专利名称：可配置可扩展的集成安全逻辑的数控接口卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电学领域，尤其涉及数控技术，特别涉及数控设备中的电子线路
接口 ，具体的是一种可配置可扩展的集成安全逻辑的数控接口卡。
技术背景 现有技术中，数控接口卡只进行单纯的信号抗干扰处理和外部设备与数控间的信号传输，当具体应用或连接方式无法满足接口卡规格时，必须由用户自行增加外部元器件和应用线路，并确保附加部分的正确性和匹配性。此外绝大部分数控厂商只在安装手册中建议外围安全保护的电气连接方法，厂商本身不提供内置的安全保护模块，一旦用户疏忽或没有完全实施建议的安全电路，就存在潜在的安全威胁。由于数控本身的复杂性，数控外围接线长期以来是用户感到麻烦、困难和很容易出错的一个环节。
发明内容 本实用新型的目的在于提供一种可配置可扩展的集成安全逻辑的数控接口卡，所述的这种接口卡要解决现有技术中数控接口卡还需要附加外部元器件和线路、本身的外围安全保护依赖用户实现的技术问题。 本实用新型的这种可配置可扩展的集成安全逻辑的数控接口卡由一个以上数目的电机通道、数字量输入输出通道、模拟量输入输出通道、通讯通道、电机信号综合逻辑单元、安全逻辑单元、诊断检测单元和扩展配置单元构成，所述的电机通道、数字量输入输出通道、模拟量输入输出通道、通讯通道、电机信号综合逻辑单元、安全逻辑单元、诊断检测单元和扩展配置单元均设置在一个电路板上，其中，任意一个所述的电机通道均各自由电机通道电机接口电路、电机通道信号处理电路、电机通道配置单元和电机通道数控接口电路构成，电机通道电机接口电路与电机通道信号处理电路连接，电机通道信号处理电路与电机通道配置单元连接，电机通道配置单元与电机信号综合逻辑单元连接，电机信号综合逻辑单元与电机通道数控接口电路连接，所述的数字量输入输出通道由数字量输入输出通道外部接口电路、数字量输入输出通道信号处理电路、数字量输入输出通道配置单元和数字量输入输出通道数控接口电路构成，数字量输入输出通道外部接口电路与数字量输入输出通道信号处理电路连接，数字量输入输出通道信号处理电路与数字量输入输出通道配置单元连接，数字量输入输出通道配置单元与数字量输入输出通道数控接口电路连接，数字量输入输出通道数控接口电路与电机通道配置单元连接，所述的模拟量输入输出通道由模拟量输入输出通道外部接口电路、模拟量输入输出通道信号处理电路和模拟量输入输出通道数控接口电路构成，模拟量输入输出通道外部接口电路与模拟量输入输出通道信号处理电路连接，模拟量输入输出通道信号处理电路与模拟量输入输出通道数控接口电路连接，模拟量输入输出通道数控接口电路与电机通道配置单元连接，所述的通讯通道由通讯通道外部接口电路构成，通讯通道外部接口电路与电机通道数控接口电路连接，所述的安全逻辑单元由安全逻辑外设接口电路、安全逻辑信号处理电路、安全逻辑供电接口电路和安全逻辑数控接口电路构成，安全逻辑外设接口电路、安全逻辑供电接口电路均与安全逻辑信号处理电路连接，安全逻辑信号处理电路与安全逻辑数控接口电路连接。 进一步的，所述的安全逻辑外设接口电路上连接有数控看门狗电路、数控系统复
位开关、紧急停止开关连锁信号线、电机使能信号线和电源开关控制信号线。 具体的，电机通道及其配置单元用于处理和传输电机信号。数字量输入输出
(以下简称DIO)通道及其配置单元用于处理和传输数字输入输出信号。模拟量输入输
出(以下简称AIO)通道用于处理和传输模拟量输入输出信号。通讯通道用于传输VGA、
