微型运动控制计算机的制作方法

本实用新型涉及一种运动控制计算机，尤其涉及一种集成工控PC、PLC和运动控制卡功能的微型运动控制计算机。

背景技术：

工业自动控制系统一般由工控机、执行机构、控制对象组合而成。工控机(Industrial Personal Computer，IPC)即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。在工控环境中，工控机通常包括上位机和下位机。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备；下位机不时读取设备状态数据(一般为模拟量)，转换成数字信号反馈给上位机，从而控制相关设备元件和驱动装置。上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。通常工控PC作为上位机，通信控制PLC作为下位机。

传统的中央式控制系统具有如下缺点：一切控制细节需要主控机处理，因此系统内执行电机数量有限；接线繁复，整机体积大，不便扩展，安装维护困难；控制系统搭建和编程需要较高专业知识水平。

随着微处理器的出现，在中央式控制系统的基础上发展、演变出分布式控制系统DCS(Distributed Control System),它是一种高性能、高质量、低成本、配置灵活的分散控制系统系列产品，可以构成各种独立的控制系统、监控和数据采集系统，能满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求。进入90年代以后，由于计算机网络技术的迅猛发展，使得DCS系统得到进一步发展，提高了系统的可靠性和可维护性，在今天的工业控制领域DCS仍然占据着主导地位，但是DCS不具备开放性，布线复杂，费用较高，不同厂家 产品的集成存在很大困难。

为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求，在各种工业设备、国防装备、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台，运动控制卡应运而生。运动控制卡是一种基于工控PC、用于各种运动控制场合的上位控制单元。随着工控PC在各种工业现场的广泛应用，也促使其配备相应的运动控制卡以充分发挥工控PC的强大功能。

长期以来工控PC、PLC和DCS(运动控制卡)形成了三足鼎立之势，处于控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供可靠的控制方案。

虽然工控PC、PLC和运动控制卡的组合已经能够提供较为可靠的运动控制方案，但是控制系统组网电气连接依然较为复杂，需要专业技术人员进行操作。对于工控机，能够简单操作是最好的，这也将成为未来的发展方向。同时，组合形式工控系统无法降低工控成本，对于中小型制造企业而言仍然是个不小的负担。

有鉴于此，有必要提供一种集工控PC、PLC和运动控制卡功能为一体的微型运动控制计算机，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种微型运动控制计算机，该微型运动控制计算机将工业PC、PLC及运动控制卡功能集成于一体，可以满足工控自动化领域的智能化、网络化、集成化趋势。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种微型运动控制计算机，其包括开发底板、固定在所述开发底板上的核心板以及遮罩在所述核心板和开发底板外侧的外壳，所述核心板上设有i.MAX6Quad处理器，所述开发底板包括线路板、集成在所述线路板上的集成电路以及设置于所述开发底板的接口，所述核心板还设有板对板连接器公接头，所述开发底板设有板对板连 接器母接头，且所述核心板与所述开发底板通过板对板连接器公接头和板对板连接器母接头电气相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述i.MAX6Quad处理器集成有CPU平台、内存模块、系统控制模块、安全模块、多媒体模块和接口模块。

作为本实用新型的进一步改进，所述CPU平台为4核心ARM Cortex-A9架构，单个核心主频达1.2GHz。

作为本实用新型的进一步改进，所述多媒体模块支持3D加速功能。

作为本实用新型的进一步改进，所述集成电路包括运动控制模块和PLC功能模块，且所述运动控制模块和PLC功能模块分别与所述核心板电气连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述接口包括电源接口、CAN总线接口以及数字I/O接口，且所述电源接口和CAN总线接口设置在所述运动控制模块的一侧，所述数字I/O接口设置在所述PLC功能模块的一侧。

作为本实用新型的进一步改进，所述接口还包括USB接口、以太网接口、OTG接口、HDMI接口、RS232接口以及可调电阻。

作为本实用新型的进一步改进，所述外壳上设置有呼吸指示灯。

作为本实用新型的进一步改进，所述外壳的形状和尺寸分别与火柴盒的形状和尺寸相近似。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的微型运动控制计算机通过设置有开发底板、固定在所述开发底板上的核心板以及遮罩在所述核心板和开发底板外侧的外壳，且将所述核心板与所述开发底板通过板对板连接器公接头和板对板连接器母接头电气相连，从而可将工业PC、PLC及运动控制卡功能集成于一体，可以按用户需求随意配置不同设备，可以极大地减少占地空间，节约硬件成本，操作简单、易学，不需要专业技术人员且能缩短开发周期，大幅降低系统开发、维护成本，满足工控自动化领域的智能化、网络化、集成化趋势。

附图说明

图1是本实用新型微型运动控制计算机的内部结构模块图。

图2是本实用新型微型运动控制计算机的结构图。

图3是图2所示微型运动控制计算机的另一视角结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

请参阅图1至图3所示，本实用新型揭示了一种微型运动控制计算机，其集工控PC、PLC和运动控制卡为一体。所述微型运动控制计算机包括开发底板、固定在所述开发底板上的核心板以及遮罩在所述核心板和开发底板外侧的外壳1。

