CN220455708U - 控制器电路结构及加速器的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种控制器电路结构及加速器的控制系统，涉及电子技术领域，具体包括传感器模块、决策模块、执行模块和至少两个控制模块，传感器模块分别与至少两个控制模块连接，控制模块与决策模块和执行模块依次连接，控制模块之间通信连接，控制模块包括依次连接的输入电路、处理器芯片和输出电路。本实用新型提供的控制器电路结构，通过冗余设计提升控制器的容错性以及稳定性，保证控制器工作的效率以及持续性，也便于在不影响控制器正常工作的状态下对损坏或故障的控制模块进行维修；决策模块与控制模块之间的分离设计可以提高系统的稳定性和可靠性，同时减轻了决策模块的负担，使得系统的响应速度更快，提高整个系统的性能和效率。

Description

控制器电路结构及加速器的控制系统

技术领域

本实用新型涉及加速器控制器技术领域，特别涉及一种控制器电路结构及加速器的控制系统。

背景技术

加速器的控制器是一种用于管理和控制加速器系统的核心组件，主要由硬件和软件组成，承担着监测和调整加速器运行参数的重要任务。通常加速器的控制器通过参数设置和控制、磁铁系统控制、系统安全和保护、故障诊断和处理以及数据采集和分析等功能，确保加速器能够以安全、稳定和高效的方式运行。

现有技术中，控制器作为加速器系统中至关重要的一部分，如果控制器中的某个组件或模块发生故障，可能会导致整个系统失效，例如，当控制模块出现故障无法提供正确的决策和控制信号，导致系统功能受到影响，甚至使得系统可能无法持续正常运行，导致生产中断或其他不良后果。并且，对现有控制器进行检修也需要在加速器系统停止运行的情况下进行，不仅增加了故障排查和修复的困难度，也严重影响了工作效率。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本实用新型提供了一种控制器电路结构及加速器的控制系统，解决了现有技术中加速器的控制器发生故障后需要停机检修，影响工作效率的技术问题。

本实用新型一方面提供了一种控制器电路结构，包括：传感器模块、决策模块、执行模块和至少两个控制模块；

所述传感器模块分别与至少两个所述控制模块连接，每一所述控制模块与所述决策模块连接，所述决策模块与所述执行模块连接；

至少两个所述控制模块之间通信连接，所述控制模块包括输入电路、处理器芯片和输出电路，所述传感器模块通过所述输入电路与所述处理器芯片连接，所述处理器芯片通过所述输出电路与所述决策模块连接；

所述输入电路包括写入信号驱动单元、时钟周期单元、第一隔离驱动单元和差分转单端单元，其中，所述第一隔离驱动单元的数量和所述差分转单端单元的数量均与所述处理器芯片的数量相等；

所述写入信号驱动单元分别与至少两个所述处理器芯片连接，用于接收写入信号并将所述写入信号传递至每一所述处理器芯片；

所述时钟周期单元分别与至少两个所述处理器芯片连接，用于控制每一所述处理器芯片基于预设时间周期进行工作；

每一所述第一隔离驱动单元对应连接一所述处理器芯片，用于对输入至所述处理器芯片的输入信号进行隔离保护；

每一所述差分转单端单元对应连接一所述处理器芯片，用于将接收到的差分信号转换为单端信号，并将所述单端信号传递至所述处理器芯片中；

所述决策模块包括逻辑判决单元和第二隔离驱动单元；

所述逻辑判决单元的输入端分别与每一所述处理器芯片连接，所述逻辑判决单元的输出端与所述第二隔离驱动单元连接；

所述逻辑判决单元用于接收每一所述处理器芯片输出的输出信号，并对多个所述输出信号进行逻辑运算得到运算结果，将所述运算结果通过所述第二隔离驱动单元输出。

可选地，所述处理器芯片包括ARM核心板和可编程逻辑核心板；

所述可编程逻辑核心板的第一端与所述输入电路连接，所述可编程逻辑核心板的第二端与所述ARM核心板交互连接，所述可编程逻辑核心板的第三端与所述输出电路连接。

可选地，所述输出电路包括数模转换器、网络端口、串行设备接口和光纤模块接口；

所述数模转换器与所述处理器芯片连接，用于将所述处理器芯片输出的输出信号进行数模转换，生成模拟信号进行输出；

所述网络端口与所述处理器芯片连接，用于将所述输出信号传递至外接设备；

所述处理器芯片通过所述串行设备接口与所述光纤模块接口连接，所述串行设备接口用于将所述输出信号转换为预设通信规范的电信号，并将所述电信号通过所述光纤模块接口进行传输。

