專利名稱：Can總線運(yùn)動(dòng)控制板以及can總線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network, CAN)總線技術(shù)領(lǐng)域， 尤其涉及一種CAN總線運(yùn)動(dòng)控制板和一種CAN總線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
控制器局域網(wǎng)(CAN)總線是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。在諸如計(jì)算機(jī)X 射線斷層掃描(CT)、磁共振成像(MRI)以及X線機(jī)等醫(yī)療設(shè)備中也使用了 CAN總線技術(shù)。圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的一種CAN總線系統(tǒng)。如圖1所示，CAN總線系統(tǒng)主要包 括一個(gè)系統(tǒng)控制板100和至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制板200，系統(tǒng)控制板100和運(yùn)動(dòng)控制板200之 間通過(guò)CAN通信電纜300連接。系統(tǒng)控制板100為CAN的主節(jié)點(diǎn)，主要包括一個(gè)CPUllO來(lái) 運(yùn)行控制程序。運(yùn)動(dòng)控制板200為從節(jié)點(diǎn)，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(hào)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(guò)接口電路220分別輸出至第一驅(qū)動(dòng)器410、第二驅(qū)動(dòng) 器420和第三驅(qū)動(dòng)器430，以控制這些驅(qū)動(dòng)器410-430。第一驅(qū)動(dòng)器410、第二驅(qū)動(dòng)器420、 第三驅(qū)動(dòng)器430分別驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)Ml、第二電機(jī)M2和第三電機(jī)M3運(yùn)動(dòng)。并且，這些驅(qū)動(dòng)器 M1-M3的主電源由一個(gè)空氣開關(guān)450控制。在上述運(yùn)動(dòng)控制板200中，可能存在一些安全隱患。例如，當(dāng)系統(tǒng)控制板100的 CPUllO死機(jī)、CAN通信電纜300損壞或者其他原因?qū)е翪AN通信信號(hào)中斷時(shí)，輸入輸出模塊 210的輸出端0UT1-0UT3仍然會(huì)保持原先的狀態(tài)，向驅(qū)動(dòng)電路410-430發(fā)送控制信號(hào)，所以 有可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)M1-M3繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)傷害病人或設(shè)備。因此，上述現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)控制器 或者CAN總線系統(tǒng)存在著可能的安全隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提出了一種CAN總線運(yùn)動(dòng)控制板，其目的在于，提高安全 性。本實(shí)用新型的還意欲提出一種CAN總線系統(tǒng)，其目的在于提高其安全性。因此，本實(shí)用新型提供了一種CAN總線運(yùn)動(dòng)控制板，包括一個(gè)輸入輸出模塊；所述 運(yùn)動(dòng)控制板還包括一看門狗電路和一個(gè)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(gè)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(jù)一重置信號(hào)在第五輸出端產(chǎn)生一跳變脈沖；所述看門狗電路在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)未從所述 輸入輸出模塊接收到所述跳變脈沖，則輸出一復(fù)位信號(hào)。優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)控制板還包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，所述驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)來(lái)自所述與門 電路的高電平信號(hào)閉合一與所述驅(qū)動(dòng)電路相連接的接觸器，并根據(jù)來(lái)自所述與門電路的低 電平信號(hào)斷開所述接觸器。根據(jù)一種實(shí)施方式，所述看門狗電路輸出的復(fù)位信號(hào)為高電平。所述運(yùn)動(dòng)控制板進(jìn)一步包括一個(gè)延時(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換為低電平信號(hào)。根據(jù)另一種實(shí)施方式，所述看門狗電路輸出的復(fù)位信號(hào)為低電平。本實(shí)用新型還提供了一種CAN總線系統(tǒng)，包括一個(gè)系統(tǒng)控制板，所述系統(tǒng)控制板 包括一 CPU，所述系統(tǒng)還包括至少一個(gè)根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的運(yùn)動(dòng)控制板，所述系統(tǒng) 控制板和所述運(yùn)動(dòng)控制板通過(guò)CAN通信電纜連接；其中，所述CPU定時(shí)通過(guò)CAN通信電纜向 所述運(yùn)動(dòng)控制板的輸入輸出模塊發(fā)送所述重置信號(hào)。