CN218767884U - 一种液压伺服控制盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压伺服控制盒，包括外壳、电源开关、指示灯、用于与上位机进行无线通信的系统电路板；所述电源开关、所述指示灯位于所述外壳上，所述系统电路板设置在所述外壳内部，所述电源开关、所述指示灯与所述系统电路板连接。本实用新型解决了现有PLC控制系统存在的线缆安装成本高，信号时延大的问题。

Description

一种液压伺服控制盒

技术领域

本实用新型属于伺服控制技术领域，尤其涉及一种液压伺服控制盒。

背景技术

传统的液压伺服控制系统多采用PLC(ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器)作为核心控制器，安装PLC的电气室距离现场被控设备通常有数十米的距离，需要通过电缆连接，具有安装成本高，信号时延大的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种液压伺服控制盒，以解决现有技术中液压伺服系统安装成本高，信号时延大的问题。

一种液压伺服控制盒，用于控制液压系统，包括：外壳、电源开关、指示灯、用于与上位机进行无线通信的系统电路板；

所述电源开关、所述指示灯位于所述外壳上，所述系统电路板设置在所述外壳内部，所述电源开关、所述指示灯与所述系统电路板连接。

在本实用新型一实施例中，所述系统电路板包括系统管理模块、用于收发信号的无线通信模块、用于接入传感器信号的输入接口模块、用于缓存传感器信号的缓存模块、用于存储传感器信号的存储模块、用于生成控制信号的第一运算处理器、用于输出控制信号的输出接口模块；

所述无线通信模块与所述系统管理模块连接，所述系统管理模块、所述输入接口模块、所述缓存模块、所述存储模块、所述输出接口模块与所述第一运算处理器连接；所述输入接口模块与液压系统中的传感器或者控制设备连接，所述输出接口模块与所述液压系统中的控制设备连接，所述无线通信模块与上位机无线通讯连接。

在本实用新型一实施例中，所述输入接口模块包括：

用于接入传感器模拟量的模拟输入接口、用于将所述传感器模拟量转换为数字信号的模数转换电路、用于接入同步串行信号的串行输入接口、用于将所述同步串行信号转换为数字信号的串行信号转换电路；

所述模拟输入接口与所述模数转换电路连接，所述串行输入接口与所述串行信号转换电路连接，所述模数转换电路、所述串行信号转换电路与所述第一运算处理器连接。

在本实用新型一实施例中，所述输出接口模块包括：

用于将所述控制信号转换为模拟信号的数模转换电路、用于输出所述模拟信号的模拟输出接口、用于将所述控制信号转换为目标数字信号的数字转换电路、用于输出所述目标数字信号的数字输出接口；

所述数模转换电路、所述数字转换电路与所述第一运算处理器连接，所述模拟输出接口与所述数模转换电路连接，所述数字输出接口与所述数字转换电路连接。

在本实用新型一实施例中，所述液压伺服控制盒还包括：

用于连接调试设备的调试接口模块、用于与外部设备交互的数据接口模块；

所述调试接口模块、所述数据接口模块与所述第一运算处理器连接。

在本实用新型一实施例中，所述液压伺服控制盒还包括：

用于产生时钟信号的时钟模块；

所述时钟模块与所述第一运算处理器连接。

在本实用新型一实施例中，所述系统管理模块包括：

用于缓存数据的缓存单元、用于存储数据的存储单元、用于控制所述无线通信模块的第二运算处理器；

所述第二运算处理器与所述缓存单元、所述存储单元、所述第一运算处理器、所述无线通信模块连接。

在本实用新型一实施例中，所述系统管理模块还包括：

用于连接调试设备的调试接口单元、用于指示工作状态的指示灯、用于连接外部电源的电源开关、用于与外部设备交互的数据接口单元；

所述调试接口单元、所述指示灯、所述电源开关、所述数据接口单元与所述第二运算处理器连接。

本实用新型提供一种液压伺服控制盒，包括外壳、电源开关、指示灯、用于与上位机进行无线通信的系统电路板；所述电源开关、所述指示灯位于所述外壳上，所述系统电路板设置在所述外壳内部，所述电源开关、所述指示灯与所述系统电路板连接。本实用新型解决了现有PLC控制系统存在的线缆安装成本高，信号时延大的问题。

