專利名稱：Can總線運動控制板以及can總線系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及控制器局域網(Controller Area Network, CAN)總線技術領域， 尤其涉及一種CAN總線運動控制板和一種CAN總線系統。
背景技術：
控制器局域網(CAN)總線是國際上應用最廣泛的現場總線之一。在諸如計算機X 射線斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)以及X線機等醫療設備中也使用了 CAN總線技術。圖1顯示了現有技術中的一種CAN總線系統。如圖1所示，CAN總線系統主要包 括一個系統控制板100和至少一個運動控制板200，系統控制板100和運動控制板200之 間通過CAN通信電纜300連接。系統控制板100為CAN的主節點，主要包括一個CPUllO來 運行控制程序。運動控制板200為從節點，主要包括輸入輸出模塊(10模塊)210、接口電 路220。輸入輸出模塊210輸出的控制信號由第一輸出端0UT1、第二輸出端0UT2和第三輸 出端0UT3輸出至接口電路220，并通過接口電路220分別輸出至第一驅動器410、第二驅動 器420和第三驅動器430，以控制這些驅動器410-430。第一驅動器410、第二驅動器420、 第三驅動器430分別驅動第一電機Ml、第二電機M2和第三電機M3運動。并且，這些驅動器 M1-M3的主電源由一個空氣開關450控制。在上述運動控制板200中，可能存在一些安全隱患。例如，當系統控制板100的 CPUllO死機、CAN通信電纜300損壞或者其他原因導致CAN通信信號中斷時，輸入輸出模塊 210的輸出端0UT1-0UT3仍然會保持原先的狀態，向驅動電路410-430發送控制信號，所以 有可能會導致電機M1-M3繼續運動，可能會傷害病人或設備。因此，上述現有的運動控制器 或者CAN總線系統存在著可能的安全隱患。
實用新型內容有鑒于此，本實用新型提出了一種CAN總線運動控制板，其目的在于，提高安全 性。本實用新型的還意欲提出一種CAN總線系統，其目的在于提高其安全性。因此，本實用新型提供了一種CAN總線運動控制板，包括一個輸入輸出模塊；所述 運動控制板還包括一看門狗電路和一個與門電路；其中，所述輸入輸出模塊的第四輸出端 和所述與門電路的一個輸入端連接，所述輸入輸出模塊的第五輸出端和看門狗電路的輸入 端連接，看門狗電路的輸出端和所述與門電路的另一輸入端連接；其中，所述輸入輸出模塊 根據一重置信號在第五輸出端產生一跳變脈沖；所述看門狗電路在一預定時間內未從所述 輸入輸出模塊接收到所述跳變脈沖，則輸出一復位信號。優選地，所述運動控制板還包括一個驅動電路，所述驅動電路根據來自所述與門 電路的高電平信號閉合一與所述驅動電路相連接的接觸器，并根據來自所述與門電路的低 電平信號斷開所述接觸器。根據一種實施方式，所述看門狗電路輸出的復位信號為高電平。所述運動控制板進一步包括一個延時反向電路，連接在所述看門狗電路和所述與門電路之間，用于將看門 狗電路輸出的高電平信號轉換為低電平信號。根據另一種實施方式，所述看門狗電路輸出的復位信號為低電平。本實用新型還提供了一種CAN總線系統，包括一個系統控制板，所述系統控制板 包括一 CPU，所述系統還包括至少一個根據前述任一權利要求所述的運動控制板，所述系統 控制板和所述運動控制板通過CAN通信電纜連接；其中，所述CPU定時通過CAN通信電纜向 所述運動控制板的輸入輸出模塊發送所述重置信號。本實用新型能夠在CAN主節點系統控制板的CPU死機、CAN通信電纜損壞或者其 他原因導致CAN通信信號中斷時，通過本實用新型改進的運動控制板能夠通過切斷接觸器 的控制電源來切斷主電源，保證了在故障狀態電機自動停止運行。根據本實用新型的上述技術方案，將運動控制板中使用的輸入輸出模塊借助CAN 總線擴展至多個數字和模擬輸出端。與CPU擴展輸入輸出(IO)的技術方案相比，本實用新 型不需要編程，通用性強，而且成本較低，所以能夠廣泛應用于接口電路、人機界面、傳感器 電路和運動控制電路。
下面將通過參照附圖詳細描述本實用新型的優選實施例，使本領域的普通技術人 員更清楚本實用新型的上述及其它特征和優點，附圖中
圖1為現有技術中CAN總線系統的結構示意圖。 圖2為根據本實用新型的一種CAN總線系統的結構示意圖, 在上述附圖中，使用的附圖標記如下
100系統控制板 210輸入輸出模塊 0UT3第三輸出端 220接口電路 250延時反向電路 410第一驅動器 440接觸器 M2第二電機
110中央處理器(CPU) 200運動控制板
OUTl第一輸出端 0UT4第四輸出端 230驅動電路 260與門電路 420第二驅動器 450空氣開關 M3第三電機
0UT2第二輸出端 0UT5第五輸出端 240看門狗電路 300CAN通信電纜 430第三驅動器 Ml第一電機
