CN217470556U - 一种模块化多功能工业控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模块化多功能工业控制器，其中壳体前端设有前面板、后端设有后面板，壳体内部设有双向背板组件，所述双向背板组件包括主控板、前背板和后背板，且前背板设于主控板前侧，后背板设于主控板后侧，前背板和后背板上均设有分接口，前板卡组件包括多个前板卡，且前板卡前端固定于前面板上、后端插入至壳体内并分别与前背板上对应的分接口插接，后板卡组件包括多个后板卡，且后板卡后端固定于后面板上、前端插入至壳体内并分别与后背板上对应的分接口插接，各个前板卡分别组合成不同的前模块，各个后板卡分别组合成不同的后模块。本实用新型提高了硬件控制系统的搭建速度，方便管理和技术升级，可快速定位故障位置，方便维修。

Description

一种模块化多功能工业控制器

技术领域

本实用新型涉及工业自动化控制领域，具体地说是一种模块化多功能工业控制器。

背景技术

现有技术中的机柜式控制系统多使用机匣式的控制器和专用电源构建，其中控制器多由PLC、继电器和晶体管等部件组成，其通过数字量、模拟量和通信等方式控制执行部件和专用电源，多个控制器间一般可以通过通信连接。但现有技术中的定制化机匣式控制器一般根据不同项目进行专门设计，各个项目的电气结构存在差异，设计周期长，一般无法定型，并且由于每种控制器使用量少，其生产一般均存在难度大、效率低、质量难于把控等问题，遇到故障时也不容易排查，另外出现问题后一般只能对整机内的元件进行更换和重新焊接，其需要维修者具有极高的专业能力，并且一般只能由控制器生产厂家完成，用户无法操作，维护和维修成本高，也不利于技术升级。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模块化多功能工业控制器，提高了硬件控制系统的搭建速度，生产效率高且质量便于控制，也方便进行管理和后续技术升级，同时能够快速定位故障位置，并方便更换和维修。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种模块化多功能工业控制器，包括壳体、双向背板组件、前板卡组件和后板卡组件，其中所述壳体前端设有前面板、后端设有后面板，所述壳体内部设有双向背板组件，所述双向背板组件包括主控板、前背板和后背板，且前背板设于主控板前侧，后背板设于主控板后侧，所述前背板和后背板上均设有多个分接口，所述前板卡组件包括多个前板卡，且前板卡前端固定于所述前面板上、后端插入至壳体内并分别与所述前背板上的对应分接口插接，所述后板卡组件包括多个后板卡，且后板卡后端固定于所述后面板上、前端插入至壳体内并分别与所述后背板上的对应分接口插接，各个前板卡分别组合成不同的前模块，各个后板卡分别组合成不同的后模块。

所述主控板上设有多个主控板前接口和多个主控板后接口，所述前背板上设有多个前背板主接口，且各个前背板主接口分别与对应的主控板前接口连接，所述后背板上设有多个后背板主接口，且各个后背板主接口分别与对应的主控板后接口连接，所述前背板上的各个分接口分别与对应的前背板主接口连接，所述后背板上的各个分接口分别与对应的后背板主接口连接。

所述主控板前侧设有主控板通信前接口和主控板供电前接口，所述主控板后侧设有主控板供电后接口和主控板通信后接口，所述前背板上设有前背板供电主接口和前背板通信主接口，且所述前背板供电主接口与主控板供电前接口连接，前背板通信主接口与主控板通信前接口连接，所述后背板上设有后背板供电主接口和后背板通信主接口，且后背板供电主接口与主控板供电后接口连接，后背板通信主接口与主控板通信后接口连接。

所述后板卡组件中的各个后板卡前端均设有后板卡通信接口和后板卡供电接口，所述后背板上设有多个后背板通信分接口和多个后背板供电分接口，且所述后板卡通信接口与对应的后背板通信分接口插接相连，所述后板卡供电接口与对应的后背板供电分接口插接相连，各个后背板通信分接口均与所述后背板通信主接口连接，各个后背板供电分接口均与所述后背板供电主接口连接。

