CN220651093U - 一种运动控制卡和运动控制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种运动控制卡，该运动控制卡包括：控制模块、PCI接口、通信接口、网口和输入输出口。控制模块分别电连接PCI接口、通信接口、网口和输入输出口。其中，PCI接口用于电连接PC主板；通信接口用于电连接通信设备；网口用于电连接EtherCAT设备；输入输出口用于电连接外部设备。该运动控制卡集成有输入输出口、通信接口和网口，提高运动控制卡的集成度，后续与小型化的PC主板搭配使用时，PC主板无需再扩展网口和通信接口，降低PC主板的接口要求。

Description

一种运动控制卡和运动控制设备

技术领域

本实用新型实施例涉及控制技术领域，特别涉及一种运动控制卡和运动控制设备。

背景技术

运动控制卡是一种基于PC机用于各种运动控制场合的上位控制单元，例如对位移、速度、加速度等运动的控制。一般地，运动控制卡与主板构成主从式控制结构，运动控制卡主要用于控制后端的驱动器以驱动机械臂、电机和光源等等设备，PC主板则通过网口和通信接口等额外的通信辅助接口来实现运动控制功能。

然而，当前工业电脑的电路板都在往小型化发展，即PC主板上很多接口都有删减和减配，目前，小型化的PC主板在接上必要的功能外设后，由于PC主板扩展功能槽位有限，将导致PC主板无法扩展网口和通信接口的情况，不能满足小型化主板应用场景。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种运动控制卡和运动控制设备，该运动控制卡集成有输入输出口、通信接口和网口，提高运动控制卡的集成度，后续与小型化的PC主板搭配使用时，PC主板无需再扩展网口和通信接口，降低PC主板的接口要求。

本实用新型实施例提供一种运动控制卡，该运动控制卡包括：控制模块、PCI接口、通信接口、网口和输入输出口。所述控制模块分别电连接所述PCI接口、所述通信接口、所述网口和所述输入输出口。其中，所述PCI接口用于电连接PC主板；所述通信接口用于电连接通信设备；所述网口用于电连接EtherCAT设备；所述输入输出口用于电连接外部设备。

在一些实施例中，所述运动控制卡还包括第一存储模块。所述控制模块电连接所述第一存储模块，所述第一存储模块用于存储所述控制模块的固件。

在一些实施例中，所述运动控制卡还包括第二存储模块。所述控制模块电连接所述第二存储模块，所述第二存储模块用于存储控制数据。

在一些实施例中，所述运动控制卡还包括第三存储模块。所述控制模块电连接所述第三存储模块，所述第三存储模块用于存储所述运动控制卡的身份信息。

在一些实施例中，所述通信接口包括RS485接口和DB9接口。所述控制模块电连接所述RS485接口的第一端，所述RS485接口的第二端电连接所述DB9接口，所述DB9接口用于电连接所述通信设备。

在一些实施例中，所述网口包括PHY接口和RJ45接口。所述控制模块电连接所述PHY接口的第一端，所述PHY接口的第二端电连接所述RJ45接口，所述RJ45接口用于电连接所述EtherCAT设备。

在一些实施例中，所述输入输出口包括输入口和输出口。所述控制模块分别电连接所述输入口和所述输出口，所述输入口和所述输出口均用于电连接所述外部设备。

在一些实施例中，所述输入口包括数字信号输入接口、反相器、第一隔离器件和第一SCSI。所述控制模块电连接所述数字信号输入接口的输出端，所述数字信号输入接口的输入端电连接所述反相器的输出端，所述反相器的输入端电连接所述第一隔离器件的输出端，所述第一隔离器件的输入端电连接所述第一SCSI，所述第一SCSI用于电连接所述外部设备。

在一些实施例中，所述输出口包括数字信号输出接口、第二隔离器件和第二SCSI。所述控制模块电连接所述数字信号输出接口的输入端，所述数字信号输出接口的输出端连接所述第二隔离器件的输入端，所述第二隔离器件的输出端连接所述第二SCSI，所述第二SCSI用于电连接所述外部设备。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种运动控制设备，该运动控制设备包括PC主板、以及如第一方面任意一项实施例所述的运动控制卡；所述PC主板电连接所述运动控制卡的PCI接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供一种运动控制卡，该运动控制卡包括：控制模块、PCI接口、通信接口、网口和输入输出口。控制模块分别电连接PCI接口、通信接口、网口和输入输出口。其中，PCI接口用于电连接PC主板；通信接口用于电连接通信设备；网口用于电连接EtherCAT设备；输入输出口用于电连接外部设备。该运动控制卡集成有输入输出口、通信接口和网口，提高运动控制卡的集成度，后续与小型化的PC主板搭配使用时，PC主板无需再扩展网口和通信接口，降低PC主板的接口要求。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种运动控制卡的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种控制卡的结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请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，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