请参阅图1所示，所述核心板上设有i.MAX6Quad处理器，所述i.MAX6Quad处理器集成有CPU平台、内存模块、系统控制模块、安全模块、多媒体模块和接口模块。本实施例中，所述CPU平台为4核心ARM Cortex-A9架构，单个核心主频达1.2GHz，拥有2GB内存和8GB固态硬盘；所述多媒体模块支持3D加速功能；所述接口模块支持串口、CAN总线、HDMI1.4、USB2.0及千兆以太网卡。

所述核心板还设有板对板连接器公接头，所述开发底板设有板对板连接器母接头，且所述核心板与所述开发底板通过板对板连接器公接头和板对板连接器母接头电气相连。

所述开发底板包括线路板、集成在所述线路板上的集成电路以及设置于所述开发底板的接口。所述集成电路包括运动控制模块和PLC功能模块，所述运动控制模块和PLC功能模块分设在所述核心板的两侧，且分别与所述核心板电气连接。

请参阅图1至图3所示，所述开发底板上的接口包括电源接口21、USB接口22、以太网接口23(即图1所示的网络接口)、OTG接口24、HDMI 接口25、RS232接口26、CAN总线接口27、可调电阻29以及数字I/O接口28。其中，所述电源接口21、CAN总线接口27以及可调电阻29设置在所述运动控制模块的一侧，如此设置，所述微型运动控制计算机可通过CAN总线控制最多100个电机联动，与各种智能模块相连，构建完整的运动控制系统网络；所述数字I/O接口28设置在所述PLC功能模块的一侧，且所述数字I/O接口28设有数字量输入端口、晶体管输出端口，输入端口和输出端口的接线方式与PLC功能模块的接线方式一致，因此可以控制原来由PLC功能模块控制的各种设备。

以图1示出的方向进行举例说明：所述微型运动控制计算机的整体形状呈矩形，所述电源接口21、CAN总线接口27以及可调电阻29设置在所述微型运动控制计算机的左侧边；所述数字I/O接口28设置在所述微型运动控制计算机的右侧边；所述USB接口22、HDMI接口25及RS232接口26设置在所述微型运动控制计算机的上侧边；所述OTG接口24、以太网接口23以及RS232接口26设置在所述微型运动控制计算机的下侧边；如此设置，充分利用了所述微型运动控制计算机的空间结构，使得所述微型运动控制计算机朝向小型化方向发展，可以极大地减少占地空间，节约硬件成本。

所述外壳1的形状和尺寸分别与火柴盒的形状和尺寸相近似，以满足所述微型运动控制计算机朝向小型化方向发展的需求。所述外壳1上设置有呼吸指示灯11，用于指示所述微型运动控制计算机的运行状态。

所述微型运动控制计算机内预装有Linux内核、Ubuntu操作系统、C/C++编译器、软件库、Qt系统、运动控制开发包、运动控制演示包以及控制系统开发小程序等软件。

由此可见，本实用新型的微型运动控制计算机包含了4核1.2GHz，3D加速工控电脑，100轴联动插补运动控制卡以及PLC的全部功能，并且全部集成在火柴盒大小的外壳1内(PC+运动控制卡+PLC)。搭载标准的Linux，Windows以及相应的开发环境及操作界面，操作方式与常用电脑一致。

本实用新型的微型运动控制计算机可配合智能运动控制执行模块、智能 传感器模块、以及智能输入输出模块和人机交互模块使用，构建完整的运动控制系统网络。所有运动控制、传感技术以及机器视觉等相关技术和软件，都已打包封装在操作系统内，用户无需运动控制的相关知识和经验，只需具备普通的编程能力，使用C，C++，Java，VB，Delphi等常用编程语言即可完成复杂的运动控制设备的设计与开发，不再需要掌握运动控制技术的专业电子工程师进行操作。

使用时，在所述微型运动控制计算机外设接口插上键盘、鼠标、显示屏等人机交互模块，并且通过网络接口(即以太网接口23)与以太网相连。在RS232接口26连接支持RS232协议的设备；在CAN总线接口27通过CAN总线(双绞线)接上诸如智能运动控制执行模块、智能传感器模块、以及智能输入输出模块等智能模块，再将各智能模块与所需控制的设备相连；在数字I/O接口28以PLC输入输出方式连接相应设备，完成整体运动控制系统搭建。接下来用户只需通过操作鼠标、键盘即可实现对各设备的控制。在界面上操作预装的控制演示软件或图形化编辑工具等控制软件，发送控制指令，微型运动控制计算机内部会将用户发送的指令转化为RS232报文、CAN报文或高低电平信号，分别经由RS232接口26、CAN总线接口27和数字I/O接口28传送至各控制设备，达成控制。用户也可以自行开发适用的控制软件对设备进行控制。

综上所述，本实用新型的微型运动控制计算机既有工控PC的功能，又集成了各类控制器的功能，仅用一台设备即能控制多台不同协议的设备，用户控制端与用户设备之间不再需要连接其它的控制或转化设备，系统搭建十分灵活，可以按用户需求随意配置不同设备，可以极大地减少占地空间，节约硬件成本，操作简单、易学，不需要专业技术人员且能缩短开发周期，大幅降低系统开发、维护成本，满足工控自动化领域的智能化、网络化、集成化趋势，满足智能化工厂的需求，向“工业4.0”又迈进一步。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可 以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。