器输入接口。

3.根据权利要求2所述的电机控制器系统，其特征在于，所述MCU的型号为STM32F303ZET6。

4.根据权利要求1所述的电机控制器系统，其特征在于，所述主板模块包括基于Braswell的处理器，提供通过背板接控制板模块的一个485串口的485串口、通过背板接控制板模块的一个复位信号接口的复位信号接口、一个音频接口、一个LVDS接口、一个HDMI接口、两个USB3.0接口、两个USB2.0接口、Wifi/4G模块、MSATA模块。

5.根据权利要求1所述的电机控制器系统，其特征在于，驱动板模块包括基于STM32的MCU以及多种电机驱动芯片，所述MCU提供通过背板接控制板模块/其他的驱动板模块的Ether CAT网口的两个Ether CAT网口、通过背板连接控制板模块的一个485串口的485串口、通过背板连接控制板模块的一个复位信号接口的复位信号接口。

6.根据权利要求1所述的电机控制器系统，其特征在于，所述背板还包括24V电源接口，用于接入24V电源并输送至各个插槽。

7.根据权利要求1所述的电机控制器系统，其特征在于，所述主板插槽包括一个复位信号接口以及一个485串口，所述控制板插槽包括两个复位信号接口、两个485串口以及两个Ether CAT网口，所述驱动板插槽包括一个复位信号接口、一个485串口以及两个Ether CAT网口，

所述主板插槽的复位信号接口通过电子线与所述控制板插槽的第一个复位信号接口连接，所述主板插槽的485串口通过485总线与所述控制板插槽的第一个485串口连接；所述控制板插槽的第二个复位信号接口通过电子线同时与各个驱动板插槽的复位信号接口连接，所述控制板插槽的第二个485串口通过485/CAN总线同时与各个驱动板插槽的485串口接，所述控制板插槽的一个Ether CAT网口与第一个驱动板插槽的第一个Ether CAT网口连接，所述控制板插槽的另一个Ether CAT网口与最后一个驱动板插槽的第二个Ether CAT网口连接，且前一个驱动板插槽的第二个Ether CAT网口与后一个驱动板插槽的第一个EtherCAT网口连接。