所述后板卡组件中的各个后板卡分别组合形成后通信模块、后控制模块和后供电模块。

所述前板卡组件中的各个前板卡后端均设有前板卡通信接口和前板卡供电接口，所述前背板上设有多个前背板通信分接口和多个前背板供电分接口，且所述前板卡通信接口与对应的前背板通信分接口插接相连，所述前板卡供电接口与对应的前背板供电分接口插接相连，各个前背板通信分接口均与所述前背板通信主接口连接，各个前背板供电分接口均与所述前背板供电主接口连接。

所述前板卡组件中的各个前板卡分别组合形成前控制模块和前通信模块。

所述前板卡组件中的各个前板卡前端面板均通过前固定螺钉固定于设于前面板上的对应的前面板螺孔中，所述后板卡组件中的各个后板卡后端面板均通过后固定螺钉固定于设于后面板上的对应的后面板螺孔中。

所述壳体左右两侧均设有带散热孔的侧板，所述壳体上下两侧均设有盖板。

所述壳体两侧内设有散热风扇。

本实用新型的优点与积极效果为：

1、本实用新型通过模块化的板卡动态组成不同模块，从而将原本整体非标准控制器结构设计成固定的主控板和多个模块化功能板卡的组合结构，其中本实用新型设有双向背板组件，所述双向背板组件包括主控板、前背板和后背板，各个板卡插装于对应的背板上并组合形成不同的模块，从而提高了硬件控制系统的搭建速度，另外双向背板组件和板卡均是标准产品，其具有固定的生产方式，因此生产效率高且质量便于控制，方便进行管理。

2、本实用新型方便后续技术升级，比如可单独设计符合连接标准的新双向背板组件，或单独设计新的功能板卡组成前板卡组件和后背板组件，将原本单次整体的大工作量升级任务分割成多次独立的中小工作量升级任务，有效提高产品的升级迭代速度，便于产品系列的快速成型，并且双向背板组件尺寸和壳体面板类型可根据需要进行灵活选择设计。

3、本实用新型因为背板和板卡均为插接，外接线缆都是直接连接在功能板卡上，前、后板卡由内向外拔出时不用预先拆除外接线缆等结构，方便更换和维修，并且本实用新型利用固定螺钉将板卡面板固定于对应的壳体面板上，保证各个板卡面板平整。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图，

图2为图1中本实用新型的另一角度示意图，

图3为图1中本实用新型的内部结构示意图，

图4为图3中本实用新型内部结构爆炸示意图，

图5为图4中的后板卡组件安装示意图，

图6为图5中的后板卡示意图，

图7为图4中的前板卡组件安装示意图，

图8为图7中的前板卡示意图，

图9为图1中本实用新型的壳体结构示意图，

图10为本实用新型一个实施例中采用的模块化前面板示意图，

图11为本实用新型另一实施例中采用的触摸屏前面板示意图，

图12为本实用新型又一个实施例中采用的盲板前面板示意图，

图13为本实用新型的通信原理图。

图14为本实用新型后板卡组件各个模块功能示意图。

其中，1为双向背板组件，2为前面板，3为后面板，4为侧板，5为前背板，6为主控板，7为后背板，8为前板卡组件，9为后板卡组件，10为前固定螺钉，11为前面板螺孔，12为后固定螺钉，13为后面板螺孔，14为前背板供电主接口，15为前背板通信主接口，16为主控板通信前接口，17为主控板供电前接口，18主控板供电后接口，19为主控板通信后接口，20为后背板供电主接口，21为后背板通信主接口，22为后背板通信分接口，23为后背板供电分接口，24为后板卡通信接口，25为后板卡供电接口，26为后通信模块，27为后控制模块，28为后供电模块，29为前背板通信分接口，30为前背板供电分接口，31为前板卡通信接口，32为前板卡供电接口，33为前控制模块，34为前通信模块，35为盖板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～14所示，本实用新型包括壳体、双向背板组件1、前板卡组件8和后板卡组件9，其中所述壳体前端设有前面板2、后端设有后面板3，所述壳体内部设有双向背板组件1，如图4所示，所述双向背板组件1包括主控板6、前背板5和后背板7，且前背板5设于主控板6前侧，后背板7设于主控板6后侧，所述前背板5和后背板7上均设有多个分接口，所述前板卡组件8包括多个前板卡，且各个前板卡前端均固定于所述前面板2上、后端插入至壳体内并分别与所述前背板5上的对应分接口插接，所述后板卡组件9包括多个后板卡，且各个后板卡后端均固定于所述后面板3上、前端插入至壳体内并分别与所述后背板7上的对应分接口插接。