可选地，所述决策模块的数量至少为一个；

当所述决策模块的数量为一个时，每一所述控制模块均与所述决策模块连接；

当所述决策模块的数量为多个时，且所述决策模块与所述控制模块的数量相等，每一所述决策模块与至少两个所述控制模块一一对应连接。

可选地，所述控制器电路结构还包括电源模块，所述电源模块分别与所述传感器模块、所述决策模块、所述执行模块和所述控制模块连接以进行供电，其中，所述电源模块包括保险丝、第一隔离直流/直流转换器、第二隔离直流/直流转换器、参考电压单元和电压诊断告警单元；

所述保险丝的第一端与外部电源连接，所述保险丝的第二端与所述第一隔离直流/直流转换器的输入端连接；

所述第一隔离直流/直流转换器的第一输出端与所述参考电压单元的输入端连接，所述第一隔离直流/直流转换器的第二输出端与所述第二隔离直流/直流转换器的输入端连接，所述第一隔离直流/直流转换器的第三输出端与所述电压诊断告警单元的第一输入端连接，所述第一隔离直流/直流转换器的第三输出端输出第一电压值；

所述第二隔离直流/直流转换器的输出端与所述电压诊断告警单元的第二输入端连接，所述第二隔离直流/直流转换器的输出端输出第二电压值；

所述参考电压单元的输出端与所述电压诊断告警单元的第三输入端连接，所述电压诊断告警单元基于所述参考电压单元的参考电压值分别与所述第一电压值和所述第二电压值进行比对，得到比对结果，并根据所述比对结果输出告警信息。

可选地，所述控制器电路结构还包括安全检测模块，所述安全检测模块与所述控制模块连接，所述安全检测模块用于对所述控制模块中控制逻辑的执行状态进行实时检测。

可选地，所述传感器模块包括至少一个传感器；

当所述传感器的数量为一个时，所述传感器分别与至少两个所述控制模块连接；

当所述传感器的数量为多个时，且所述传感器与所述控制模块的数量相等，每一所述传感器与至少两个所述控制模块一一对应连接。

本实用新型另一方面提供了一种加速器的控制系统，包括：服务器平台、控制器和加速器，其中，控制器包括如上述任一所述的控制器电路结构；

所述服务器平台通过所述控制器与所述加速器连接，所述控制器基于预设的运行计划控制所述加速器的运行，所述服务器平台用于采集所述控制器的信号变量并对所述控制器的数据进行管理。

本实用新型提供的控制器电路结构及加速器的控制系统，其中，控制器电路结构设置有多个控制模块连接决策模块，通过冗余设计使得当其中一个或部分控制模块故障损坏时控制器整体仍然能正常工作，一方面提升控制器的容错性以及稳定性，保证控制器工作的效率以及持续性，另一方面也能在不影响控制器正常工作的状态下对损坏或故障的控制模块进行维修；决策模块与冗余设计的多个控制模块连接，能够提高决策的准确度和可靠性，减少误判和错误执行的概率，并且决策模块与控制模块之间的分离设计可以提高系统的稳定性和可靠性，同时减轻了决策模块的负担，使得系统的响应速度更快；多个控制模块之间的通信连接使得彼此能够交流和协调工作，通过共享信息、协同控制，提高整个系统的性能和效率；控制模块的模块化设计使得控制器电路结构更加灵活，便于修改和维护。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本申请提供的一个实施例中控制器电路结构的结构示意图；

图2为本申请提供的另一个实施例中控制器电路结构的结构示意图；

图3为本申请提供的一个实施例中控制器电路结构的具体电路示意图；

图4为本申请提供的一个实施例中控制器电路结构中电源模块的结构示意图；

图5为本申请提供的一个实施例中加速器的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型一方面提供了一种控制器电路结构，如图1所示，包括传感器模块、决策模块、执行模块和至少两个控制模块，其中，传感器模块分别与至少两个控制模块连接，每一控制模块与决策模块连接，决策模块与执行模块连接，至少两个控制模块之间通信连接，控制模块包括输入电路、处理器芯片和输出电路，传感器模块通过输入电路与处理器芯片连接，处理器芯片通过输出电路与决策模块连接；