附图说明

图1是本实用新型的一实施例中的液压伺服控制盒的内部结构示意图；

图2是本实用新型的一实施例中的液压伺服控制盒的外部结构示意图；

图3是本实用新型的一实施例中的液压伺服控制盒的工作流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本申请实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本申请的实施例是显而易见的。

本申请中的一种液压伺服控制盒，运用于液压伺服系统中，液压伺服系统的基本工作原理为：控制系统采集压力传感器、加速度传感器、位移传感器、伺服阀等现场反馈信号，并向伺服阀和先导阀输出控制信号，从而形成闭环控制系统。上位机通过有线或者无线的方式与液压伺服控制盒进行通信，上位机可以通过无线网络远程控制液压伺服控制盒，如控制液压伺服控制盒的开启、关闭，对液压伺服控制盒进行参数配置，从液压伺服控制盒获取相关数据等。

如图1所示，本申请中提供的一种液压伺服控制盒，用于控制液压系统，包括：外壳、电源开关、指示灯、系统电路板；

所述电源开关、所述指示灯位于所述外壳上，所述系统电路板设置在所述外壳内部，所述电源开关、所述指示灯与所述系统电路板连接。

系统电路板包括：用于收发信号的无线通信模块、系统管理模块、用于接入传感器信号的输入接口模块、用于缓存传感器信号的缓存模块、用于存储传感器信号的存储模块、第一运算处理器、用于输出控制信号的输出接口模块；

所述无线通信模块与所述系统管理模块连接，所述系统管理模块、所述输入接口模块、所述缓存模块、所述存储模块、所述输出接口模块与所述第一运算处理器连接；所述输入接口模块与液压系统中的传感器或者控制设备连接，所述输出接口模块与所述液压系统中的控制设备连接，所述无线通信模块与上位机无线通讯连接。

在本实施例中，液压伺服控制盒通过无线通信模块接入至无线网络，上位机通过无线网络将远程控制指令发送至系统管理模块，系统管理模块对响应于远程控制指令，产生用于控制第一运算处理器的第一控制信号。第一运算处理器基于第一控制信号开始采集液压系统中传感器的传感器信号，然后产生和输出第二控制信号给液压系统，实现远程的数据采集的控制。采集的传感器信号可以通过无线通信模块返回至上位置。此外，上位机还可以通过无线网络对液压伺服控制盒进行远程参数配置(如对伺服控制模块进行配置，以改变第二控制信号的参数)。

第一运算处理器为FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程逻辑门阵列)，缓存模块即为FPGA的内存，如DDR3；存储模块采用Flash闪存，此外，液压伺服控制盒中还设有时钟模块，时钟模块用于为第一运算处理器提供时间信号；时钟模块与第一运算处理器连接。输入接口模块用于与液压系统中的传感器进行连接，输出接口模块用于与液压系统中的控制设备连接。

在本实用新型一实施例中，所述输入接口模块包括：

用于接入传感器模拟量的模拟输入接口、用于将所述传感器模拟量转换为数字信号的模数转换电路、用于接入同步串行信号的串行输入接口、用于将所述同步串行信号转换为数字信号的串行信号转换电路；

所述模拟输入接口与所述模数转换电路连接，所述串行输入接口与所述串行信号转换电路连接，所述模数转换电路、所述串行信号转换电路与所述第一运算处理器连接。

在本实施例中，如果液压系统中的传感器产生的信号是模拟量(如压力传感器、加速度传感器、位移传感器等)，那么可以从模拟输入接口进行接入，并通过模数转换电路转换为数字信号后，由伺服空盒子模块进行识别、处理、存储。如果传感器产生的信号为SSI数字信号(如绝对值编码器)，那么就可以通过SSI串行信号输入接口进行采集，并由串行信号转换电路将SSI串行信号转换为FPGA可识别的数字信号。

在本实用新型一实施例中，所述输出接口模块包括：

用于将所述控制信号转换为模拟信号的数模转换电路、用于输出所述模拟信号的模拟输出接口、用于将所述控制信号转换为目标数字信号的数字转换电路、用于输出所述目标数字信号的数字输出接口；