如图4所示，所述主控板6上设有多个主控板前接口和多个主控板后接口，所述前背板5上设有多个前背板主接口，且所述前背板主接口与对应的主控板前接口连接，所述后背板7上设有多个后背板主接口，且所述后背板主接口与对应的主控板后接口连接，所述前背板5上的各个分接口分别与对应的前背板主接口连接，所述后背板7上的各个分接口分别与对应的后背板主接口连接。如图13所示，本实施例中，所述主控板6使用SPI协议与各个前板卡和各个后板卡进行通信，此为本领域公知技术，另外所述前板卡和后板卡的内部程序设计也为本领域公知技术。

如图4所示，本实施例中，所述主控板6前侧设有主控板通信前接口16和主控板供电前接口17，所述主控板6后侧设有主控板供电后接口18和主控板通信后接口19，所述前背板5上设有前背板供电主接口14和前背板通信主接口15，且所述前背板供电主接口14与主控板供电前接口17连接，前背板通信主接口15与主控板通信前接口16连接，所述后背板7上设有后背板供电主接口20和后背板通信主接口21，且后背板供电主接口20与主控板供电后接口18连接，后背板通信主接口21与主控板通信后接口19连接。

如图5～6所示，本实施例中，所述后板卡组件9中的各个后板卡前端均设有后板卡通信接口24和后板卡供电接口25，所述后背板7上设有后背板通信分接口22和后背板供电分接口23，且所述后板卡通信接口24与对应的后背板通信分接口22插接相连，所述后板卡供电接口25与对应的后背板供电分接口23插接相连，各个后背板通信分接口22均与所述后背板通信主接口21连接，各个后背板供电分接口23均与所述后背板供电主接口20连接。本实用新型通过上述接口结构实现主控板6与后板卡组件9的通信及供电。

如图5～6所示，本实施例中，所述后板卡组件9中的后板卡分别组合形成后通信模块26、后控制模块27和后供电模块28，各个模块实现功能如图14所示，其中右侧的后供电模块28区域用于安装为整个控制器提供电源的供电单元，可安装的供电单元有24V直流单电源单元及±15V直流双电源单元等，中间的后控制模块27区域用于安装控制执行部件以及专用电源的控制单元，可安装的单元包括数字量单元、模拟量单元、运动轴单元、控温单元等基础控制单元以及使用串行通信和以太网通信技术的工业总线单元等，左侧的后通信模块26区域用于安装使用串行通信和以太网通信等技术的与上位机通信的上行通信单元以及多个控制器间协作工作的协作通信单元。所述后板卡内的程序设计为本领域公知技术。

如图7～8所示，本实施例中，所述前板卡组件8中的各个前板卡后端均设有前板卡通信接口31和前板卡供电接口32，所述前背板5上设有前背板通信分接口29和前背板供电分接口30，且所述前板卡通信接口31与对应的前背板通信分接口29插接相连，所述前板卡供电接口32与对应的前背板供电分接口30插接相连，各个前背板通信分接口29均与所述前背板通信主接口15连接，各个前背板供电分接口30均与所述前背板供电主接口14连接。本实用新型通过上述接口结构实现主控板6与前板卡组件8通信及供电。

如图7～8所示，本实施例中，所述前板卡组件8中的各个前板卡分别组合形成前控制模块33和前通信模块34，其实现功能与后板卡组件9中的对应模块相同。所述前板卡内的程序设计为本领域公知技术。

