一种嵌入式开关电源外壳生产装置控制器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种嵌入式开关电源外壳生产装置控制器，用于控制开关电源外壳生产装置，其特征在于该控制器包括主核心控制板、从核心控制板、电源转换模块、传感器信息采集模块、高速输入模块、高速输出模块、数字I/O输出模块、通讯接口模块、工业触摸屏、上层板和下层板；所述主核心控制板与从核心控制板之间通过SPI通信协议进行信息交换，主核心控制板的I/O口分别与通讯接口模块、传感器信息采集模块、高速输入模块、电源转换模块连接，其中主核心控制板与通讯接口模块进行双向通讯；所述电源转换模块外端与外部直流24V开关电源连接，产生24V、5V、3.3V三种直流电源，分别给各个相应模块提供相应的电源。

Controller for embedded switch power supply shell production device

The invention relates to a switching power supply device embedded shell production controller is used to control the switching power supply shell production device, which is characterized in that the controller comprises a main core from the core control board, control board, power conversion module, sensor data acquisition module, high-speed input module, output module, high speed digital I/O output module, communication interface module, industrial the touch screen, the upper and lower plates; the main control board and the core from the core control board through the SPI communication protocol for information exchange, the main core of the I/O control panel port are respectively connected with communication interface module, sensor information acquisition module, high-speed input module and a power conversion module is connected, wherein the main core control board and communication the interface module for two-way communication; the power conversion module and the outer end of the external 24V DC switching power supply connection, 24V, 5V And 3.3V three kinds of DC power supply, respectively, to each corresponding module to provide the corresponding power supply.

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入式开关电源外壳生产装置控制器
本专利技术涉及自动化控制
，具体涉及一种嵌入式开关电源外壳生产装置控制器。
技术介绍
目前，国内生产铝合金材质开关电源外壳的大多数企业，在一些冲床设备上已经出现了机械手和传送带，用于代替人工送料，通常开关电源外壳生产装置中冲床、机械手和传送带由PLC控制器完成控制，实现生产过程自动化，可以提高生产效率，保证产品的质量，减轻工人的劳动强度，但实际使用中发现这种开关电源外壳生产装置控制器存在以下缺点：(1)设备昂贵。主要表现在由于这种控制器设备昂贵，且输入输出点有限，针对本控制系统进行设计时，PLC控制器自身输入输出点不足，需要扩展输入-输出转换模块，造成控制器设备费用增长，因此极大增加了控制系统成本。(2)工作效率低。主要原因在于上述控制器数据处理能力弱，存储容量较小，不能满足比较复杂的控制算法的需要。(3)可移植性差。PLC的体系结构是封闭的，各PLC厂家的硬件体系互不兼容，编程语言及指令系统也各不相同，因此可移植性较差。到目前为止，真正意义上的嵌入式开关电源外壳生产装置控制器还没有出现。《直流电源用铝合金外壳生产装置控制系统的研究》(陈宏.