第一方面，本实用新型实施例提供一种运动控制卡，请参阅图1，该运动控制卡包括：控制模块10、PCI接口20、通信接口30、网口40和输入输出口50。控制模块10分别电连接PCI接口20、通信接口30、网口40和输入输出口50。其中，PCI接口20用于电连接PC主板。通信接口30用于电连接通信设备。网口40用于电连接EtherCAT设备。输入输出口50用于电连接外部设备。

控制模块10可以是现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，FPGA可采用EG4X20BG256芯片或其他一切合适的芯片。

PC主板可以是台式机、一体机、笔记本电脑、掌上电脑、平板电脑的主板。PCI接口20为金手指接口。PC主板可电连接PCI接口20，PCI接口20通过PCI总线电连接控制模块10，使PC主板与控制模块10建立通信连接。

以太网控制自动化技术(Ethernet Control Automation Technology，EtherCAT)设备可以包括伺服驱动装置、伺服电机、传感器、数字量开关等设备，控制模块10通过网口40电连接EtherCAT设备后，控制模块10可传输控制指令至EtherCAT设备，并接收EtherCAT设备反馈的数据。

外部设备可以是小型计算机系统，控制模块10通过输入输出口50连接外部设备后，控制模块10可输出控制指令至外部设备，也可以接收外部设备输入的电平信息。

在本实施例中，该运动控制卡集成有输入输出口50、通信接口30和网口40，提高运动控制卡的集成度，后续与小型化的PC主板搭配使用时，PC主板无需再扩展网口40和通信接口30，降低PC主板的接口要求。

在其中一些实施例中，请参阅图2，运动控制卡还包括第一存储模块60。控制模块10电连接第一存储模块60，第一存储模块60用于存储控制模块10的固件。具体的，第一存储模块60可以是flash存储器，其可以通过SPI总线电连接控制模块10。其中，flash存储器是一种非易失性内存，可以采用W25Q64系列的芯片或其他一切合适的芯片。在本实施例中，通过第一存储模块60存储控制模块10的固件，具有电子可擦除可编程性能，且不会因断电而丢失数据,具有快速获取数据的特点。

在其中一些实施例中，请参阅图2，运动控制卡还包括第二存储模块70。控制模块10电连接第二存储模块70，第二存储模块70用于存储控制数据。具体的，第二存储模块70可以是带电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory，EEPROM)，其可以通过IIC总线电连接控制模块10。其中，EEPROM是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，可采用24C02器件或其他一切合适的器件。在本实施例中，通过第二存储模块70存储运动控制卡控制运动过程中的控制数据，方便后续读取数据。

在其中一些实施例中，请参阅图2，运动控制卡还包括第三存储模块80。控制模块10电连接第三存储模块80，第三存储模块80用于存储运动控制卡的身份信息。具体的，第三存储模块80可以是现有技术中一切合适的存储器件，其可以通过4位IO口电连接控制模块10。身份信息可以是运动控制卡的ID标记。在本实施例中，通过第三存储模块80存储运动控制卡的身份信息，后续主板电连接多块运动控制卡时，可根据该身份信息确定运动控制卡。

在其中一些实施例中，请参阅图2，通信接口30包括RS485接口31和DB9接口32。控制模块10电连接RS485接口31的第一端，RS485接口31的第二端电连接DB9接口32，DB9接口32用于电连接通信设备。通信设备可以是支持Modbus协议的设备。控制模块10与RS485接口31的第一端之间采用USART串口协议电连接，RS485接口31的第二端通过RS485总线电连接DB9接口32。其中，RS485接口31可以采用UM3483等器件。在本实施例中，通过RS485接口31和DB9接口32可连接通信设备，实现COM口通信功能，使PC主板与通信设备实现通信交互。

在其中一些实施例中，请参阅图2，网口40包括PHY接口41和RJ45接口42。控制模块10电连接PHY接口41的第一端，PHY接口41的第二端电连接RJ45接口42，RJ45接口42用于电连接EtherCAT设备。具体的，控制模块10与PHY接口41的第一端之间采用RGMII协议电连接，PHY接口41的第二端与RJ45接口42之间采用MDI接口协议电连接。其中，PHY接口41可采用YT8521SC等器件。在本实施例中，通过PHY接口41和RJ45接口42可连接EtherCAT设备，实现网口40功能实现，可使控制模块10传输运动数据至EtherCAT设备，从而控制EtherCAT设备。

在其中一些实施例中，请参阅图2，输入输出口50包括输入口51和输出口52。控制模块10分别电连接输入口51和输出口52，输入口51和输出口52均用于电连接外部设备。具体的，输入口51可为数字信号输入口51，输出口52可为数字信号输入口51，其中，输入口51和输出口52的位数可均为48位。在本实施例中，通过输入口51和输出口52可实现数字信号输入和数字信号输出，实现控制模块10与外部设备之间的数据传输。其中，关于输入口51和输出口52的位数可根据实际需要进行设置，在此不需拘泥于本实施例中的限定。