如图9所示，所述壳体左右两侧均设有带散热孔的侧板4，所述壳体两侧内可设置散热风扇保证装置散热，所述壳体上下两侧均设有盖板35。

如图9～10所示，本实施例中，所述前面板2和后面板3上均设有开口供所述前板卡组件8和后卡板组件9中对应的板卡穿过，其中如图3所示，所述前板卡组件8中的各个前板卡前端面板均通过前固定螺钉10固定于前面板2上对应的前面板螺孔11中，所述后板卡组件9中的各个后板卡后端面板均通过后固定螺钉12固定于后面板3上对应的后面板螺孔13中，这样所述前面板2和后面板3便形成开放式面板，如果前板卡组件8或后板卡组件9发生故障时，可将相应的固定螺钉卸下并将相应的板卡拔出即可进行更换或维修，所述前面板2和后面板3可根据各个模块中包含的板卡数量确定开口数量和宽度，同时各个板卡面板通过螺钉固定于对应的面板上，保证各个板卡面板平齐。

本实用新型还可以根据需求选择不同的前面板2类型，如图1所示，本实施例中，所述前面板2配合前板卡组件8使用，每个前板卡显示对应的后板卡运行状态，并可以使用按钮进行控制。如图11所示，所述前面板2也可以采用触摸屏配合板卡使用，后板卡运行状态显示到触摸屏上，并通过触摸板进行控制。如图12所示，所述前面板2也可以采用盲板结构，通信模块板卡与上位机进行通信，所有后板卡运行状态通过上位机进行查看和控制。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型包括双向背板组件1、前板卡组件8和后板卡组件9，其中双向背板组件1包括固定的主控板6和主控板6两侧的前背板5和后背板7，并且本实用新型通过模块化的板卡动态组成相应的模块，如控制模块、通信模块等，各个板卡结构尺寸标准相同并分别插装于双向背板组件1中对应的背板上，从而将原本整体非标准控制器结构设计成固定的主控板6和多个模块化功能板卡的组合结构，由于此结构中的双向背板组件1和板卡均是标准产品，其具有固定的生产方式，因此生产效率高，质量便于控制，也方便进行管理，大大提高了硬件控制系统的搭建速度，有效提升项目成型效率，另外每个背板和板卡都是对应插接单独可测的，遇到故障时可通过背板和功能板卡的交叉对比测试快速定位故障板卡位置，此为本领域公知技术，并且因为背板和板卡均为插接，外接线缆都是直接连接在功能板卡上，前板卡或后板卡由内向外拔出时不用预先拆除外接线缆等，方便更换和维修。

本实用新型也方便后续的产品技术升级，比如可单独设计符合连接标准的新双向背板组件1，或单独设计新的功能板卡组成前板卡组件8和后背板组件9，将原本单次整体的大工作量升级任务分割成多次独立的中小工作量升级任务，有效提高产品的升级迭代速度，便于产品系列的快速成型，并且双向背板组件1尺寸和壳体面板类型可根据需要进行灵活选择设计，比如面对特殊需求时可以只设计新的双向背板结构而使用已经成型的功能板卡，例如在面对安装宽度受限的环境时可设计标准控制器一半宽度或三分之一宽度的窄控制器，又如在面对安装高度受限环境时可设计平卧的小型控制器，这些控制器能够安装的功能板卡数量会相对减少，但可满足实际需求。

Claims (10)

1.一种模块化多功能工业控制器，其特征在于：包括壳体、双向背板组件(1)、前板卡组件(8)和后板卡组件(9)，其中所述壳体前端设有前面板(2)、后端设有后面板(3)，所述壳体内部设有双向背板组件(1)，所述双向背板组件(1)包括主控板(6)、前背板(5)和后背板(7)，且前背板(5)设于主控板(6)前侧，后背板(7)设于主控板(6)后侧，所述前背板(5)和后背板(7)上均设有多个分接口，所述前板卡组件(8)包括多个前板卡，且前板卡前端固定于所述前面板(2)上、后端插入至壳体内并分别与所述前背板(5)上的对应分接口插接，所述后板卡组件(9)包括多个后板卡，且后板卡后端固定于所述后面板(3)上、前端插入至壳体内并分别与所述后背板(7)上的对应分接口插接，各个前板卡分别组合成不同的前模块，各个后板卡分别组合成不同的后模块。