其中，输入电路包括写入信号驱动单元、时钟周期单元、第一隔离驱动单元和差分转单端单元，第一隔离驱动单元的数量和差分转单端单元的数量均与处理器芯片的数量相等，写入信号驱动单元分别与至少两个处理器芯片连接，用于接收写入信号并将写入信号传递至每一处理器芯片，时钟周期单元分别与至少两个处理器芯片连接，用于控制每一处理器芯片基于预设时间周期进行工作，每一第一隔离驱动单元对应连接一处理器芯片，用于对输入至处理器芯片的输入信号进行隔离保护，每一差分转单端单元对应连接一处理器芯片，用于将接收到的差分信号转换为单端信号，并将单端信号传递至处理器芯片中。

而决策模块包括逻辑判决单元和第二隔离驱动单元，其中，逻辑判决单元的输入端分别与每一处理器芯片连接，逻辑判决单元的输出端与第二隔离驱动单元连接；逻辑判决单元用于接收每一处理器芯片输出的输出信号，并对多个输出信号进行逻辑运算得到运算结果，将运算结果通过第二隔离驱动单元输出。

本实用新型提供的控制器电路结构，设置有多个控制模块连接决策模块，通过冗余设计使得当其中一个或部分控制模块故障损坏时控制器整体仍然能正常工作，一方面提升控制器的容错性以及稳定性，保证控制器工作的效率以及持续性，另一方面也能在不影响控制器正常工作的状态下对损坏或故障的控制模块进行维修；决策模块与冗余设计的多个控制模块连接，能够提高决策的准确度和可靠性，减少误判和错误执行的概率，并且决策模块与控制模块之间的分离设计可以提高系统的稳定性和可靠性，同时减轻了决策模块的负担，使得系统的响应速度更快；多个控制模块之间的通信连接使得彼此能够交流和协调工作，通过共享信息、协同控制，提高整个系统的性能和效率；控制模块的模块化设计使得控制器电路结构更加灵活，便于修改和维护。

具体地，输入电路中写入信号驱动单元和时钟周期单元分别与至少两个处理器芯片连接，允许多个处理器芯片在并行工作的情况下同步接收写入信号和时钟控制，提高系统的处理能力和工作效率；而第一隔离驱动单元用于对输入至处理器芯片的输入信号进行隔离保护，通过隔离保护设计保护处理器芯片免受外部输入信号的干扰或故障影响，增强了系统的稳定性和可靠性；差分转单端单元用于将接收到的差分信号转换为单端信号，并将其传递至处理器芯片中，有助于适配处理器芯片的输入需求，并确保稳定的信号传输。

具体结合图3中电路结构，对控制模块中的输入电路以及决策模块的结构进行进一步的阐述，写入信号驱动单元，即图3中WR信号驱动，直接与每一处理器芯片连接输出写入信号，写入信号作为一种控制信号，用于触发数据写入操作；时钟周期单元，即图3中10Mclk输入缓冲器作为时钟周期单元的一种实施方式，同样直接与每一处理器芯片连接输出写入信号，用于控制每一处理器芯片基于预设时间周期进行工作，10Mclk输入缓冲器以每秒10个时钟周期的速度输入数据或触发操作，也可以理解为每个时钟周期的持续时间是0.1秒；每一处理器芯片连接的第一隔离驱动单元，即图3中I/O隔离驱动电路，接入输入信号后，对输入信号进行隔离保护，之后再传递至处理器芯片中；每一处理器芯片连接的差分转单端单元接入模拟输入通道后，将原本的差分信号转换为单端信号，最终输出的单端信号可以传递给支持单端信号的处理器芯片进行进一步处理。

而在图3的电路结构中，多个控制模块之间通过通用异步接收传输器进行通信连接，而多个控制模块通信之后连接至决策模块，首先连接到逻辑判决单元，具体地，逻辑判决单元中的逻辑运算具体可以采用图3中的或门判决执行，或门具体包括两个输入端和一个输出端，当任意一个或两个输入信号为逻辑高电平时，输出信号为逻辑高电平，而只有当两个输入信号都为逻辑低电平时，输出信号才为逻辑低电平，在逻辑判决单元输出判决结果后输出至第二隔离驱动单元，即图3中的I/O隔离驱动电路，实现电气隔离以及信号隔离后输出至执行模块中进行执行。同时，如图3所示，决策模块中还包括插件卡片，即FMC，FMC是一种开放标准的插件卡片，提供了一组标准化的连接器和信号引脚，以支持高速数据传输、时钟同步和控制信号。

