[發明專利]一種帶冗余檢測的注塑機數字IO轉接線盒

有效

• 申請號: 201310527848.5
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103605303A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 嚴義;鄔惠峰;戴均
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明適用于注塑機數字IO采集輸出，具體涉及一種帶冗余檢測的注塑機數字IO轉接線盒。?

背景技術

目前，在注塑機的電氣控制系統中，IO信號處理大部分采用的都是集中式控制方式，IO接口都集成在注塑機主控制器上，所有的IO信號必須全部連到主控制器，通信線路成本、電氣部件裝配的復雜度較高，機器安裝效率低。尤其對于大型的拆分式注塑機，拆機和重組的靈活性大大降低。雖然可以通過使用轉接插頭來解決拆分不便的問題，但轉接插頭一般比較昂貴，而且插頭數量由IO點數總和決定，無形中又增加了注塑機成本。?

另外，目前雖然部分注塑機控制器采用分布式模塊化設計，將IO部分和主控制器獨立設計，但是大部分都沒有考慮IO模塊的安全性問題，一旦模塊內部MCU出現故障，整個模塊就不能繼續工作，直接中斷機器的正常運行，降低生產的效率。?

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的上述不足，提供一種用于注塑機的低成本、高靈活性、高安全性的分布式數字IO采集輸出裝置。?

本發明解決其技術問題所采用的方案是：在注塑機注塑上增加一個帶冗余檢測的雙MCU專用數字IO采集輸出裝置，是具備數字信號采集、變送、數字信號輸出的轉接線盒，包括：數字信號輸入端子、數字信號輸出端子、MCU1、MCU2、通訊電路、通訊端子、MCU檢測電路、仲裁電路、電壓轉換電路、電源端子組成。該裝置采用雙MCU控制，其中一個實現IO采集輸出功能，稱作主MCU，另外一個實現冗余備份，稱作冗余MCU。兩個MCU同時采集相同的輸入信號，并同時接收由通訊電路接收的來自遠端控制器的相同輸出信號。在每一時刻，該裝置中只有主MCU通過通訊電路向遠端的控制器發送采集到的輸入信息，或者將接收到的輸出信息傳送到輸出端子。具體選擇哪個MCU為主MCU由仲裁電路決定。仲裁電路根據MCU檢測電路返回的信息選擇正常運行的一個MCU為主MCU。兩個均正常工作時默認選擇MCU1為主MCU。MCU檢測電路實時檢測兩個MCU的運行狀態，一旦主MCU出現故障，立即通知仲裁電路切換主MCU，啟動冗余MCU為主MCU。兩個MCU輸出，每個MCU變成主MCU時，通過通訊電路將自己的狀態標志信息發送給遠端控制器，主控制器可以根據需要對此信息進行故障報警處理。?

該裝置就近安裝在數字信號器件附近，輸入信號接入輸入端子，輸出信號接到輸出信號端子，輸入信號由主MCU控制經CAN通訊電路傳輸到遠端主控制器，同時，CAN通訊電路接收遠端控制器傳來的輸出信號，并由主MCU控制輸出到輸出信號端子。?

本發明裝置根據信號數量可安裝多個，通過總線連接構成數字IO采集輸出裝置網絡。本發明減少了IO信號與主控制器之間的連接線路，減少了由于拆分機器部件而使用的轉接插頭數量，降低了注塑機成本，提高了注塑機拆分組裝的靈活性。同時采用帶冗余檢測的雙MCU結構，提高了模塊的安全性。?

附圖說明

圖1為帶冗余檢測的注塑機數字IO信號采集輸出裝置結構圖。?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明。?

如圖1所示，本發明由以下部分組成：數字信號輸入端子1、數字信號輸出端子2、MCU1（第一MCU）3、MCU2（第二MCU）4、通訊電路5、通訊端子6、MCU檢測電路7、仲裁電路8、電壓轉換電路9和電源端子10。?

數字信號輸入端子用于連接數字輸入信號源器件，每個輸入信號可以根據需要配一個端子（只有反應IO信息的信號線）或多個端子（可包括信號線及傳感器供電電源輸出線）。輸入信號與MCU之間通過光耦隔離。?

數字信號輸出端子用于連接輸出信號控制器件，每個輸出信號可以根據需要配一個或多個端子。MCU和輸出信號之間通過光耦隔離。?

MCU1、MCU2負責數字輸入信號采集，數字輸出信號輸出，并控制通訊電路發送數據到遠端控制器以及從控制器接收輸出數據。兩個MCU分主MCU和冗余備份MCU，默認MCU1為主MCU，當MCU1出現故障時，由仲裁電路切換主MCU，啟用冗余備份MCU。?

通訊電路采用CAN總線（也可以是485、以太網等），由主MCU控制主動發送采集到的數字輸入信號，并接收控制器傳來的數字輸出信號并傳給兩個MCU。有多個裝置一起安裝時，也由該通訊電路構成遠傳網絡。?

通訊端子用于連接主控制器、上一級數字信號采集輸出裝置、下一級數字信號采集輸出裝置。?