本實(shí)用新型能夠在CAN主節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)控制板的CPU死機(jī)、CAN通信電纜損壞或者其 他原因?qū)е翪AN通信信號(hào)中斷時(shí)，通過(guò)本實(shí)用新型改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)控制板能夠通過(guò)切斷接觸器 的控制電源來(lái)切斷主電源，保證了在故障狀態(tài)電機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行。根據(jù)本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案，將運(yùn)動(dòng)控制板中使用的輸入輸出模塊借助CAN 總線擴(kuò)展至多個(gè)數(shù)字和模擬輸出端。與CPU擴(kuò)展輸入輸出(IO)的技術(shù)方案相比，本實(shí)用新 型不需要編程，通用性強(qiáng)，而且成本較低，所以能夠廣泛應(yīng)用于接口電路、人機(jī)界面、傳感器 電路和運(yùn)動(dòng)控制電路。

下面將通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員更清楚本實(shí)用新型的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中CAN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的一種CAN總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖, 在上述附圖中，使用的附圖標(biāo)記如下
100系統(tǒng)控制板 210輸入輸出模塊 0UT3第三輸出端 220接口電路 250延時(shí)反向電路 410第一驅(qū)動(dòng)器 440接觸器 M2第二電機(jī)
110中央處理器(CPU) 200運(yùn)動(dòng)控制板
OUTl第一輸出端 0UT4第四輸出端 230驅(qū)動(dòng)電路 260與門電路 420第二驅(qū)動(dòng)器 450空氣開關(guān) M3第三電機(jī)
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(qū)動(dòng)器 Ml第一電機(jī)
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型 進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的CAN總線系統(tǒng)。如圖2所示，該系統(tǒng)包括一個(gè) 系統(tǒng)控制板100和至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制板200 (圖中只顯示了一個(gè))，系統(tǒng)控制板100和運(yùn)動(dòng) 控制板200之間通過(guò)CAN通信電纜300連接。系統(tǒng)控制板100主要包括一中央處理器(CPU)llO，該CPU 110用于運(yùn)行控制程序。 與背景技術(shù)不同的是，CPU 110除了進(jìn)行現(xiàn)有的操作以外，還定時(shí)通過(guò)CAN通信電纜300向 運(yùn)動(dòng)控制板200的輸入輸出模塊210發(fā)送一個(gè)用于對(duì)看門狗電路240的內(nèi)部計(jì)時(shí)器進(jìn)行清零(重置)的重置信號(hào)。如果系統(tǒng)控制板100的CPU 110死機(jī)、CAN通信電纜300損壞或 者其它原因?qū)е翪AN通信信號(hào)中斷，那么運(yùn)動(dòng)控制板200就無(wú)法收到上述重置信號(hào)。繼續(xù)參照?qǐng)D2，根據(jù)本實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)控制板200主要包括一個(gè)輸入輸出模塊210、 一個(gè)接口電路220、一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路230、一個(gè)看門狗電路240、一個(gè)延時(shí)反向電路250和一個(gè) 與門電路260。輸入輸出模塊210輸出的控制信號(hào)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(guò)接口電路220分別輸出至第一驅(qū)動(dòng)器410、第二驅(qū)動(dòng) 器420和第三驅(qū)動(dòng)器430，以控制這些驅(qū)動(dòng)器410-430。第一驅(qū)動(dòng)器410、第二驅(qū)動(dòng)器420、 第三驅(qū)動(dòng)器430分別驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)Ml、第二電機(jī)M2和第三電機(jī)M3運(yùn)動(dòng)。第一至第三驅(qū)動(dòng)器410-430的主電源由串聯(lián)的一個(gè)空氣開關(guān)450以及一個(gè)接觸器 440控制。只有當(dāng)空氣開關(guān)450和接觸器440都閉合時(shí)，驅(qū)動(dòng)器410-430才能得電；當(dāng)空氣 開關(guān)450和接觸器430兩者中的任意一個(gè)斷開，驅(qū)動(dòng)器410-430會(huì)失電而停止驅(qū)動(dòng)第一至 第三電機(jī)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(gè)輸入端相連接。通 常而言，在需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1-M3時(shí)，輸入輸出模塊在第四輸出端0UT4產(chǎn)生一個(gè)高電平信號(hào)； 在需要停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1-M3時(shí)，輸入輸出模塊在第四輸出端0UT4產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)。