RS232/422/485、以太网、手轮等信号。电机信号综合逻辑单元用于将所有通道电机的使能
和出错信号综合后送往数控或外部设备。安全逻辑单元将数控看门狗、数控系统复位开关、
紧急停止开关连锁、电机使能、电源开关控制等信号组成一个安全逻辑检测和控制，在系统
不满足上电要求或遇紧急状况时自动切断供电和电机。诊断检测单元对有关通道的状态和
信号值提供指示和测量。所述的扩展配置单元在使用接口扩展卡时，对附加的电机通道或
输入/输出通道进行配置。 进一步的，电机通道配置单元可以通过卡上配置适应不同品牌和种类电机的不同连接方式，可以将闲置电机通道设成附加模拟量和数字量通道。 进一步的，DIO配置单元可以设置输入信号的触发电平值、触发方式和信号有源/
无源种类，输出信号的常开或常闭状态，可以选项设置有限的超高速输入或输出点。 具体的，本实用新型中涉及的电机通道电机接口电路、电机通道信号处理电路、电
机通道配置单元、电机通道数控接口电路、电机信号综合逻辑单元、数字量输入输出通道外
部接口电路、数字量输入输出通道信号处理电路、数字量输入输出通道配置单元、数字量输
入输出通道数控接口电路、模拟量输入输出通道外部接口电路、模拟量输入输出通道信号
处理电路、模拟量输入输出通道数控接口电路、通讯通道外部接口电路、安全逻辑外设接口
电路、安全逻辑信号处理电路、安全逻辑供电接口电路、安全逻辑数控接口电路、诊断检测
单元和扩展配置单元均采用现有技术中的公知方案，有关上述公知技术，本领域的技术人
员均已经了解，在此不再赘述。 本实用新型的工作原理是将数控信号归类为电机信号、数字输入输出信号、模拟量输入输出信号、通讯信号，按照数控所用的电机品牌(例如松下/安川/三菱/西门子/宝德)、数量和种类(伺服/步进)，在所述的数控接口卡上配置电机通道及信号方式，多余的模拟速度输出通道可以配置成通用模拟输出通道，多余电机通道上的电机故障输入和电机使能输出可以配置成通用数字输入输出信号；按数字输入信号的电平值(5V/24V)、触发方式(高电平/低电平触发)及种类(有源/无源)，在所述的数控接口卡上配置数字输入信号的处理方式；按数字输出信号的触发种类(常闭/常开)，在所述的数控接口卡上配置数字输出信号的处理方式；其他模拟输入输出通道和通讯通道，所述的数控接口卡仅作信号滤波和传输。所述的数控接口卡上配置电机及输入输出信号的方法是用插针和拨码开关的方式进行通路切换实现的。 进一步的，所述的数控接口卡将数控系统看门狗、系统电源开关、系统复位键、紧急停止开关连锁和电机使能的进行连锁逻辑控制，数控系统上电时如看门狗、紧急停止开关中有任一个触发，上电禁止，电机使能禁用；数控系统运行中如看门狗、系统电源开关、系统复位键、紧急停止开关连锁中任一个触发，电机使能禁用。[0012] 进一步的，所述的数控接口卡可以在扩展通道上对叠加其上的扩展卡作类似基卡的配置。 进一步的，所述的数控接口卡可以将所有通道电机的使能和出错信号综合成一个总的使能和出错信号送往数控或外部设备。 进一步的，所述的数控接口卡在各个输入输出通道上有信号指示LED，在关键信号节点上设有信号测试点。 本实用新型和已有技术相对比，其效果是积极和明显的。本实用新型可减少外部线路和外部器件，接线繁复度显著降低，数控设备的安全保护得到强制提高，由于用户错误而造成安全事故的可能性随之降低。
图1是本实用新型的可配置可扩展的集成安全逻辑的数控接口卡的功能框图。[0017] 图2是本实用新型的可配置可扩展的集成安全逻辑的数控接口卡的配置原理框图。 图3是本实用新型的可配置可扩展的集成安全逻辑的数控接口卡中的安全逻辑单元的原理图。