在其中一些实施例中，请继续参阅图2，输入口51包括数字信号输入接口511、反相器512、第一隔离器件513和第一小型计算机系统接口(Small Computer SystemInterface，SCSI)514。控制模块10电连接数字信号输入接口511的输出端，数字信号输入接口511的输入端电连接反相器512的输出端，反相器512的输入端电连接第一隔离器件513的输出端，第一隔离器件513的输入端电连接第一SCSI514，第一SCSI514用于电连接外部设备。

其中，数字信号输入接口511的位数可为48位，第一SCSI514的针脚数可以为68PIN。反相器512用于转置电平。第一隔离器件513用于隔离外部设备与控制模块10，提高运动控制卡的安全性。反相器512和第一隔离器件513的具体结构可参照现有技术，在此不做限定。在本实施例中，外部设备可通过第一SCSI514、第一隔离器件513、反相器512、数字信号输入接口511传输数字信号至控制模块10。

在其中一些实施例中，请继续参阅图2，输出口52包括数字信号输出接口521、第二隔离器件522和第二SCSI523。控制模块10电连接数字信号输出接口521的输入端，数字信号输出接口521的输出端连接第二隔离器件522的输入端，第二隔离器件522的输出端连接第二SCSI523，第二SCSI523用于电连接外部设备。

其中，数字信号输出接口521的位数可为48位，第二SCSI523的针脚数可以为68。第二隔离器件522用于隔离外部设备与控制模块10，提高运动控制卡的安全性。第二隔离器件522的具体结构可参照现有技术，在此不做限定。在本实施例中，控制模块10可通过数字信号输出接口521、第二隔离器件522和第二SCSI523传输数字信号至外部设备。

第二方面，本实用新型实施例提供一种运动控制设备，该运动控制设备包括PC主板以及如第一方面任意一项实施例所述的运动控制卡。其中，PC主板电连接运动控制卡的PCI接口20。在本实施例中，运动控制卡具有与如第一方面任意一项实施例所述的运动控制卡相同的结构与功能，在此不再赘述。

需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种运动控制卡，其特征在于，包括：控制模块、PCI接口、通信接口、网口和输入输出口；

所述控制模块分别电连接所述PCI接口、所述通信接口、所述网口和所述输入输出口；

其中，所述PCI接口用于电连接PC主板；

所述通信接口用于电连接通信设备；

所述网口用于电连接EtherCAT设备；

所述输入输出口用于电连接外部设备。

2.根据权利要求1所述的运动控制卡，其特征在于，所述运动控制卡还包括第一存储模块；

所述控制模块电连接所述第一存储模块，所述第一存储模块用于存储所述控制模块的固件。

3.根据权利要求1所述的运动控制卡，其特征在于，所述运动控制卡还包括第二存储模块；

所述控制模块电连接所述第二存储模块，所述第二存储模块用于存储控制数据。

4.根据权利要求1所述的运动控制卡，其特征在于，所述运动控制卡还包括第三存储模块；

所述控制模块电连接所述第三存储模块，所述第三存储模块用于存储所述运动控制卡的身份信息。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的运动控制卡，其特征在于，所述通信接口包括RS485接口和DB9接口；

所述控制模块电连接所述RS485接口的第一端，所述RS485接口的第二端电连接所述DB9接口，所述DB9接口用于电连接所述通信设备。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的运动控制卡，其特征在于，所述网口包括PHY接口和RJ45接口；

所述控制模块电连接所述PHY接口的第一端，所述PHY接口的第二端电连接所述RJ45接口，所述RJ45接口用于电连接所述EtherCAT设备。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的运动控制卡，其特征在于，所述输入输出口包括输入口和输出口；

所述控制模块分别电连接所述输入口和所述输出口，所述输入口和所述输出口均用于电连接所述外部设备。

8.根据权利要求7所述的运动控制卡，其特征在于，所述输入口包括数字信号输入接口、反相器、第一隔离器件和第一SCSI；

所述控制模块电连接所述数字信号输入接口的输出端，所述数字信号输入接口的输入端电连接所述反相器的输出端，所述反相器的输入端电连接所述第一隔离器件的输出端，所述第一隔离器件的输入端电连接所述第一SCSI，所述第一SCSI用于电连接所述外部设备。

9.根据权利要求8所述的运动控制卡，其特征在于，所述输出口包括数字信号输出接口、第二隔离器件和第二SCSI；

所述控制模块电连接所述数字信号输出接口的输入端，所述数字信号输出接口的输出端连接所述第二隔离器件的输入端，所述第二隔离器件的输出端连接所述第二SCSI，所述第二SCSI用于电连接所述外部设备。

10.一种运动控制设备，其特征在于，包括PC主板、以及如权利要求1-9任意一项所述的运动控制卡；

所述PC主板电连接所述运动控制卡的PCI接口。