具体地，在上述实施例中，如图2所示，处理器芯片包括ARM核心板和可编程逻辑核心板，其中，可编程逻辑核心板的第一端与输入电路连接，可编程逻辑核心板的第二端与ARM核心板交互连接，可编程逻辑核心板的第三端与输出电路连接。

在本实施方式中，具体公开了处理器芯片内部结构，其中，ARM(Advanced RISCMachines)核心板是一种基于ARM架构的处理器核心板，承担着处理器芯片中的主要计算和控制任务，而可编程逻辑核心板是一种可编程逻辑电路核心板，具有灵活的逻辑功能和可编程性，用于处理特定的数据处理和控制任务，进而接收并处理输入信号，而同时，可编程逻辑核心板还与ARM核心板进行交互连接，通常采用总线或特定的通信协议，实现两个核心板之间传输数据、命令和状态信息，最终可编程逻辑核心板与输出电路连接，将数据或控制信号传递给输出电路，以进一步处理或输出到外部设备或其他系统中。具体地，ARM核心板用于控制和管理可编程逻辑核心板的运行，可以向可编程逻辑核心板发送控制信号、命令和参数，以实现特定的功能和任务，同时，ARM核心板不仅能够负责和可编程逻辑核心板之间的数据交流和传输，还可以将数据从外部或其他组件传递给可编程逻辑核心板，也可以接收并处理可编程逻辑核心板产生的数据结果。

具体地，在上述实施例中，输出电路包括数模转换器、网络端口、串行设备接口和光纤模块接口，其中，数模转换器与处理器芯片连接，用于将处理器芯片输出的输出信号进行数模转换，生成模拟信号进行输出；网络端口与处理器芯片连接，用于将输出信号传递至外接设备；处理器芯片通过串行设备接口与光纤模块接口连接，串行设备接口用于将输出信号转换为预设通信规范的电信号，并将电信号通过光纤模块接口进行传输。

在本实施方式中，数模转换器与处理器芯片连接，用于将处理器芯片输出的数字信号转换为模拟信号进行输出，使得处理器芯片能够提供更高的精度和控制能力；而网络端口与处理器芯片连接，用于将输出信号传递至外接设备，使得输出信号可以在不同的设备之间进行传输和通信，实现远程监测、控制和数据交换等功能；最后，处理器芯片通过串行设备接口与光纤模块接口连接。串行设备接口用于将输出信号转换为预设通信规范的电信号，使其能够与其他串行设备进行通信，而光纤模块接口则通过光纤传输技术，将电信号转换为光信号并进行传输，提供了高带宽和远距离传输的能力。本申请将数模转换器、网络端口、串行设备接口和光纤模块接口多个功能器件整合，实现了多功能的输出电路，不仅可以将处理器芯片的数字信号转换为模拟信号进行输出，还可以通过网络端口进行远程通信，以及通过串行设备接口和光纤模块接口实现高速传输和远距离连接，使得处理器芯片具备更灵活、高效和功能丰富的输出能力，具备广泛的应用范围。

具体地，数模转换器可以为图3中的LTC2666芯片，其具备高性能、多通道，适用于需要多通道精确模拟输出的工业控制和测量应用。网络端口具体可以为RJ45，RJ45端口采用8位置8触点的连接器，能够支持传输多种标准的网络信号。串行设备接口具体可以为SPI-PHY，SPI-PHY通常包括驱动器和接收器，用于产生和接收符合SPI通信规范的电信号，负责将SPI总线上的数据、时钟和控制信号转换为物理电气信号，并确保它们的准确传输。而SFP是一种标准化的光纤模块接口，常用于网络设备的光纤通信，将网络设备中的电信号转换为光信号，然后通过光纤传输，进而实现高速数据传输，支持不同的光纤类型和传输距离，例如多模光纤或单模光纤。

