[实用新型]一种基于CANopen的移动机械智能控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及CAN总线应用层协议CANopen与移动机械控制技术领域，特别是一种基于CANopen的移动机械智能控制器。

背景技术

CAN总线是德国BOSCH公司在20世纪80年代初，为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯协议。从OSI网络模型的角度来看同，CAN只定义物理层和数据链路层，没有规定应用层，本身并不完整，需要一个高层协议来定义CAN报文中的11/29位标识符、8字节数据的使用。CANopen是CAN网络的一种应用层协议，其通信的概念和ISO的开放式系统参考模型（OSI）相似。CANopen建立在CAN数据链路层之上，除了对应用层规范进行定义外，CANopen还专门定义了位定时并且对一些连接器推荐了管脚定义。目前CANopen已经被广泛其应用于汽车、轨道交通、航空电子、工程车辆、新能源测控、注塑机、印刷设备、电梯、电动汽车等领域。

当前我国正处于经济飞速发展时期，作为社会发展的基础支撑，交通设施、工程建筑行业等发展迅猛，对非道路移动机械其需求量也在大幅度增长。控制器是移动机械的心脏，其性能的好坏直接决定了整车效率的高低。目前国内控制器厂家较少，且性能较国外厂家偏低，国内移动机械控制器市场基本被国外控制器所垄断。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于CANopen的移动机械智能控制器，拥有丰富的I/O资源，具有完善的安全保护机制，能够满足功能安全的要求，可以广泛应用于移动机械控制领域。

实现本实用新型目的的技术方案为：一种基于CANopen的移动机械智能控制器，包括处理器模块、电源模块、存储器模块、系统状态监控模块、输入输出模块和总线通信模块；所述电源模块、存储器模块、系统状态监控模块、输入输出模块和总线通信模块均与处理器模块相连接，其中，电源模块为处理器模块提供电源，系统状态监控模块对系统状态进行监控，总线通信模块为控制器提供接口。

所述电源模块包括电源保护模块、电源转换模块、传感器供电模块和点火线开关。所述存储器模块包括Flash存储器、RAM存储器和非易失性NVRAM存储器。所述系统状态监控模块包括系统安全监控模块、安全继电器、功率级使能电路、温度传感器和实时时钟。所述输入输出模块包括安全关键功率输出模块、普通功率输出模块和多功能输入模块。所述总线通信模块包括CAN总线模块、多协议串口模块和LIN总线模块。

所述处理器模块为英飞凌公司具有32位性能的16/32位单芯片微控制器XC2287M。所述系统状态监控模块为Microchip公司的PIC16F818微处理器。所述CAN总线模块包括可编程的CAN总线终端电阻。

本实用新型的基于CANopen的可编程智能控制器，能够通过软件配置为CANopen Master（可以提供CANopen配置管理等服务的主控制器）或CANopen Slave/Device（智能I/O扩展模块），多个所述控制器可以组成CANopen分布式控制网络，支持IEC 61131-3标准PLC编程语言，能够通过CoDeSys进行用户编程，硬件部分包括主处理模块以及与主处理模块相连的外围电路，外围电路包括电源模块、存储器模块、系统状态监控模块、输入输出模块和总线通信模块。

所述的电源模块由电源保护、电源转换、传感器供电与点火线开关等组成。电源保护能够对电源反接、过压和过流进行相应的保护，防止电流异常造成控制器的损坏，保证了控制器的安全；电源转换子模块将电池电压转换为控制器内部所需的工作电压；传感器供电子模块用于对外部传感器进行供电；点火线开关允许在一直供电的系统中通过软件关闭控制器。

所述的存储器模块包括Flash程序与数据存储器、RAM存储器和非易失性NVRAM存储器。NVRAM用于保存系统调试信息和CoDeSys的RETAIN与PERSISTENT类型的变量。

所述的系统状态监控模块包括系统安全监控、安全继电器、功率级使能电路、温度传感器和实时时钟等子模块。系统安全监控模块负责监控主处理器模块的状态，所有的功率输出由安全监控模块和主处理模块共同控制使能，此外安全关键的功率输出还要受到安全继电器的控制。所述控制器具有完善的安全保护机制，除了硬件安全保护机制，还包括程序运行状态监控与保护，支持在CAN总线失效时切换到预定义的安全输出状态，能够满足功能安全的要求。