具体实施方式
如图l所示，本实用新型的可配置可扩展的集成安全逻辑的数控接口卡由由一个以上数目的电机通道、数字量输入输出通道、模拟量输入输出通道、通讯通道、电机信号综合逻辑单元、安全逻辑单元、诊断检测单元和扩展配置单元构成，所述的电机通道、数字量输入输出通道、模拟量输入输出通道、通讯通道、电机信号综合逻辑单元、安全逻辑单元、诊断检测单元和扩展配置单元均设置在一个电路板上，其中，任意一个所述的电机通道均各自由电机通道电机接口电路、电机通道信号处理电路、电机通道配置单元和电机通道数控接口电路构成，电机通道电机接口电路与电机通道信号处理电路连接，电机通道信号处理电路与电机通道配置单元连接，电机通道配置单元与电机信号综合逻辑单元连接，电机信号综合逻辑单元与电机通道数控接口电路连接，所述的数字量输入输出通道由数字量输入输出通道外部接口电路、数字量输入输出通道信号处理电路、数字量输入输出通道配置单元和数字量输入输出通道数控接口电路构成，数字量输入输出通道外部接口电路与数字量输入输出通道信号处理电路连接，数字量输入输出通道信号处理电路与数字量输入输出通道配置单元连接，数字量输入输出通道配置单元与数字量输入输出通道数控接口电路连接，数字量输入输出通道数控接口电路与电机通道配置单元连接，所述的模拟量输入输出通道由模拟量输入输出通道外部接口电路、模拟量输入输出通道信号处理电路和模拟量输入输出通道数控接口电路构成，模拟量输入输出通道外部接口电路与模拟量输入输出通道信号处理电路连接，模拟量输入输出通道信号处理电路与模拟量输入输出通道数控接口电路连接，模拟量输入输出通道数控接口电路与电机通道配置单元连接，所述的通讯通道由通讯通道外部接口电路构成，通讯通道外部接口电路与电机通道数控接口电路连接，所述的安全逻辑单元由安全逻辑外设接口电路、安全逻辑信号处理电路、安全逻辑供电接口电路和安全逻辑数控接口电路构成，安全逻辑外设接口电路、安全逻辑供电接口电路均与安全逻辑信号处理电路连接，安全逻辑信号处理电路与安全逻辑数控接口电路连接。 进一步的，所述的安全逻辑外设接口电路上连接有数控看门狗电路、数控系统复
位开关、紧急停止开关连锁信号线、电机使能信号线和电源开关控制信号线。 具体的，电机通道及其配置单元用于处理和传输电机信号。DIO通道及其配置单元
用于处理和传输数字输入输出信号。AIO通道用于处理和传输模拟量输入输出信号。通讯
通道用于传输VGA、RS232/422/485、以太网、手轮等信号。电机信号综合逻辑单元用于将所
有通道电机的使能和出错信号综合后送往数控或外部设备。安全逻辑单元将数控看门狗、
数控系统复位开关、紧急停止开关连锁、电机使能、电源开关控制等信号组成一个安全逻辑
检测和控制，在系统不满足上电要求或遇紧急状况时自动切断供电和电机。诊断检测单元
对有关通道的状态和信号值提供指示和测量。所述的扩展配置单元在使用接口扩展卡时，
对附加的电机通道或输入/输出通道进行配置。 进一步的，可以在扩展通道上对叠加其上的扩展卡作类似基卡的配置。 进一步的，可以将所有通道电机的使能和出错信号综合成一个总的使能和出错信
号送往数控或外部设备。 进一步的，在各个输入输出通道上有信号指示LED，在关键信号节点上设有信号测 试点。 如图2所示的实施例中，用插针和拨码开关的方式进行通路切换实现的配置，不
同的通路上有预设的不同的信号处理线路，或将信号导向不同的通道口。 如图3所示的实施例中，，安全逻辑单元将数控系统看门狗、系统电源开关、系统
