[发明专利]一种基于EtherCAT总线的模拟量采集从站系统

说明书

本发明公开了一种基于EtherCAT总线的模拟量采集从站系统，包括：模拟量采集模块、主控制器模块、网络通信模块和电源模块；所述模拟量采集模块用来采集16路±10V的模拟量电压信号；所述主控制器模块与所述模拟量采集模块通过16位并行总线进行数据传输；并将电压数据信号通过SPI接口传输给所述网络通信模块；所述网络通信模块将所述电压数据信号转化为EtherCAT总线数据信号，并与EtherCAT总线网络上的主站或从站控制器进行数据交换；所述电源模块，用来提供所述从站系统的电源。本发明所述的从站系统，具有电路简单、使用范围广泛、成本低、可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及模拟量采集系统，尤其涉及一种基于EtherCAT总线的模拟量采集从站系统。

背景技术

在工业控制领域，越来越多的工厂实现了自动化和无人化。在这些工厂中需要大量的自动化控制设备，这些设备中安装有大量的传感器用来检测位移、压力、温度等数据。以上传感器的输出信号大多为模拟量信号，基本上分为电压输出和电流输出两种模式。在目前的工厂自动化生产线中，由一个中央控制器对整个生产线上的设备进行集中控制和调度，所有的设备作为中央控制器的从站系统并通过总线网络将各种传感器数据传输到中央控制器中。目前市场上的从站系统大多由国外厂商供货，价格较高、维护成本较大，对生产线的升级改造会造成非常大的影响。同时，在机器人控制系统领域，机器人应用需要配置大量的力传感器，对其模拟量输入采集从站系统的体积重量和功耗提出了很高的要求，目前的常规设计难以满足需要。

发明内容

本发明的目的在于：针对工业控制和机器人控制系统领域中，需要采用总线网络将传感器输出模拟信号与中央控制器进行数据交换的需要，本申请提供了一种具有电路简单、使用范围广泛、成本低、可靠性高等优点的基于EtherCAT总线网络的模拟量采集从站系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于EtherCAT总线的模拟量采集从站系统，包括：模拟量采集模块10、主控制器模块20、网络通信模块30和电源模块40；其中，所述模拟量采集模块10，用来采集16路±10V的模拟量电压信号；所述主控制器模块20，与所述模拟量采集模块10通过16位并行总线进行数据传输；并将电压数据信号通过SPI接口传输给所述网络通信模块30；所述网络通信模块30，将所述电压数据信号转化为EtherCAT总线数据信号，并与EtherCAT总线网络上的主站或从站控制器进行数据交换；所述电源模块40，用来提供所述从站系统的电源。

在本发明的另一方案中，所述模拟量采集模块10包括第一接插件XS1和模数转换芯片U1；所述第一接插件XS1连接所要采集的16路±10V的模拟量电压信号；所述模数转换芯片U1用来将所采集的模拟量电压信号转换为数字电压信号，同时通过16位数据总线与所述主控制器模块20进行数据传输。

在本发明的另一方案中，所述第一接插件XS1共有32个引脚，奇数引脚连接所采集的16路±10V输入的模拟量信号，偶数引脚都与GND连接。

在本发明的另一方案中，所述主控制器模块20包括微控制器U2；所述微控制器U2通过16位数据总线与所述模拟量采集模块10进行连接、与所述网络通信模块30通过SPI接口进行连接。

在本发明的另一方案中，所述主控制器模块20还包括配置接口J1，所述配置接口J1用来给微控制器U2烧写程序。

在本发明的另一方案中，所述网络通信模块30包括从站控制器U3，所述从站控制器U3用来将从所述主控制器模块20接收的电压数据信号，转换为EtherCAT总线信号。

在本发明的另一方案中，所述网络通信模块30还包括存储器芯片U4、网络变压器芯片U5和U6，所述存储器芯片U4用来存储从站控制器U3的配置信息，所述网络变压器芯片U5和U6用来接收从站控制器U3所转换的EtherCAT总线信号并与网络中的主站/其他从站进行数据交换。