所述数模转换电路、所述数字转换电路与所述第一运算处理器连接，所述模拟输出接口与所述数模转换电路连接，所述数字输出接口与所述数字转换电路连接。

在本实施例中，在液压系统的控制设备为模拟信号控制时，利用数模转换电路将第二控制信号转换为模拟信号后输出；在液压系统的控制设备为特定协议的数字信号控制时，可以利用数字转换电路将第二控制信号转换为目标数字信号，然后通过目标数字信号来对液压系统的控制设备进行控制。

在本实用新型一实施例中，所述液压伺服控制盒还包括：

用于连接调试设备的调试接口模块、用于与外部设备交互的数据接口模块；

所述调试接口模块、所述数据接口模块与所述第一运算处理器连接。

具体地，与外部设备进行交互的数据接口模块可以是以太网络接口单元，调试接口模块可以为串行调试接口。

在本实用新型一实施例中，所述系统管理模块包括：

用于缓存数据的缓存单元、用于存储数据的存储单元、用于控制所述无线通信模块的第二运算处理器；

所述第二运算处理器与所述缓存单元、所述存储单元、所述第一运算处理器、所述无线通信模块连接。

在本实施例中，第二运算处理器为ARM构架的处理器，缓存单元同样可以为DDR3内存，存储单元可以为eMMC存储器。第一运算处理器与第二运算处理器通过PCIE总线进行连接。

此外，系统管理模块还包括用于连接调试设备的调试接口单元、用于指示工作状态的指示灯、用于连接外部电源的电源开关、用于接入外部数据的数据接口单元；

所述调试接口单元、所述指示灯、所述电源开关、所述数据接口单元与所述第二运算处理器连接。

在本实施例中，调试接口单元可以为JTAG(JointTestActionGroup，联合测试工作组)接口调试电路；数据接口单元可以为USB接口电路、UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发器)接口电路、SD接口电路、以太网络接口电路等。

如图2所示，在本实用新型另一实施例中，液压伺服控制盒主要包括嵌入式系统电路板1、外壳2、接口3、电源开关4、指示灯5。

所述嵌入式系统电路板1的硬件结构图如图2所示：硬件采用ARM+FPGA架构形式，以ARM为核心的系统管理单元6主要包括eMMC存储器电路、DDR3存储器电路、以太网通信电路、无线通讯模块电路、串口调试电路、LED电路以及USB、UART、SD接口电路等，以FPGA为核心的伺服控制单元7主要包括DDR3存储器电路、Flash存储器电路、时钟电路、JTAG调试电路、模拟量输入信号转换电路、SSI输入信号转换电路、模拟量输出信号转换电路、数字量输出信号转换电路、以太网通信电路等；ARM和FPGA之间通过内部PCIE进行数据交互，既各自分工，又相互协作，集采集、运算、控制、通讯、存储功能为一体。

所述外壳2为金属材质，尺寸不大于200*200*50mm，防护等级达到IP65，可应用于工业领域。

所述接口3及配套插接器件为金属材质、密封性能优良，且与外壳紧密配合。

所述接口3包括电源接口、调试接口单元、信号接口、通讯接口。具体地，电源接口连接24V直流电源，调试接口单元包括UART调试接口单元、JTAG调试接口单元，信号接口包括位移传感器信号接口、加速度传感器信号接口、压力传感器信号接口、伺服阀信号接口、先导阀信号接口；通讯接口包括RJ45以太网接口、无线通讯天线接口。

所述电源开关4为按钮式开关，带电源指示灯。

所述接口3和电源开关4分布于盒体下端和左侧。

所述指示灯5有多个，位于盒体正面，指示灯类型包括运行状态指示灯、通讯状态指示灯、故障指示灯。

所述液压伺服控制盒的控制系统结构图如图3所示。系统上电后，程序自启动，并按照上位机的指令控制设备运动。其中，FPGA主要负责底层控制逻辑：实时采集来自现场传感器以及伺服阀的位移、加速度、压力、阀芯反馈等信号，并输出控制信号；ARM主要负责系统的整体管理和控制，包括：通过网络和上位机通讯，实现人机交互，通过PCIE实现和FPGA的内部数据交互，实时数据存储等。