需要进行说明的是，本申请中附图3给出的控制器电路结构的具体电路示意图中，只包含了两个控制模块，在实际应用中，设置两个并行运行的控制模块能够满足较大范围的使用需求，而本申请提供的控制器电路结构设置了至少两个控制模块，而超过两个控制模块并行连接的情况可以根据图3中只有两个控制模块进行完整的推断，当存在两个以上的控制模块时，每一控制模块的具体结构与图3中控制模块的结构相同，输入电路均包括写入信号驱动单元和时钟周期单元，而第一隔离驱动单元和差分转单端单元的数量根据控制模块的处理器芯片的数量相对设置，每一控制模块的输出电路同样包括数模转换器、网络端口、串行设备接口和光纤模块接口，相邻的控制模块之间相互连接，所有的控制模块均接入同一决策模块，决策模块中的逻辑判决单元用于对至少两个控制模块的输出信号进行逻辑运算，并输出至第二隔离驱动单元中。

具体地，在上述实施例中，决策模块的数量至少为一个；当决策模块的数量为一个时，每一控制模块均与决策模块连接；当决策模块的数量为多个时，且决策模块与控制模块的数量相等，每一决策模块与至少两个控制模块一一对应连接。

在本实施方式中，决策模块同样可以采用冗余设计，其具体的数量可以是一个或多个，多个决策模块的设置方式使得系统具备一定的灵活性和可扩展性，以适应不同的系统需求和规模，而可变的决策模块数量可以根据具体应用场景的需要进行配置，以实现不同级别的决策和控制能力，并且，多个决策模块的冗余连接为系统提供了容错能力，当其中一个或部分决策模块出现故障，系统仍然可以继续运行，并且决策模块与控制模块之间更密切和直接的关联，系统可以实现更高级别的决策和分散控制，增强系统的分布式处理能力。而多个决策模块与多个控制模块相连接，可以实现并行处理和分布式决策，进而提高系统的可靠性和性能，使得每个决策模块可以同时处理不同的数据和任务，每个控制模块可以相互协作，实现并行计算和决策，从而优化系统的响应速度和处理能力。

具体地，在上述实施例中，控制器电路结构还包括电源模块，电源模块分别与传感器模块、决策模块、执行模块和控制模块连接以进行供电，其中，电源模块包括保险丝、第一隔离直流/直流转换器、第二隔离直流/直流转换器、参考电压单元和电压诊断告警单元；保险丝的第一端与外部电源连接，保险丝的第二端与第一隔离直流/直流转换器的输入端连接；第一隔离直流/直流转换器的第一输出端与参考电压单元的输入端连接，第一隔离直流/直流转换器的第二输出端与第二隔离直流/直流转换器的输入端连接，第一隔离直流/直流转换器的第三输出端与电压诊断告警单元的第一输入端连接，第一隔离直流/直流转换器的第三输出端输出第一电压值；第二隔离直流/直流转换器的输出端与电压诊断告警单元的第二输入端连接，第二隔离直流/直流转换器的输出端输出第二电压值；参考电压单元的输出端与电压诊断告警单元的第三输入端连接，电压诊断告警单元基于参考电压单元的参考电压值分别与第一电压值和第二电压值进行比对，得到比对结果，并根据比对结果输出告警信息。

在本实施方式中，通过设置第一隔离直流/直流转换器和第二隔离直流/直流转换器，能够实现多重隔离保护，避免外部电源故障或短路对整个系统的影响，并提供电气隔离，确保各模块的安全运行；而通过引入参考电压单元和电压诊断告警单元，电源模块可以对电压进行监测和诊断，提供电压的参考值，并基于参考值与实际电压值进行比对，进而实现电压的诊断和告警功能，及时发现异常情况并输出告警信息。本申请电源模块的设计，可以使得系统获得稳定的供电，并对电源和电压进行监测和诊断，有助于提高系统的稳定性和可靠性，减少因电源问题导致的故障和不可预期的情况。

具体地，如图4所示，保险丝接入9V-18V的外部电源，具体可以为12V的输入，通过第一隔离直流/直流转换器，将电压转换为5V进行输出，同时传递至电压诊断告警单元，而输出的5V电压经过第二隔离直流/直流转换器输出3V电压，同时传递至电压诊断告警单元，而参考电压单元提供的参考电压值具体可以为2.5V，电压诊断告警单元通过基于参考电压值与第一隔离直流/直流转换器和第二隔离直流/直流转换器输出的电压值进行比对，实现对输出电压的监测与诊断，确保电源模块输出的安全性以及有效性，并且在电压输出异常的情况下直接输出告警信息，及时反馈给工作人员。