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(shí)反向電路250的輸入端相連接，延時(shí)反向電路250的輸出端和與 門電路260的另一輸入端相連接?？撮T狗電路240具有一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器。在內(nèi)部定時(shí)器未溢出之前(一預(yù)定時(shí)間 內(nèi))，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(nèi)部定時(shí)器清零，內(nèi)部定時(shí)器重新開始計(jì)時(shí)。如果在預(yù)定時(shí)間內(nèi)，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(nèi)部定時(shí)器溢出，看門狗電路240輸出一復(fù)位信號(hào)?？撮T狗電路240輸出的復(fù)位信號(hào)通常為高電平，由延時(shí)反向電路將該高電平的復(fù) 位信號(hào)改變?yōu)榈碗娖叫盘?hào)，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(fù)位信號(hào)為低電平，則可以省略附圖中的延時(shí)反向電路250，那么看門狗電路240直接 將低電平信號(hào)輸入到與門電路260的另一輸入端。與門電路260在兩個(gè)輸入端都是高電平信號(hào)時(shí)，輸出高電平信號(hào)；在兩個(gè)輸入端 中值少一個(gè)輸入端為低電平信號(hào)時(shí)，輸出低電平信號(hào)。與門電路260的輸出端和驅(qū)動(dòng)電路 230的輸入端相連接，驅(qū)動(dòng)電路230的輸出端和一接觸器440相連接。驅(qū)動(dòng)電路230根據(jù)來(lái)自與門電路260的高電平信號(hào)閉合與驅(qū)動(dòng)電路230相連接的 接觸器440，驅(qū)動(dòng)電路230還根據(jù)來(lái)自與門電路260的低電平信號(hào)斷開接觸器440。接觸器 440閉合時(shí)，驅(qū)動(dòng)器410-430接通主電源，從而得電；接觸器440斷開時(shí)，驅(qū)動(dòng)器410-430從 主電源斷開，從而失電。下面描述根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)控制板和CAN總線系統(tǒng)的工作過(guò)程。在CAN通信電纜300正常時(shí)，系統(tǒng)控制板100的CPU 110定時(shí)通過(guò)CAN通信電纜 300向運(yùn)動(dòng)控制板200的輸入輸出模塊210發(fā)送一用于對(duì)看門狗電路240清零的重置信號(hào)。 于是，輸入輸出模塊210的第五輸出端0UT5相應(yīng)地產(chǎn)生一個(gè)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(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位。因此，看門狗電路240的內(nèi)部定時(shí) 器一直沒有溢出，所以看門狗電路240 —直輸出低電平信號(hào)，該低電平信號(hào)輸入到延時(shí)反 向電路250的輸入端。延時(shí)反向電路250將看門狗電路輸出的低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平信 號(hào)，并將高電平信號(hào)輸出到與門電路260的另一輸入端(另一輸入端是相對(duì)于與第四輸出 端0UT4相連接的那個(gè)輸入端而言)。在上述情況下，與門電路260輸出高電平信號(hào)至驅(qū)動(dòng)電路230的輸入端。驅(qū)動(dòng)電 路230根據(jù)該高電平信號(hào)使得接觸器440的線圈得電，從而接觸器440的觸點(diǎn)接通主電源。 在上述情況下，主電源通過(guò)空氣開關(guān)450、接觸器440的觸點(diǎn)，使得驅(qū)動(dòng)器410-430得電，從 而能夠驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml、M2和M3運(yùn)動(dòng)。輸入輸出模塊210通過(guò)其輸出端OUTl、0UT2和0UT3、 以及接口電路220將控制信號(hào)輸出到第一驅(qū)動(dòng)器410、第二驅(qū)動(dòng)器420、第三驅(qū)動(dòng)器430，第 一驅(qū)動(dòng)器410、第二驅(qū)動(dòng)器420、第三驅(qū)動(dòng)器430相應(yīng)地分別驅(qū)動(dòng)電機(jī)M1、M2、M3運(yùn)動(dòng)。CAN通信信號(hào)可能會(huì)中斷，例如系統(tǒng)控制板100的CPU 110死機(jī)、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(hào)中斷。當(dāng)CAN通信信號(hào)中斷時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制板200的輸入輸出模塊210無(wú)法接收到系統(tǒng)控 制板100的CPU 110發(fā)出的重置信號(hào)，所以在輸入輸出模塊210的第五輸出端不會(huì)產(chǎn)生那 個(gè)具有一定寬度的跳變脈沖。看門狗電路240由于在預(yù)定時(shí)間內(nèi)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(nèi)部定時(shí)器得不到復(fù)位，造成內(nèi)部定時(shí)器溢出，因 而看門狗電路240從其輸出端輸出一個(gè)高電平的復(fù)位信號(hào)，并輸出到延時(shí)反向電路250的 輸入端。