[發明專利]基于FPGA的超高速工業控制器

有效

• 申請號: 201310391243.8
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103631176B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 吳愛國;崔巍;江濤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于FPGA的超高速工業控制器，包括有主控制單元（1），其特征在于，所述主控制單元（1）的：模擬量信號輸入端通過2組SPI接口連接16路模擬量輸入A/D轉換單元（7），模擬量信號輸出端通過SPI接口連接8路模擬量輸出D/A轉換單元（8），開關量信號輸入端連接開關量輸入信號隔離與調理單元（9），開關量信號輸出端連接開關量輸出信號隔離與驅動單元（10），所述的16路模擬量輸入A/D轉換單元（7）和8路模擬量輸出D/A轉換單元（8）的電源輸入端分別連接調理板電源供電單元（6），所述的開關量輸入信號隔離與調理單元（9）的輸入端連接16路工業現場開關量輸入（12），所述主控制單元（1）通過RS232/半/全雙工RS485/RS422總線通信單元（11）連接上位機或接入工業網絡（13），所述主控制單元（1）的電源輸入端連接FPGA獨立電源供電單元（2），所述主控制單元（1）還分別連接JTAG調試接口電路（3）、EPCS16程序配置電路（4）和時鐘輸入與自動/手動復位電路單元（5），其中，所述的主控制單元（1）與所述的FPGA獨立電源供電單元（2）、JTAG調試接口電路（3）、EPCS16程序配置電路（4）以及時鐘輸入與自動/手動復位電路單元（5）共同構成基于FPGA的超高速工業控制器的四層核心板，所述的調理板電源供電單元（6）與16路模擬量輸入A/D轉換單元（7）、8路模擬量輸出D/A轉換單元（8）、開關量輸入信號隔離與調理單元（9）、開關量輸出信號隔離與驅動單元（10）以及RS232/半/全雙工RS485/RS422總線通信單元（11）共同構成基于FPGA的超高速工業控制器的兩層信號調理板。?

2.根據權利要求1所述的基于FPGA的超高速工業控制器，其特征在于，所述的FPGA獨立電源供電單元（2）包括有將24V直流電源轉換成5V直流電源的DC/DC轉換模塊U4，所述DC/DC轉換模塊U4輸出的5V直流電源分別連接開關型穩壓電源U5、線性穩壓電源U2和線性穩壓電源U3，所述開關型穩壓電源U5的1腳接5V電源以及分別通過電容C39和電容C41地，0腳、3腳和5腳接地，2腳連接電感L的一端，電感L的另一端與4腳共同分別通過電容C1、電容C40和電容C42接地，還共同依次通過電阻R3和發光二極管Led接地，還共同構成3.3V電源輸出端，所述的線性穩壓電源U2和線性穩壓電源U3的3腳分別連接DC/DC轉換模塊U4輸出的5V電源，該線性穩壓電源U2和線性穩壓電源U3的3腳還分別對應通過電容C38和電容C45接地，1腳均接地，所述的線性穩壓電源U2的2腳和4腳均分別通過電容C36和電容C37接地，通過電感L輸出2.5V電源，以及通過電感L和電容C35接地，所述的線性穩壓電源U3的2腳和4腳輸出2.5V電源，以及均分別通過電容C43和電容C44接地。?

3.根據權利要求1所述的基于FPGA的超高速工業控制器，其特征在于，所述的16路模擬量輸入A/D轉換單元（7）包括有連接16路模擬量輸入信號的前8路信號的模擬量輸入類型選擇與電壓轉換電路（71）、與所述的模擬量輸入類型選擇與電壓轉換電路（71）的輸出端相連的第一片12位8通道A/D轉換器電路（73）、連接16路模擬量輸入信號的后8路信號的模擬量輸入信號I/V變換電路（72）和與所述的模擬量輸入信號I/V變換電路（72）的輸出端相連的第二片12位8通道A/D轉換器電路（74），所述的第一片12位8通道A/D?轉換器電路（73）和第二片12位8通道A/D轉換器電路（74）的輸出端均連接A/D接口數字隔離電路（75），所述的A/D接口數字隔離電路（75）通過2組SPI接口連接至主控制單元（1）的8個用戶I/O口上。?