一种用于加速器的功能可配置的数字化控制系统

本申请涉及工业化数字化控制领域，尤其涉及一种用于加速器的功能可配置的数字化控制系统。

背景技术：

1、工业控制系统主要是指对工业生产过程进行自动控制的系统，旨在确保生产过程的效率、安全和产品质量。该系统涉及多种技术和组件，如传感器、执行器、控制器、通信网络等。这些组件和技术可以协同工作，以实现生产过程的自动化和优化。例如，传感器可以监测生产过程中的各种参数，如温度、压力、液位等，并将这些参数转化为可识别的信号。执行器可以根据这些信号采取相应的动作，如调节阀门、控制开关等，以保持生产过程的稳定和高效。

2、随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。工业控制系统集现代控制理论、现代网络通信技术、工业自动化、工业大数据、工业物联网、工业云、信息安全与计算机技术等于一体的复合交叉学科。工业控制系统主要包括三个功能：

3、显示功能：显示功能具备实时观察自动化系统当前状态的能力，向操作员提供信息或图，以便操作员做出反应。

4、监控功能：监控功能关注于一个临界值，例如压力、温度、水平等，比较当前值与预定义的阈值，根据设定的监控功能进行告警或交互。

5、控制功能：控制功能是控制、移动、激活和启动事物的地方，实现控制系统使执行器接合、阀门打开、电机运行等动作。

6、但是，目前在工业控制系统应用中，主要应用到的硬件控制系统为plc（programmable logic controller，可编程逻辑控制器），是由主控芯片和外围电路构成的一个应用系统，可以通过程序预先编写指令流程，实现特定功能，通常使用在自动化、工控等领域。其特点是高可靠性、方便编程和使用，但是其也有着相对比较明显的缺点，例如，plc一般用来实现简单逻辑、完成控制功能，未来进行的人工智能、自适应学习算法很难进行实现，控制应用场景较窄；另外，目前plc扩展模块的种类也相对较少。因此，亟待解决这一技术问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于加速器的功能可配置的数字化控制系统。所述技术方案如下：

2、本申请实施例提供了一种用于加速器的功能可配置的数字化控制系统，包括：底板、核心板和功能子卡；

3、所述底板包括核心板接口、子卡模块接口、通信接口以及电源模块；

4、所述核心板通过所述底板的核心板接口与所述底板可插拔连接；

5、所述功能子卡通过所述底板的子卡模块接口与所述底板可插拔连接；

6、所述核心板和所述功能子卡通过所述底板的通信接口与外部设备通信；

7、所述底板的电源模块给所述核心板和所述功能子卡供电。

8、在一种可能的实现方式中，所述核心板接口包括一个或多个。

9、在一种可能的实现方式中，所述子卡模块接口包括一个或多个。

10、在一种可能的实现方式中，所述核心板包括底板接口、处理器、内存、同步串行通信接口、存储器、以太网物理层以及usb接口；

11、通过所述核心板的底板接口与所述底板的核心板接口连接，实现所述核心板与所述底板可插拔连接；

12、通过所述核心板的处理器、内存和存储器进行数据的分析处理和存储；

13、通过所述核心板的同步串行通信接口进行数据的传输；

14、通过所述核心板的以太网物理层和/或usb接口与外部设备通信。

15、在一种可能的实现方式中，所述处理器由fpga和arm构成。

16、在一种可能的实现方式中，所述核心板还包括：信号采集模块；所述信号采集模块与所述处理器连接。

17、在一种可能的实现方式中，所述信号采集模块包括：模数转换器和数模转换器。

18、在一种可能的实现方式中，所述底板还包括开关、定时接口和指示灯。

19、在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：显示屏；所述显示屏与所述核心板连接。

20、在一种可能的实现方式中，所述底板的核心板接口和所述底板的子卡模块接口均为高速连接器。

21、借由上述技术方案，本申请实施例提供的用于加速器的功能可配置的数字化控制系统，包括底板、核心板和功能子卡；所述底板包括核心板接口、子卡模块接口、通信接口以及电源模块；所述核心板通过所述底板的核心板接口与所述底板可插拔连接；所述功能子卡通过所述底板的子卡模块接口与所述底板可插拔连接；所述核心板和所述功能子卡通过所述底板的通信接口与外部设备通信；所述底板的电源模块给所述核心板和所述功能子卡供电。可以看到，本申请实施例中核心板和功能子卡均与底板可插拔连接，核心板可以根据当前控制应用场景进行不同性能更换，以达到资源利用最大化以及成本低的效果；功能子卡也可根据当前控制应用场景进行对应的需求设计，这样数字化控制系统的部件均可实现功能可配置，同时软件也进行模块化封装，保证在多种工业控制应用场景均能实现快速开发和稳定运行。

技术特征：

1.一种用于加速器的功能可配置的数字化控制系统，其特征在于，包括：底板、核心板和功能子卡；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述核心板接口包括一个或多个。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述子卡模块接口包括一个或多个。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述核心板包括底板接口、处理器、内存、同步串行通信接口、存储器、以太网物理层以及usb接口；

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理器由fpga和arm构成。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述核心板还包括：信号采集模块；所述信号采集模块与所述处理器连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述信号采集模块包括：模数转换器和数模转换器。

8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述底板还包括开关、定时接口和指示灯。

9.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：显示屏；所述显示屏与所述核心板连接。

10.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述底板的核心板接口和所述底板的子卡模块接口均为高速连接器。

技术总结
本申请提供了一种用于加速器的功能可配置的数字化控制系统，涉及工业化数字化控制领域。该系统包括底板、核心板和功能子卡；底板包括核心板接口、子卡模块接口、通信接口以及电源模块；核心板通过底板的核心板接口与底板可插拔连接；功能子卡通过底板的子卡模块接口与底板可插拔连接；核心板和功能子卡通过底板的通信接口与外部设备通信；底板的电源模块给核心板和功能子卡供电。本实施例中核心板和功能子卡均与底板可插拔连接，核心板可以根据当前控制应用场景进行不同性能更换；功能子卡也可根据当前控制应用场景进行对应的需求设计，这样数字化控制系统的部件均可实现功能可配置，保证在多种工业控制应用场景均能实现快速开发和稳定运行。

技术研发人员：何源,王志军,周德泰,薛纵横,陈又新,高郑,黄贵荣,郭玉辉,孙列鹏,蒋天才,吕文琪,李姣赛,王嘉铭,朱正龙,金珂安,刘冬娥,马瑾颖,郑海
受保护的技术使用者：中国科学院近代物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17