[發明專利]基于多塊底層板卡的邏輯保護裝置及方法

有效

• 申請號: 202110642550.3
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113552819B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 楊開明;朱煜;成榮;雷聲;魯森;李鑫;劉濤
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 董永輝;曹素云

1.一種基于多塊底層板卡的邏輯保護裝置，其特征在于，包含：

多塊底層板卡，分別連接所控制的傳感器與執行器；

BCC卡，產生恒流源，將所述多塊底層板卡使用恒流源產生的電流以電流環的形式依次串聯，電流環的通斷通過每個底層板卡控制，所述BCC卡是工件臺上負責管理工件臺移入移出的控制板卡；

通信總線，連接多塊底層板卡，形成通信回路；

其中，底層板卡與底層板卡之間通過電流環與通信總線來觸發邏輯保護聯動，發生故障的底層板卡作為故障板卡，通過所述故障板卡切斷電流環，中斷服務程序檢測到電流環被切斷，觸發通信總線，將錯誤聯動信號通過通信總線廣播給聯動板卡，其中電流環中故障板卡外的其他底層板卡作為聯動板卡，所述聯動板卡對與故障板卡相連的輸出通道進行置位，將故障信息按通信回路向外發送依次傳遞給BCC卡，通過BCC卡將故障信息發送給上位機。

2.根據權利要求1所述的基于多塊底層板卡的邏輯保護裝置，其特征在于，還包括模擬開關，設置在底層板卡上，對電流環進行切斷與導通。

3.根據權利要求1所述的基于多塊底層板卡的邏輯保護裝置，其特征在于，還包括采樣電阻，串聯在不同底層板卡之間，通過檢流電阻的高低電平來判斷是否需要觸發。

4.根據權利要求1所述的基于多塊底層板卡的邏輯保護裝置，其特征在于，所述底層板卡包括電渦流傳感器輸入通道、溫度傳感器輸入通道、電機控制通道和電磁閥控制通道。

5.根據權利要求1所述的基于多塊底層板卡的邏輯保護裝置，其特征在于，所述底層板卡包括DSP和FPGA，傳感器采集數據傳輸到FPGA，由FPGA傳送給DSP，對數據進行標定，并進行閾值判斷，如果數據超過閾值，判定數據異常，便將數據與錯誤碼發送給FPGA打包成數據包，傳送給上位機，同時FPGA對輸出通道置位，并切斷本底層板卡上的電流環，觸發DSP上的中斷服務程序，將錯誤聯動信號通過通信總線廣播給其它底層板卡，從而觸發所有底層板卡聯動，執行邏輯保護。

6.根據權利要求1所述的基于多塊底層板卡的邏輯保護裝置，其特征在于，所述底層板卡包括ARM和FPGA，底層板卡同時接收多路傳感器信號，將經過AD轉換后的多路傳感器數據寫入FPGA，由FPGA將數據轉移給ARM，由ARM對傳感器數據進行標定，判斷是否滿足閾值條件，若底層板卡所有標定后數據均滿足閾值條件，不觸發電流環與通信總線；若底層板卡有數據不滿足閾值條件，ARM根據出錯數據的來源通道以及數值，確認錯誤類型，并將數據與錯誤類型發送給FPGA打包成數據包，FPGA按照錯誤類型來操作相應的執行器，同時切斷本底層板卡上的電流環，本底層板卡上ARM中的外部中斷服務程序檢測到電流環被切斷，觸發通信總線，將錯誤信息向外發送，按通信回路依次傳遞給BCC卡，由BCC卡將錯誤信息發送給上位機。

7.根據權利要求1所述的基于多塊底層板卡的邏輯保護裝置，其特征在于，所述通信總線為RS485總線。

8.根據權利要求1所述的基于多塊底層板卡的邏輯保護裝置，其特征在于，所述多塊底層板卡包括GIC卡、第一DIO卡、第二DIO卡、SB卡和PAC卡，所述GIC卡用于傳感器的數據采集；第一DIO卡用于數字量的采集與輸出；SB卡用于電渦流傳感器與電機溫度傳感器的信號采集；PAC卡用于電機驅動器控制，第二DIO卡用于電機使能信號的輸出。

9.一種基于多塊底層板卡的邏輯保護方法，其特征在于，包括：

多塊底層板卡使用恒流源產生的電流以電流環的形式依次串聯；

多塊底層板卡通過通信總線連接，形成通信回路；

通過電流環與通信總線觸發底層板卡與底層板卡之間的觸發邏輯保護聯動，包括：將發生故障的底層板卡作為故障板卡，通過所述故障板卡切斷電流環，中斷服務程序檢測到電流環被切斷，觸發通信總線，將錯誤聯動信號通過通信總線廣播給聯動板卡，其中電流環中故障板卡外的其他底層板卡作為聯動板卡，所述聯動板卡對與故障板卡相連的輸出通道進行置位。

10.根據權利要求9所述的邏輯保護方法，其特征在于，還包括判斷底層板卡是否出現故障的步驟，包括：

通過底層板卡接收傳感器采集的數據；

對數據進行標定，并進行閾值判斷；

當數據超過閾值時，判定底層板卡為故障板卡。