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，以下舉實施例對本實用新型 進一步詳細說明。圖2為根據本實用新型一實施例的CAN總線系統。如圖2所示，該系統包括一個 系統控制板100和至少一個運動控制板200 (圖中只顯示了一個)，系統控制板100和運動 控制板200之間通過CAN通信電纜300連接。系統控制板100主要包括一中央處理器(CPU)llO，該CPU 110用于運行控制程序。 與背景技術不同的是，CPU 110除了進行現有的操作以外，還定時通過CAN通信電纜300向 運動控制板200的輸入輸出模塊210發送一個用于對看門狗電路240的內部計時器進行清零(重置)的重置信號。如果系統控制板100的CPU 110死機、CAN通信電纜300損壞或 者其它原因導致CAN通信信號中斷，那么運動控制板200就無法收到上述重置信號。繼續參照圖2，根據本實施例的運動控制板200主要包括一個輸入輸出模塊210、 一個接口電路220、一個驅動電路230、一個看門狗電路240、一個延時反向電路250和一個 與門電路260。輸入輸出模塊210輸出的控制信號由第一輸出端0UT1、第二輸出端0UT2和第三輸 出端0UT3輸出至接口電路220，并通過接口電路220分別輸出至第一驅動器410、第二驅動 器420和第三驅動器430，以控制這些驅動器410-430。第一驅動器410、第二驅動器420、 第三驅動器430分別驅動第一電機Ml、第二電機M2和第三電機M3運動。第一至第三驅動器410-430的主電源由串聯的一個空氣開關450以及一個接觸器 440控制。只有當空氣開關450和接觸器440都閉合時，驅動器410-430才能得電；當空氣 開關450和接觸器430兩者中的任意一個斷開，驅動器410-430會失電而停止驅動第一至 第三電機M1-M3。輸入輸出模塊240的第四輸出端0UT4和與門電路260的一個輸入端相連接。通 常而言，在需要驅動電機M1-M3時，輸入輸出模塊在第四輸出端0UT4產生一個高電平信號； 在需要停止驅動電機M1-M3時，輸入輸出模塊在第四輸出端0UT4產生一個低電平信號。輸入輸出模塊210的第五輸出端0UT5和看門狗電路240的輸入端相連接，看門狗 電路240的輸出端和延時反向電路250的輸入端相連接，延時反向電路250的輸出端和與 門電路260的另一輸入端相連接。看門狗電路240具有一個內部定時器。在內部定時器未溢出之前(一預定時間 內)，如果看門狗電路240從輸入輸出模塊210的第五輸出端0UT5接收到一跳變脈沖，則看 門狗電路240將內部定時器清零，內部定時器重新開始計時。如果在預定時間內，看門狗電 路240沒有從輸入輸出模塊210的第五輸出端0UT5接收到跳變脈沖，則看門狗電路240的 內部定時器溢出，看門狗電路240輸出一復位信號。看門狗電路240輸出的復位信號通常為高電平，由延時反向電路將該高電平的復 位信號改變為低電平信號，并輸入到與門電路260的另一輸入端。如果看門狗電路240輸 出的復位信號為低電平，則可以省略附圖中的延時反向電路250，那么看門狗電路240直接 將低電平信號輸入到與門電路260的另一輸入端。與門電路260在兩個輸入端都是高電平信號時，輸出高電平信號；在兩個輸入端 中值少一個輸入端為低電平信號時，輸出低電平信號。與門電路260的輸出端和驅動電路 230的輸入端相連接，驅動電路230的輸出端和一接觸器440相連接。驅動電路230根據來自與門電路260的高電平信號閉合與驅動電路230相連接的 接觸器440，驅動電路230還根據來自與門電路260的低電平信號斷開接觸器440。接觸器 440閉合時，驅動器410-430接通主電源，從而得電；接觸器440斷開時，驅動器410-430從 主電源斷開，從而失電。下面描述根據本實用新型一實施例的運動控制板和CAN總線系統的工作過程。在CAN通信電纜300正常時，系統控制板100的CPU 110定時通過CAN通信電纜 300向運動控制板200的輸入輸出模塊210發送一用于對看門狗電路240清零的重置信號。 于是，輸入輸出模塊210的第五輸出端0UT5相應地產生一個具有一定寬度的跳變脈沖，該