复位键、紧急停止开关连锁和电机使能的进行连锁逻辑控制，数控系统上电时如看门狗、紧
急停止开关中有任一个触发，上电禁止，电机使能禁用；数控系统运行中如看门狗、系统电
源开关、系统复位键、紧急停止开关连锁中任一个触发，电机使能禁用。
权利要求一种可配置可扩展的集成安全逻辑的数控接口卡，由一个以上数目的电机通道、数字量输入输出通道、模拟量输入输出通道、通讯通道、电机信号综合逻辑单元、安全逻辑单元、诊断检测单元和扩展配置单元构成，所述的电机通道、数字量输入输出通道、模拟量输入输出通道、通讯通道、电机信号综合逻辑单元、安全逻辑单元、诊断检测单元和扩展配置单元均设置在一个电路板上，其特征在于任意一个所述的电机通道均各自由电机通道电机接口电路、电机通道信号处理电路、电机通道配置单元和电机通道数控接口电路构成，电机通道电机接口电路与电机通道信号处理电路连接，电机通道信号处理电路与电机通道配置单元连接，电机通道配置单元与电机信号综合逻辑单元连接，电机信号综合逻辑单元与电机通道数控接口电路连接，所述的数字量输入输出通道由数字量输入输出通道外部接口电路、数字量输入输出通道信号处理电路、数字量输入输出通道配置单元和数字量输入输出通道数控接口电路构成，数字量输入输出通道外部接口电路与数字量输入输出通道信号处理电路连接，数字量输入输出通道信号处理电路与数字量输入输出通道配置单元连接，数字量输入输出通道配置单元与数字量输入输出通道数控接口电路连接，数字量输入输出通道数控接口电路与电机通道配置单元连接，所述的模拟量输入输出通道由模拟量输入输出通道外部接口电路、模拟量输入输出通道信号处理电路和模拟量输入输出通道数控接口电路构成，模拟量输入输出通道外部接口电路与模拟量输入输出通道信号处理电路连接，模拟量输入输出通道信号处理电路与模拟量输入输出通道数控接口电路连接，模拟量输入输出通道数控接口电路与电机通道配置单元连接，所述的通讯通道由通讯通道外部接口电路构成，通讯通道外部接口电路与电机通道数控接口电路连接，所述的安全逻辑单元由安全逻辑外设接口电路、安全逻辑信号处理电路、安全逻辑供电接口电路和安全逻辑数控接口电路构成，安全逻辑外设接口电路、安全逻辑供电接口电路均与安全逻辑信号处理电路连接，安全逻辑信号处理电路与安全逻辑数控接口电路连接。
2. 如权利要求1所述的可配置可扩展的集成安全逻辑的数控接口卡，其特征在于所述的安全逻辑外设接口电路上连接有数控看门狗电路、数控系统复位开关、紧急停止开关连锁信号线、电机使能信号线和电源开关控制信号线。
专利摘要一种可配置可扩展的集成安全逻辑的数控接口卡，由电机通道组及其配置单元、数字量输入输出DIO通道组及其配置单元、模拟量输入/输出AIO通道组、通讯通道组、电机信号综合逻辑单元、安全逻辑单元、诊断检测单元、扩展配置单元组成。电机通道用于连接外部运动电机，通过其配置单元可以适应不同品牌和种类电机的不同连接方式，可以将闲置的电机通道设置成附加的模拟量和数字量通道。通过数字量输入输出通道配置单元可设置输入信号的触发电平、输出信号的常开或常闭状态。本实用新型可减少外部线路和外部器件，接线繁复度显著降低，数控设备的安全保护得到强制提高，由于用户错误而造成安全事故的可能性随之降低。
文档编号G05B19/414GK201464894SQ20092007282
公开日2010年5月12日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者王如冈 申请人:如冈自动化控制技术(上海)有限公司