[实用新型]一种基于嵌入式系统的智能控制装置

说明书

本实用新型公开了一种基于嵌入式系统的智能控制装置，包括外壳（6）、内置或外置电源、还包括有MCU微控单元、I/O模块（2），电机驱动模块和通信网卡（4），其中：MCU微控单元通过I²C、SPI或UART系统总线连接至I/O模块（2），电机驱动模块和通信网卡（4），且均集成安装在一块安装板（8）上，电机驱动模块通过导线连接至需要控制的电动机上，能控制三相异步电机在启动和停止时缓起缓停；本发明装置作为智能智造的一个工业基础器件，不仅能让设备智能化，还将降低控制系统的复杂度。系统中大量应用本装置将大幅减少电缆、桥架、控制箱等的使用，从而在设计、安装、调试、维护等环节降低器件成本，降低人工设计成本，还能降低相关人员的技术门槛。

技术领域

本实用新型属于运输、自动化控制、电气控制、设备驱动等技术领域，具体为一种基于嵌入式系统的智能控制装置。

背景技术

当前自动化设备控制系统一般采用PLC（可编程控制器）采集设备上的检测开关状态信息，通过编制好的程序进行分析运算产生控制指令，发送给电机驱动器（电机启动器、变频器等）使电动机运行，从而达到自动控制设备运行的目的。如图所示，目前的技术存在以下不足：

1）由于器件间的离散程度高，导致整个控制系统设计复杂度高并且安装调试不方便，设计成果的复用性低。

2）PLC控制成本较高，控制程序过于集中，运算能力不足，无法运行较为复杂的算法。

3）电机驱动器的智能化程度不足,不适应当前智能智造的系统需求。如启动器只具有电动机的启动、停止、正转、反转基本功能；变频器可以实现电动机的缓启缓停，一些高端的变频也可以通过扩展I/O（输入/输出）模板采集一些检测开关信号，设置简单的逻辑指令，但在温度、电流、寿命等数据采集、分析方面则不能满足智能系统的需求。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述现有技术存在的不足和缺陷，本实用新型将设备控制中所需的通信、运算、I/O处理和电机驱动等功能集中于一体，通过制定软件程序、通信协议，使之前功能单一、被动执行、傻瓜式的电机驱动器变成智能化控制单元；因此，本实用新型是这样实现的：

一种基于嵌入式系统的智能控制装置，包括外壳、内置或外置电源、还包括有MCU微控单元、I/O模块，电机驱动模块和通信网卡，其中：MCU微控单元通过I²C、SPI或UART系统总线连接至I/O模块，电机驱动模块和通信网卡，且均集成安装在一块安装板上，电机驱动模块通过导线连接至需要控制的电动机上，能控制0.25kW-2.2kW三相异步电机在启动和停止时缓起缓停。

进一步的，所述I/O模块输入信号采用光电隔离，输出信号使用晶体管输出，能对设备上的检测开光信号连接进行采集，同时也可以输出信号控制状态指示灯。

进一步的，所述通信网卡与上层系统通信连接，能根据所需通信协议在工业以太网、Modbus、CAN或Profinet协议之间切换，并与MCU微控单元使用SPI通用接口，两者之间使用固定的协议通信连接。

进一步的，内置或外置电源为外置电源时，设有外部电源接口，为内置电源时，为内置蓄电池。

进一步的，还包括一个外壳，外壳上于侧面设有线缆或网线开孔，对应于安装板上I/O模块、通信网卡或电机驱动模块的接连插口位置。

本实用新型的工作原理介绍：智能化控制单元是一个具有自我感知、信息处理、自主决策控制的独立个体，脱离对PLC的依赖、实现了控制单元的智能化。在控制系统中应用后，将改变当前控制系统的系统布局、网络架构和控制模式，大幅降低在设计、安装、调试、维护等环节的复杂度，降低了器件、线缆辅材和人工等多方面的综合成本。