一种多CPU的平衡修正机控制器

1.一种多CPU的平衡修正机控制器，包括主控模块(1)、AD接口(2)、电源接口(3)、输入接口(4)、输出接口(5)、通讯接口(6)、运动控制接口(7)；其特征在于：
所述的主控模块(1)包括AD采样CPU(11)、逻辑调度CPU(12)、运动控制CPU(13)，三个CPU通过高速总线(14)连接，实现三者之间的多主通信；在每个CPU内部RAM中设置独立的内存单元，用于定义其它CPU的交互数据及控制指令，当总线上有命令或数据输入时，都将存入该内存单元，每个CPU要控制其它CPU或读取其它CPU状态时，均只需访问该内存单元即可；各CPU访问其它CPU的数据与访问自身CPU数据方式方法一致，实现多CPU间交互数据的透明访问和传输；
所述的AD接口(2)经两块TLC2254IN运算放大器组成的多阶模拟带通滤波与放大电路，再通过数模转换芯片AD7323与AD采样CPU连通，AD接口将振动传感器输入信号，经多阶模拟带通滤波与放大，后经数模转换芯片AD7323传输到AD采样CPU，实现对电机动平衡测试模拟信号进行多阶模拟带通滤波、信号放大、数模转换；
所述的电源接口(3)包含多种电源，其中逻辑部分输入电源为开关电源24V，通过电压转换芯片MC34063转换为5V电压，然后通过三个稳压芯片AMS1117-3.3将5V电源转换为3.3V为对应的三个CPU供电；与AD采样CPU连接的AD采样电路的电源输入采用2组变压器输入15V电源，通过稳压芯片L7812VC将15V电源转换为12V电源，再通过稳压芯片L7805VC将12V电源转换为5V电源，转化的12V、5V电源为多阶模拟带通滤波与放大电路提供工作电压；
所述的输入接口(4)将输入的传感器高低电平信号，经过高速光耦TLP112A，隔离后输入到逻辑调度CPU和运动控制CPU；
所述的输出接口(5)将逻辑调度CPU和运动控制CPU的输出信号通过ULN2003芯片输出到光耦TLP181，光电隔离后经晶体管TIP42C输出，用于控制修正机执行部件；
所述的通讯接口(6)采用RS232接口，用于连接PC机或触摸屏；
所述的运动控制接口(7)采用差分芯片，连接伺服电机和步进电机，运动控制接口接收到运动控制CPU的运动信号后，控制伺服电机和步进电机按照预设模式进行运动。
2.如权利要求1所述的一种多CPU的平衡修正机控制器，其特征在于：所述的AD采样CPU(11)采用SOC单片机STM32F103VB。
3.如权利要求1所述的一种多CPU的平衡修正机控制器，其特征在于：所述的逻辑调度CPU(12)采用SOC单片机STM32F103ZCT6。
4.如权利要求1所述的一种多CPU的平衡修正机控制器，其特征在于：所述的运动控制CPU(13)采用SOC单片机STM32F103ZCT6。
5.如权利要求1所述的一种多CPU的平衡修正机控制器，其特征在于：所述的三个CPU采用驱动芯片TJA1040连接。

一种多CPU的平衡修正机控制器\n技术领域\n[0001] 本发明属于控制技术领域，涉及一种多CPU的平衡修正机控制器。\n背景技术\n[0002] 随着国内电机设计制造水平的提高，小电机的应用越来越广泛，其平衡性越来越得到重视。全自动控制的电机动平衡检测控制器，对电机的转子不平衡量进行修正，改善转子相对轴线质量分布，需要精确采集电机测试时的振动振幅频率，计算其不平衡量以及不平衡相位，进而使用加重法或去重法对转子进行平衡加工。整个平衡修正过程需要进行大量的数据运算与精确的运动控制，对于控制系统的运算速度和计算精度有较高的要求。现今国内的全自动电机动平衡检测控制器，控制系统大都采用昂贵的进口通用PLC，在数据计算与运动控制上，并不能充分有效的利用其硬件资源。通过专用的修正机控制控制器，在满足修正需求的同时可有效降低硬件成本。\n发明内容\n[0003] 本发明针对现有技术的不足，提供一种多CPU的平衡修正机控制器。\n[0004] 本发明包括主控模块、AD接口、电源接口、输入接口、输出接口、通讯接口、运动控制接口。\n[0005] 所述的主控模块包括AD采样CPU、逻辑调度CPU、运动控制CPU，三个CPU通过高速总线连接，实现三者之间的多主通信；在每个CPU内部RAM中设置独立的内存单元，用于定义其它CPU的交互数据及控制指令，当总线上有命令或数据输入时，都将存入该内存单元，每个CPU要控制其它CPU或读取其它CPU状态时，均只需访问该内存区即可；各CPU访问其它CPU的数据与访问自身CPU数据方式方法一致，实现多CPU间交互数据的透明访问和传输。\n[0006] 所述的AD接口经两块TLC2254IN运算放大器组成的多阶模拟带通滤波与放大电路，再通过经数模转换芯片AD7323与AD采样运算CPU连通，AD接口将振动传感器输入信号，经多阶模拟带通滤波与放大，后经数模转换芯片AD7323传输到AD采样CPU，实现对电机动平衡测试模拟信号进行多阶模拟带通滤波、信号放大、数模转换。\n[0007] 所述的电源接口包含多种电源，其中逻辑部分输入电源为开关电源24V，通过电压转换芯片MC34063转换为5V电压，然后通过三个稳压芯片AMS1117-3.3将5V电源转换为3.3V为对应的三个CPU供电；与AD采样CPU连接的AD采样电路的电源输入采用2组变压器输入15V电源，通过稳压芯片L7812VC将15V电源转换为12V电源，再通过稳压芯片L7805VC将12V电源转换为5V电源，转化的12V、5V电源为多阶模拟带通滤波与放大电路提供工作电压。