直流电源用铝合金外壳生产装置控制系统的研究[D].河北工业大学,2013.)一文提出了采用嵌入式技术设计一套开关电源用铝合金外壳生产装置控制系统，以此设计了对应的控制器，该控制器可以实现开关电源用铝合金外壳生产装置的各个功能。然而该控制器存在以下缺点：没有实现真正的模块化设计，其可扩展性、可维修性、通用性、灵活性都受到了不同程度的限制；该控制器核心控制板为单个C8051F020最小系统板，其I/O口数量不足，且电路板功能较少，极大地限制了其工业应用范围，即限制了控制器未来功能的扩展以及控制系统的升级。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种嵌入式开关电源外壳生产装置控制器。该控制器采用模块化设计，且通过可插拔的形式进行模块连接，具有很好地可移植性、可维修性和通用性，并在很大程度上节约了控制器的设计和制作成本，有利于企业推广使用。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是：提供一种嵌入式开关电源外壳生产装置控制器，用于控制开关电源外壳生产装置，其特征在于该控制器包括主核心控制板、从核心控制板、电源转换模块、传感器信息采集模块、高速输入模块、高速输出模块、数字I/O输出模块、通讯接口模块、工业触摸屏、上层板和下层板；所述主核心控制板与从核心控制板之间通过SPI通信协议进行信息交换，主核心控制板的I/O口分别与通讯接口模块、传感器信息采集模块、高速输入模块、电源转换模块连接，其中主核心控制板与通讯接口模块进行双向通讯；所述电源转换模块外端与外部直流24V开关电源连接，产生24V、5V、3.3V三种直流电源，分别给各个相应模块提供相应的电源；所述从核心控制板的I/O口分别与高速输出模块、数字I/O输出模块连接；所述通讯接口模块与工业触摸屏连接，传感器信息采集模块与开关电源外壳生产装置上的相应传感器连接，用来采集各个工位的工作状态和故障状态；所述高速输入模块与开关电源外壳生产装置上的驱动相应传送带运动的步进电机的编码器连接，用于采集相应传送带的速度；所述高速输出模块与开关电源外壳生产装置上驱动相应传送带运动的步进电机和驱动相应机械手运动的伺服电机连接，用来控制相应传送带的速度以及相应机械手运动的速度和位移；所述数字I/O输出模块与开关电源外壳生产装置中驱动落料冲压机、冲孔机、攻丝机、折弯冲压机、放铆钉装置和铆钉冲压机启停的电磁阀连接，同时还与相应的机械手上控制气缸动作所对应的电磁阀进行连接，用于控制落料冲压机、冲孔机、攻丝机、折弯冲压机、放铆钉装置、铆钉冲压机的启停和相应的机械手上控制气缸动作所对应的电磁阀动作；该控制器采用双层叠加结构，主核心控制板、从核心控制板、电源转换模块、传感器信息采集模块、高速输入模块、高速输出模块及通讯接口模块通过底座和排针均与基板电连接，形成上层板；数字I/O输出模块构成下层板；上层板与下层板通过板间通讯接口和电源接口进行电连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)该控制器运用模块化设计方法，现有开关电源外壳生产装置的工业控制器均为一整块电路板，价钱昂贵且设计繁琐，只能对个别特定的功能进行扩展，可扩展性受到了极大限制且扩展费用也很昂贵，导致其通用性受到很大的限制。若控制器出现故障，电路板元器件难以更换，因此其可维修性差。针对上述工业控制器的问题，本专利技术控制器进行了功能模块化，设计成各个功能模块，将上述各个功能模块分别制作成对应的功能电路板，并通过基板连接，本专利技术控制器可以根据开关电源外壳生产装置的实际需求，进行功能模块电路选择并快速搭建新的控制器，对控制器进行了功能模块划分，可快速设计，极大地增强该控制器的可移植性、可维修性、通用性，并在很大程度上节约了控制器的设计和制作成本。(2)该控制器采用双层叠加结构，由上层板和下层板构成。上层板由基板和主核心控制板、从核心控制板、电源转换、通讯接口、高速输入、高速输出等模块组成，基板和上述各个模块通过底座和排针进行电连接，实现了各个功能模块的可插拔、可扩展性、可维护性及可通用性等功能，有利于控制器的快速组合设计和功能扩展；下层板由数字I/O输出模块构成，数字I/O输出模块通过光电耦合器进行隔离，使得系统抗干扰性增强；工业触摸屏通过通讯接口模块进行通讯，实现对电源外壳生产装置进行实时监控和管理。(3)该控制器的控制核心为1主核心控制板和2从核心控制板。主核心控制板与通讯接口模块、传感器信息采集模块、高速输入模块连接，其主核心控制板负责与工业触摸屏之间的通讯、传感器信息的采集、编码器反馈信号的高速采集，并把从工业触摸屏得到的指令以及采集的传感器的信息和编码器反馈的信息进行分析处理，最后把分析处理得到的结果通过SPI通信协议传送到从核心控制板，从核心控制板与数字I/O输出模块和高速输出模块连接，主要负责响应主核心控制板传送来的信息，通过前馈补偿PID控制方法控制驱动机械手运动伺服电机的精确定位，以及控制各个工位的动作。