2.根据权利要求1所述的模块化多功能工业控制器，其特征在于：所述主控板(6)上设有多个主控板前接口和多个主控板后接口，所述前背板(5)上设有多个前背板主接口，且各个前背板主接口分别与对应的主控板前接口连接，所述后背板(7)上设有多个后背板主接口，且各个后背板主接口分别与对应的主控板后接口连接，所述前背板(5)上的各个分接口分别与对应的前背板主接口连接，所述后背板(7)上的各个分接口分别与对应的后背板主接口连接。

3.根据权利要求2所述的模块化多功能工业控制器，其特征在于：所述主控板(6)前侧设有主控板通信前接口(16)和主控板供电前接口(17)，所述主控板(6)后侧设有主控板供电后接口(18)和主控板通信后接口(19)，所述前背板(5)上设有前背板供电主接口(14)和前背板通信主接口(15)，且所述前背板供电主接口(14)与主控板供电前接口(17)连接，前背板通信主接口(15)与主控板通信前接口(16)连接，所述后背板(7)上设有后背板供电主接口(20)和后背板通信主接口(21)，且后背板供电主接口(20)与主控板供电后接口(18)连接，后背板通信主接口(21)与主控板通信后接口(19)连接。

4.根据权利要求3所述的模块化多功能工业控制器，其特征在于：所述后板卡组件(9)中的各个后板卡前端均设有后板卡通信接口(24)和后板卡供电接口(25)，所述后背板(7)上设有多个后背板通信分接口(22)和多个后背板供电分接口(23)，且所述后板卡通信接口(24)与对应的后背板通信分接口(22)插接相连，所述后板卡供电接口(25)与对应的后背板供电分接口(23)插接相连，各个后背板通信分接口(22)均与所述后背板通信主接口(21)连接，各个后背板供电分接口(23)均与所述后背板供电主接口(20)连接。

5.根据权利要求1或4所述的模块化多功能工业控制器，其特征在于：所述后板卡组件(9)中的各个后板卡分别组合形成后通信模块(26)、后控制模块(27)和后供电模块(28)。

6.根据权利要求3所述的模块化多功能工业控制器，其特征在于：所述前板卡组件(8)中的各个前板卡后端均设有前板卡通信接口(31)和前板卡供电接口(32)，所述前背板(5)上设有多个前背板通信分接口(29)和多个前背板供电分接口(30)，且所述前板卡通信接口(31)与对应的前背板通信分接口(29)插接相连，所述前板卡供电接口(32)与对应的前背板供电分接口(30)插接相连，各个前背板通信分接口(29)均与所述前背板通信主接口(15)连接，各个前背板供电分接口(30)均与所述前背板供电主接口(14)连接。

7.根据权利要求1或6所述的模块化多功能工业控制器，其特征在于：所述前板卡组件(8)中的各个前板卡分别组合形成前控制模块(33)和前通信模块(34)。

8.根据权利要求1所述的模块化多功能工业控制器，其特征在于：所述前板卡组件(8)中的各个前板卡前端面板均通过前固定螺钉(10)固定于设于前面板(2)上的对应的前面板螺孔(11)中，所述后板卡组件(9)中的各个后板卡后端面板均通过后固定螺钉(12)固定于设于后面板(3)上的对应的后面板螺孔(13)中。

9.根据权利要求1所述的模块化多功能工业控制器，其特征在于：所述壳体左右两侧均设有带散热孔的侧板(4)，所述壳体上下两侧均设有盖板(35)。

10.根据权利要求9所述的模块化多功能工业控制器，其特征在于：所述壳体两侧内设有散热风扇。

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