如图3所示，本实施例中的一种液压伺服控制盒，系统上电后，按照上位机的指令控制设备工作。其中，FPGA主要负责底层控制逻辑：实时采集来自现场传感器以及伺服阀的位移、加速度、压力、阀芯反馈等信号，并给出伺服阀和先导阀控制信号；ARM主要负责系统的整体管理和控制，包括：通过网络和上位机通讯，实现人机交互，通过PCIE实现和FPGA的内部数据交互，通过传感器信号分析实时评估设备状态，实时数据存储，多种状态及故障报警等。

本实用新型提供一种液压伺服控制盒，包括外壳、电源开关、指示灯、用于与上位机进行无线通信的系统电路板；所述电源开关、所述指示灯位于所述外壳上，所述系统电路板设置在所述外壳内部，所述电源开关、所述指示灯与所述系统电路板连接。本实用新型解决了现有PLC控制系统存在的线缆安装成本高，信号时延大的问题。

在上述实施例中，尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变形对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。本申请的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种液压伺服控制盒，用于控制液压系统，其特征在于，包括：外壳、电源开关、指示灯、用于与上位机进行无线通信的系统电路板；

所述电源开关、所述指示灯位于所述外壳上，所述系统电路板设置在所述外壳内部，所述电源开关、所述指示灯与所述系统电路板连接。

2.根据权利要求1所述的一种液压伺服控制盒，其特征在于，所述系统电路板包括系统管理模块、用于收发信号的无线通信模块、用于接入传感器信号的输入接口模块、用于缓存传感器信号的缓存模块、用于存储传感器信号的存储模块、用于生成控制信号的第一运算处理器、用于输出控制信号的输出接口模块；

所述无线通信模块与所述系统管理模块连接，所述系统管理模块、所述输入接口模块、所述缓存模块、所述存储模块、所述输出接口模块与所述第一运算处理器连接；所述输入接口模块与液压系统中的传感器或者控制设备连接，所述输出接口模块与所述液压系统中的控制设备连接，所述无线通信模块与上位机无线通讯连接。

3.根据权利要求2所述的一种液压伺服控制盒，其特征在于，所述输入接口模块包括：

用于接入传感器模拟量的模拟输入接口、用于将所述传感器模拟量转换为数字信号的模数转换电路、用于接入同步串行信号的串行输入接口、用于将所述同步串行信号转换为数字信号的串行信号转换电路；

所述模拟输入接口与所述模数转换电路连接，所述串行输入接口与所述串行信号转换电路连接，所述模数转换电路、所述串行信号转换电路与所述第一运算处理器连接。

4.根据权利要求2所述的一种液压伺服控制盒，其特征在于，所述输出接口模块包括：

用于将所述控制信号转换为模拟信号的数模转换电路、用于输出所述模拟信号的模拟输出接口、用于将所述控制信号转换为目标数字信号的数字转换电路、用于输出所述目标数字信号的数字输出接口；

所述数模转换电路、所述数字转换电路与所述第一运算处理器连接，所述模拟输出接口与所述数模转换电路连接，所述数字输出接口与所述数字转换电路连接。

5.根据权利要求2所述的一种液压伺服控制盒，其特征在于，所述液压伺服控制盒还包括：

用于连接调试设备的调试接口模块、用于与外部设备交互的数据接口模块；

所述调试接口模块、所述数据接口模块与所述第一运算处理器连接。

6.根据权利要求2所述的一种液压伺服控制盒，其特征在于，所述液压伺服控制盒还包括：

用于产生时钟信号的时钟模块；

所述时钟模块与所述第一运算处理器连接。

7.根据权利要求2所述的一种液压伺服控制盒，其特征在于，所述系统管理模块包括：

用于缓存数据的缓存单元、用于存储数据的存储单元、用于控制所述无线通信模块的第二运算处理器；

所述第二运算处理器与所述缓存单元、所述存储单元、所述第一运算处理器、所述无线通信模块连接。

8.根据权利要求7所述的一种液压伺服控制盒，其特征在于，所述系统管理模块还包括：

用于连接调试设备的调试接口单元、用于指示工作状态的指示灯、用于连接外部电源的电源开关、用于与外部设备交互的数据接口单元；

所述调试接口单元、所述指示灯、所述电源开关、所述数据接口单元与所述第二运算处理器连接。

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