合理利用主核心控制板和从核心控制板与各功能模块的连接，便于控制器的重新组合设计和对功能模块灵活扩展。(4)目前大多控制器在开关电源外壳生产装置中机械手控制方法中均使用常规PID控制方法，通过调节PID参数使机械手精确定位，但是其定位精度不高，本专利技术控制器集成了PID控制和前馈控制的优点，利用前馈补偿PID控制方法对PID参数进行调节，并通过调节前馈控制器的加速度前馈参数与速度前馈参数，对伺服系统的跟踪误差进行整定，补偿系统的动态滞后，从而提高控制器系统定位精度，实现机械手的稳定精确定位。附图说明图1为本专利技术控制器所控制的开关电源外壳生产装置的连接示意图。图2为本专利技术嵌入式开关电源外壳生产装置控制器总体结构框图。图3为本专利技术嵌入式开关电源外壳生产装置控制器主程序流程图。图中，1主核心控制板、2从核心控制板、3电源转换模块、4传感器信息采集模块、5高速输入模块、6高速输出模块、7数字I/O口输出模块、8通讯接口模块、9工业触摸屏、10上层板、11下层板、12开关电源外壳生产装置；12.01落料冲压机、12.02第一传送带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式开关电源外壳生产装置控制器，用于控制开关电源外壳生产装置，其特征在于该控制器包括主核心控制板、从核心控制板、电源转换模块、传感器信息采集模块、高速输入模块、高速输出模块、数字I/O输出模块、通讯接口模块、工业触摸屏、上层板和下层板；所述主核心控制板与从核心控制板之间通过SPI通信协议进行信息交换，主核心控制板的I/O口分别与通讯接口模块、传感器信息采集模块、高速输入模块、电源转换模块连接，其中主核心控制板与通讯接口模块进行双向通讯；所述电源转换模块外端与外部直流24V开关电源连接，产生24V、5V、3.3V三种直流电源，分别给各个相应模块提供相应的电源；所述从核心控制板的I/O口分别与高速输出模块、数字I/O输出模块连接；所述通讯接口模块与工业触摸屏连接，传感器信息采集模块与开关电源外壳生产装置上的相应传感器连接，用来采集各个工位的工作状态和故障状态；所述高速输入模块与开关电源外壳生产装置上的驱动相应传送带运动的步进电机的编码器连接，用于采集相应传送带的速度；所述高速输出模块与开关电源外壳生产装置上驱动相应传送带运动的步进电机和驱动相应机械手运动的伺服电机连接，用来控制相应传送带的速度以及相应机械手运动的速度和位移；所述数字I/O输出模块与开关电源外壳生产装置中驱动落料冲压机、冲孔机、攻丝机、折弯冲压机、放铆钉装置和铆钉冲压机启停的电磁阀连接，同时还与相应的机械手上控制气缸动作所对应的电磁阀进行连接，用于控制落料冲压机、冲孔机、攻丝机、折弯冲压机、放铆钉装置、铆钉冲压机的启停和相应的机械手上控制气缸动作所对应的电磁阀动作；该控制器采用双层叠加结构，主核心控制板、从核心控制板、电源转换模块、传感器信息采集模块、高速输入模块、高速输出模块及通讯接口模块通过底座和排针均与基板电连接，形成上层板；数字I/O输出模块构成下层板；上层板与下层板通过板间通讯接口和电源接口进行电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式开关电源外壳生产装置控制器，用于控制开关电源外壳生产装置，其特征在于该控制器包括主核心控制板、从核心控制板、电源转换模块、传感器信息采集模块、高速输入模块、高速输出模块、数字I/O输出模块、通讯接口模块、工业触摸屏、上层板和下层板；所述主核心控制板与从核心控制板之间通过SPI通信协议进行信息交换，主核心控制板的I/O口分别与通讯接口模块、传感器信息采集模块、高速输入模块、电源转换模块连接，其中主核心控制板与通讯接口模块进行双向通讯；所述电源转换模块外端与外部直流24V开关电源连接，产生24V、5V、3.3V三种直流电源，分别给各个相应模块提供相应的电源；所述从核心控制板的I/O口分别与高速输出模块、数字I/O输出模块连接；所述通讯接口模块与工业触摸屏连接，传感器信息采集模块与开关电源外壳生产装置上的相应传感器连接，用来采集各个工位的工作状态和故障状态；所述高速输入模块与开关电源外壳生产装置上的驱动相应传送带运动的步进电机的编码器连接，用于采集相应传送带的速度；所述高速输出模块与开关电源外壳生产装置上驱动相应传送带运动的步进电机和驱动相应机械手运动的伺服电机连接，用来控制相应传送带的速度以及相应机械手运动的速度和位移；所述数字I/O输出模块与开关电源外壳生产装置中驱动落料冲压机、冲孔机、攻丝机、折弯冲压机、放铆钉装置和铆钉冲压机启停的电磁阀连接，同时还与相应的机械手上控制气缸动作所对应的电磁阀进行连接，用于控制落料冲压机、冲孔机、...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖艳军，董方磊，高楠，张宗华，
申请(专利权)人：河北工业大学，江苏科瑞德智控自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12