具体地，在上述实施例中，控制器电路结构还包括安全检测模块，安全检测模块与控制模块连接，安全检测模块用于对控制模块中控制逻辑的执行状态进行实时检测。

在本实施方式中，通过引入安全检测模块可以提高系统整体的安全性。具体地，安全检测模块可以实时检测控制模块中控制逻辑的执行状态，以保证其符合预期，使得系统具备状态监控和错误检测，从而避免或及时处理可能导致系统故障或安全问题的异常操作，通过监控控制逻辑的执行状态，可以及时发现潜在的问题或异常情况，如逻辑错误、死锁、冲突等，有助于及时反馈异常情况，以便后续采取相应的纠正措施，提高系统的可靠性，并且将安全检测模块与控制模块直接连接，能够在控制模块内部实施实时的安全检测，从而将安全性与功能性融合到控制器的设计中，安全检测模块可以更准确地检测控制逻辑的执行状态，提供更可靠的安全保障和控制执行。

具体地，在上述实施例中，传感器模块包括至少一个传感器；当传感器的数量为一个时，传感器分别与至少两个控制模块连接；当传感器的数量为多个时，且传感器与控制模块的数量相等，每一传感器与至少两个控制模块一一对应连接。

在本实施方式中，传感器模块中包括一个或多个传感器，使得传感器模块具备一定灵活性和可扩展性，可以根据具体需求选择不同数量的传感器，以适应不同的应用场景和系统需求，当存在多个传感器与多个控制模块对应连接时，系统能够实现更高级别的数据采集和控制，并且实现并发的数据处理，在执行控制逻辑时综合考虑多个传感器的信息。这种并发的数据处理能够提高系统的响应速度和决策准确性。多个传感器的设置形式使得在某个传感器或控制模块出现故障时，仍然可以通过其他传感器和控制模块进行冗余处理和容错，减少单点故障对整个系统的影响。

本实用新型另一方面提供了一种加速器的控制系统，如图5所示，包括服务器平台、控制器和加速器，其中，控制器包括如上述任一的控制器电路结构，其中，服务器平台通过控制器与加速器连接，控制器基于预设的运行计划控制加速器的运行，服务器平台用于采集控制器的信号变量并对控制器的数据进行管理。

本实用新型提供的加速器的控制系统，其中控制器采用冗余设计，确保控制器运行效率以及持续性，保证系统整体运行的稳定性；并且，控制器具备定时功能，能够确保加速器的控制系统整体同步进行工作，具体地通过设置和管理多个定时任务，预设启动时间、停止时间以及其他运行模式，使得控制器基于时序逻辑和任务调度算法等方式准确可靠地执行预设任务，满足不同的任务需求；服务器平台、控制器和加速器之间依次连接实现了将计算和数据处理任务在不同层级之间分布的架构，减少数据传输的延迟和网络带宽的消耗；利用控制器与加速器的通信连接，通过控制指令控制加速器工作，提高系统的响应速度和精确度；服务器平台通过采集控制器的信号变量来对控制器的数据进行管理，便于工作人员操作以及获取数据，提升工作效率。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种控制器电路结构，其特征在于，包括：传感器模块、决策模块、执行模块和至少两个控制模块；

所述传感器模块分别与至少两个所述控制模块连接，每一所述控制模块与所述决策模块连接，所述决策模块与所述执行模块连接；

至少两个所述控制模块之间通信连接，所述控制模块包括输入电路、处理器芯片和输出电路，所述传感器模块通过所述输入电路与所述处理器芯片连接，所述处理器芯片通过所述输出电路与所述决策模块连接；

所述输入电路包括写入信号驱动单元、时钟周期单元、第一隔离驱动单元和差分转单端单元，其中，所述第一隔离驱动单元的数量和所述差分转单端单元的数量均与所述处理器芯片的数量相等；