5跳變脈沖使得看門狗電路240的內部定時器進行復位。因此，看門狗電路240的內部定時 器一直沒有溢出，所以看門狗電路240 —直輸出低電平信號，該低電平信號輸入到延時反 向電路250的輸入端。延時反向電路250將看門狗電路輸出的低電平信號轉換為高電平信 號，并將高電平信號輸出到與門電路260的另一輸入端(另一輸入端是相對于與第四輸出 端0UT4相連接的那個輸入端而言)。在上述情況下，與門電路260輸出高電平信號至驅動電路230的輸入端。驅動電 路230根據該高電平信號使得接觸器440的線圈得電，從而接觸器440的觸點接通主電源。 在上述情況下，主電源通過空氣開關450、接觸器440的觸點，使得驅動器410-430得電，從 而能夠驅動電機Ml、M2和M3運動。輸入輸出模塊210通過其輸出端OUTl、0UT2和0UT3、 以及接口電路220將控制信號輸出到第一驅動器410、第二驅動器420、第三驅動器430，第 一驅動器410、第二驅動器420、第三驅動器430相應地分別驅動電機M1、M2、M3運動。CAN通信信號可能會中斷，例如系統控制板100的CPU 110死機、CAN通信電纜300 損壞或者其他原因都有可能造成CAN通信信號中斷。當CAN通信信號中斷時，運動控制板200的輸入輸出模塊210無法接收到系統控 制板100的CPU 110發出的重置信號，所以在輸入輸出模塊210的第五輸出端不會產生那 個具有一定寬度的跳變脈沖。看門狗電路240由于在預定時間內沒有從第五輸出端0UT5 接收到跳變脈沖，所以看門狗電路240的內部定時器得不到復位，造成內部定時器溢出，因 而看門狗電路240從其輸出端輸出一個高電平的復位信號，并輸出到延時反向電路250的 輸入端。延時反向電路250將來自看門狗電路240的高電平信號的轉換為低電平信號，并 輸出到與門電路260的另一輸入端。此時，輸入輸出模塊210的第四輸出端連接到與門電 路260的一個輸入端。在上述情況下，與門電路260輸出低電平信號到驅動電路230的輸入端。驅動電 路230根據該低電平信號使得接觸器440的線圈失電而斷開。此時，主電源被接觸器斷開 的觸點切斷，驅動器410、420和430失電，電機M1、M2和M3相應地停止運動。可以看出，在CAN主節點系統控制板的CPU死機、CAN通信電纜損壞或者其他原因 導致CAN通信信號中斷時，通過本實用新型改進的運動控制板能夠通過切斷接觸器的控制 電源來切斷主電源，保證了在故障狀態電機自動停止運行。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內。
權利要求1.一種CAN總線運動控制板(200)，包括一個輸入輸出模塊(210)；其特征在于，所述運動控制板(200)還包括一看門狗電路(240)和一個與門電路(260)；其中，所述 輸入輸出模塊的第四輸出端(0UT4)和所述與門電路(260)的一個輸入端連接，所述輸入輸 出模塊的第五輸出端(0UT5)和看門狗電路(240)的輸入端連接，看門狗電路(240)的輸出 端和所述與門電路(260)的另一輸入端連接；其中，所述輸入輸出模塊(210)根據一重置信號在第五輸出端(0UT5)產生一跳變脈 沖；所述看門狗電路(240)在一預定時間內未從所述輸入輸出模塊(210)接收到所述跳變 脈沖，則輸出一復位信號。
2.根據權利要求1所述的運動控制板(200)，其特征在于，所述運動控制板(200)還包 括一個驅動電路(230)，所述驅動電路(230)根據來自所述與門電路(260)的高電平信號閉 合一與所述驅動電路(230)相連接的接觸器(440)，并根據來自所述與門電路(260)的低電 平信號斷開所述接觸器(440)。
3.根據權利要求1或2所述的運動控制板(200)，其特征在于，所述看門狗電路(240) 輸出的復位信號為高電平；所述運動控制板(200)進一步包括一個延時反向電路(250)，連接在所述看門狗電路 (240)和所述與門電路(260)之間，用于將看門狗電路(240)輸出的高電平信號轉換為低電 平信號。
4.根據權利要求1或2所述的運動控制板(200)，其特征在于，所述看門狗電路(240) 輸出的復位信號為低電平。
5.一種CAN總線系統，包括一個系統控制板(100)，所述系統控制板包括一 CPU(IlO)， 其特征在于，所述系統還包括至少一個根據前述任一權利要求所述的運動控制板(200)，所述系統 控制板(100)和所述運動控制板(200)通過CAN通信電纜(300)連接；其中，所述CPU(IlO)定時通過CAN通信電纜(300)向所述運動控制板(200)的輸入輸 出模塊(210)發送重置信號。
專利摘要本實用新型公開了一種CAN總線運動控制板(200)，包括一個輸入輸出模塊(210)，所述運動控制板還包括一看門狗電路(240)和一個與門電路(260)；其中，所述輸入輸出模塊的第四輸出端(OUT4)和所述與門電路的一個輸入端連接，所述輸入輸出模塊的第五輸出端(OUT5)和看門狗電路的輸入端連接，看門狗電路的輸出端和所述與門電路的另一輸入端連接；其中，所述輸入輸出模塊根據一重置信號在第五輸出端產生一跳變脈沖；所述看門狗電路在一預定時間內未從所述輸入輸出模塊接收到所述跳變脈沖，則輸出一復位信號。本實用新型能夠在CAN通信信號中斷時切斷主電源，保證在故障狀態電機自動停止運行。
文檔編號G05B19/418GK201788407SQ20102053485
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月19日 優先權日2010年9月19日
發明者汪大任, 趙術山, 郭燦 申請人:上海西門子醫療器械有限公司