延時(shí)反向電路250將來(lái)自看門狗電路240的高電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換為低電平信號(hào)，并 輸出到與門電路260的另一輸入端。此時(shí)，輸入輸出模塊210的第四輸出端連接到與門電 路260的一個(gè)輸入端。在上述情況下，與門電路260輸出低電平信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電路230的輸入端。驅(qū)動(dòng)電 路230根據(jù)該低電平信號(hào)使得接觸器440的線圈失電而斷開。此時(shí)，主電源被接觸器斷開 的觸點(diǎn)切斷，驅(qū)動(dòng)器410、420和430失電，電機(jī)M1、M2和M3相應(yīng)地停止運(yùn)動(dòng)?？梢钥闯?，在CAN主節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)控制板的CPU死機(jī)、CAN通信電纜損壞或者其他原因 導(dǎo)致CAN通信信號(hào)中斷時(shí)，通過(guò)本實(shí)用新型改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)控制板能夠通過(guò)切斷接觸器的控制 電源來(lái)切斷主電源，保證了在故障狀態(tài)電機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種CAN總線運(yùn)動(dòng)控制板(200)，包括一個(gè)輸入輸出模塊(210)；其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制板(200)還包括一看門狗電路(240)和一個(gè)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(gè)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(jù)一重置信號(hào)在第五輸出端(0UT5)產(chǎn)生一跳變脈 沖；所述看門狗電路(240)在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)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(fù)位信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制板(200)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制板(200)還包 括一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路(230)，所述驅(qū)動(dòng)電路(230)根據(jù)來(lái)自所述與門電路(260)的高電平信號(hào)閉 合一與所述驅(qū)動(dòng)電路(230)相連接的接觸器(440)，并根據(jù)來(lái)自所述與門電路(260)的低電 平信號(hào)斷開所述接觸器(440)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的運(yùn)動(dòng)控制板(200)，其特征在于，所述看門狗電路(240) 輸出的復(fù)位信號(hào)為高電平；所述運(yùn)動(dòng)控制板(200)進(jìn)一步包括一個(gè)延時(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換為低電 平信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的運(yùn)動(dòng)控制板(200)，其特征在于，所述看門狗電路(240) 輸出的復(fù)位信號(hào)為低電平。
5.一種CAN總線系統(tǒng)，包括一個(gè)系統(tǒng)控制板(100)，所述系統(tǒng)控制板包括一 CPU(IlO)， 其特征在于，所述系統(tǒng)還包括至少一個(gè)根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的運(yùn)動(dòng)控制板(200)，所述系統(tǒng) 控制板(100)和所述運(yùn)動(dòng)控制板(200)通過(guò)CAN通信電纜(300)連接；其中，所述CPU(IlO)定時(shí)通過(guò)CAN通信電纜(300)向所述運(yùn)動(dòng)控制板(200)的輸入輸 出模塊(210)發(fā)送重置信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種CAN總線運(yùn)動(dòng)控制板(200)，包括一個(gè)輸入輸出模塊(210)，所述運(yùn)動(dòng)控制板還包括一看門狗電路(240)和一個(gè)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(gè)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(jù)一重置信號(hào)在第五輸出端產(chǎn)生一跳變脈沖；所述看門狗電路在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)未從所述輸入輸出模塊接收到所述跳變脈沖，則輸出一復(fù)位信號(hào)。本實(shí)用新型能夠在CAN通信信號(hào)中斷時(shí)切斷主電源，保證在故障狀態(tài)電機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201788407SQ20102053485
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月19日
發(fā)明者汪大任, 趙術(shù)山, 郭燦 申請(qǐng)人:上海西門子醫(yī)療器械有限公司