所述写入信号驱动单元分别与至少两个所述处理器芯片连接，用于接收写入信号并将所述写入信号传递至每一所述处理器芯片；

所述时钟周期单元分别与至少两个所述处理器芯片连接，用于控制每一所述处理器芯片基于预设时间周期进行工作；

每一所述第一隔离驱动单元对应连接一所述处理器芯片，用于对输入至所述处理器芯片的输入信号进行隔离保护；

每一所述差分转单端单元对应连接一所述处理器芯片，用于将接收到的差分信号转换为单端信号，并将所述单端信号传递至所述处理器芯片中；

所述决策模块包括逻辑判决单元和第二隔离驱动单元；

所述逻辑判决单元的输入端分别与每一所述处理器芯片连接，所述逻辑判决单元的输出端与所述第二隔离驱动单元连接；

所述逻辑判决单元用于接收每一所述处理器芯片输出的输出信号，并对多个所述输出信号进行逻辑运算得到运算结果，将所述运算结果通过所述第二隔离驱动单元输出。

2.根据权利要求1所述的控制器电路结构，其特征在于，所述处理器芯片包括ARM核心板和可编程逻辑核心板；

所述可编程逻辑核心板的第一端与所述输入电路连接，所述可编程逻辑核心板的第二端与所述ARM核心板交互连接，所述可编程逻辑核心板的第三端与所述输出电路连接。

3.根据权利要求1所述的控制器电路结构，其特征在于，所述输出电路包括数模转换器、网络端口、串行设备接口和光纤模块接口；

所述数模转换器与所述处理器芯片连接，用于将所述处理器芯片输出的输出信号进行数模转换，生成模拟信号进行输出；

所述网络端口与所述处理器芯片连接，用于将所述输出信号传递至外接设备；

所述处理器芯片通过所述串行设备接口与所述光纤模块接口连接，所述串行设备接口用于将所述输出信号转换为预设通信规范的电信号，并将所述电信号通过所述光纤模块接口进行传输。

4.根据权利要求1所述的控制器电路结构，其特征在于，所述决策模块的数量至少为一个；

当所述决策模块的数量为一个时，每一所述控制模块均与所述决策模块连接；

当所述决策模块的数量为多个时，且所述决策模块与所述控制模块的数量相等，每一所述决策模块与至少两个所述控制模块一一对应连接。

5.根据权利要求1所述的控制器电路结构，其特征在于，所述控制器电路结构还包括电源模块，所述电源模块分别与所述传感器模块、所述决策模块、所述执行模块和所述控制模块连接以进行供电，其中，所述电源模块包括保险丝、第一隔离直流/直流转换器、第二隔离直流/直流转换器、参考电压单元和电压诊断告警单元；

所述保险丝的第一端与外部电源连接，所述保险丝的第二端与所述第一隔离直流/直流转换器的输入端连接；

所述第一隔离直流/直流转换器的第一输出端与所述参考电压单元的输入端连接，所述第一隔离直流/直流转换器的第二输出端与所述第二隔离直流/直流转换器的输入端连接，所述第一隔离直流/直流转换器的第三输出端与所述电压诊断告警单元的第一输入端连接，所述第一隔离直流/直流转换器的第三输出端输出第一电压值；

所述第二隔离直流/直流转换器的输出端与所述电压诊断告警单元的第二输入端连接，所述第二隔离直流/直流转换器的输出端输出第二电压值；

所述参考电压单元的输出端与所述电压诊断告警单元的第三输入端连接，所述电压诊断告警单元基于所述参考电压单元的参考电压值分别与所述第一电压值和所述第二电压值进行比对，得到比对结果，并根据所述比对结果输出告警信息。

6.根据权利要求1所述的控制器电路结构，其特征在于，所述控制器电路结构还包括安全检测模块，所述安全检测模块与所述控制模块连接，所述安全检测模块用于对所述控制模块中控制逻辑的执行状态进行实时检测。

7.根据权利要求1所述的控制器电路结构，其特征在于，所述传感器模块包括至少一个传感器；

当所述传感器的数量为一个时，所述传感器分别与至少两个所述控制模块连接；

当所述传感器的数量为多个时，且所述传感器与所述控制模块的数量相等，每一所述传感器与至少两个所述控制模块一一对应连接。

8.一种加速器的控制系统，其特征在于，包括：服务器平台、控制器和加速器，其中，控制器包括如权利要求1至7中任一所述的控制器电路结构；

所述服务器平台通过所述控制器与所述加速器连接，所述控制器基于预设的运行计划控制所述加速器的运行，所述服务器平台用于采集所述控制器的信号变量并对所述控制器的数据进行管理。