\n[0008] 所述的输入接口将输入的传感器高低电平信号，经过高速光耦TLP112A，隔离后输入到逻辑调度CPU和运动控制CPU。\n[0009] 所述的输出接口将逻辑调度CPU和运动控制CPU的输出信号通过ULN2003芯片输出到光耦TLP181，光电隔离后经晶体管TIP42C输出，用于控制修正机执行部件。\n[0010] 所述的通讯接口采用RS232接口，用于连接PC机或触摸屏。\n[0011] 所述的运动控制接口采用差分芯片，连接伺服电机和步进电机，运动控制接口接收到运动控制CPU的运动信号后，控制伺服电机和步进电机按照预设模式进行运动。\n[0012] 进一步，所述的AD采样CPU（11）采用SOC单片机STM32F103VB。\n[0013] 进一步，所述的逻辑调度CPU（12）采用SOC单片机STM32F103ZCT6。\n[0014] 进一步，所述的运动控制CPU（13）采用SOC单片机STM32F103ZCT6。\n[0015] 进一步，所述的三个CPU采用驱动芯片TJA1040连接。\n[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：\n[0017] 本发明通过多CPU的架构设计，各CPU执行电机动平衡修正的不同任务，各个计算过程独立进行，使得数据处理更加精确、高效。通过高速总线通信，保证了数据处理的实时性。系统的模块化设计，方便检修与维护，其低成本设计增加了系统的易用性。\n附图说明\n[0018] 图1为本发明的结构示意图。\n具体实施方式\n[0019] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，以下实施将有助于本领域技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。\n[0020] 如图1所示，一种多CPU的平衡修正机控制器，主控模块1、AD接口2、电源接口3、输入接口4、输出接口5、通讯接口6、运动控制接口7。\n[0021] 主控模块1包括AD采样CPU11、逻辑调度CPU12、运动控制CPU13，AD采样CPU11采用SOC单片机STM32F103VB，逻辑调度CPU12采用SOC单片机STM32F103ZCT6，运动控制CPU13采用SOC单片机STM32F103ZCT6；三个CPU通过高速总线14连接，其接口采用驱动芯片TJA1040连接，实现三者之间的多主通信；在每个CPU内部RAM中设置独立的内存单元，用于定义其它CPU的交互数据及控制指令，当总线上有命令或数据输入时，都将存入该内存单元，每个CPU要控制其它CPU或读取其它CPU状态时，均只需访问该内存区即可；各CPU访问其它CPU的数据与访问自身CPU数据方式方法一致，实现多CPU间交互数据的透明访问和传输。\n[0022] 主控模块1中AD采样运算CPU11接收逻辑调度CPU13的采样指令后，负责通过AD接口2实时采样控制器不平衡模拟信号，并对模数转换后的振动传感器数据进行计算分析，得出电机动平衡的修正数据，再通过高速总线传递给逻辑调度CPU12。在逻辑调度CPU12内进行逻辑控制运算，经高速总线与运动控制CPU13通信，由运动控制CPU13输出脉冲信号进行运动控制，协同完成对电机不平衡量的检测与校正。\n[0023] AD接口2经两块TLC2254IN运算放大器组成的多阶模拟带通滤波与放大电路，再通过经数模转换芯片AD7323与AD采样运算CPU连通，AD接口将振动传感器输入信号，经多阶模拟带通滤波与放大，后经数模转换芯片AD7323传输到AD采样CPU，实现对电机动平衡测试模拟信号进行多阶模拟带通滤波、信号放大、数模转换。\n[0024] 电源接口3包含多种电源，其中逻辑部分输入电源为开关电源24V，通过电压转换芯片MC34063转换为5V电压，然后通过三个稳压芯片AMS1117-3.3将5V电源转换为3.3V为对应的三个CPU供电；与AD采样CPU连接的AD采样电路的电源输入采用两组变压器输入15V电源，通过稳压芯片L7812VC将15V电源转换为12V电源，再通过稳压芯片L7805VC将12V电源转换为5V电源，转化的12V、5V电源为多阶模拟带通滤波与放大电路提供工作电压。\n[0025] 输入接口4将输入的传感器高低电平信号，经过高速光耦TLP112A，隔离后输入到逻辑调度CPU和运动控制CPU。\n[0026] 输出接口5将逻辑调度CPU和运动控制CPU的输出信号通过ULN2003芯片输出到光耦TLP181，光电隔离后经晶体管TIP42C输出，用于控制修正机执行部件。\n[0027] 通讯接口6采用RS232接口，用于连接PC机或触摸屏。\n[0028] 运动控制接口7采用差分芯片，连接伺服电机和步进电机，运动控制接口接收到运动控制CPU的运动信号后，控制伺服电机和步进电机按照预设模式进行运动。\n[0029] 动平衡检测及修正过程由逻辑调度控制CPU发起，并通过高速总线给AD采样CPU和运动控制CPU发送检测、修正启动信号。运动控制CPU根据内存映射区中逻辑调度指令，通过运动控制接口实时控制机械手及转子的运动。AD采样运算CPU接收逻辑调度CPU的采样指令后，负责通过AD接口实时采样控制器不平衡模拟信号，并对模数转换后的振动传感器数据进行计算分析，得出电机动平衡的修正数据，再通过高速总线传递给逻辑调度CPU。在逻辑调度CPU内进行逻辑控制运算，经高速总线与运动控制CPU通信，由运动控制CPU输出脉冲信号进行运动控制，协同完成对电机不平衡量的检测与校正。