一种基于EtherCAT协议的控制系统的制作方法

一种基于ethercat协议的控制系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种基于ethercat协议的控制系统，尤其涉及一种针对dsa控制的基于ethercat协议的控制系统。


背景技术：

2.dsa(数字减影血管造影技术)技术的诞生和发展，使得心脑血管方面的手术变成可能，此技术主要适用于全身血管性疾病及肿瘤的检查及治疗。应用dsa进行介入治疗为心血管疾病的诊断和治疗开辟了一个新的领域。
3.经检索，专利：一种基于ethercat总线协议的控制系统(cn202211136837.x)，包括ethercat控制器，所述ethercat控制器控制信息输入单元、信息处理单元、信息存储单元、工作模式选择单元、试运行单元、正式运行单元和自巡检单元；所述正式运行单元包括工件数据读取模块、流程参数选取模块和伺服执行模块；所述自巡检单元包括正常运行自检模块、流程参数自检模块、自动纠错模块、自锁模块和报警模块，所述试运行单元和正常运行自检模块相连。本发明使不同大小工件可执行不同加工工序，可对不同大小工件进行加工；增加前期保障工作，避免输入信息错误导致后续加工出现问题；运行过程进行自动巡检，避免设备错误运行导致机器损坏。
4.目前dsa设备各部分外设与控制柜之间的通信基本采用can总线的架构，另外各外设由于功能上的不同(如床体及机械臂)，控制线路板基本需要单独设计；但是目前随着设备的高精度、智能化、高实时性及高可靠性的需求，目前的dsa设备的控制架构越来越难以满足以上需求，主要表现在以下方面：
5.1、基于can总线的通讯架构，由于总线速度的限制，产品在实时性方面无法做的更快，另外由于外设及相关部件的增多，整个产品的实时性会变差。
6.2、各外设的控制板卡单独开发，增加了开发周期及产品的成本，另外也不符合目前倡导的产品模块化及复用性的要求，给组装及维护也带来一定的困难。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种基于ethercat协议的控制系统。
8.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
9.一种基于ethercat协议的控制系统，包括控制电路板，所述控制电路板上连接有soc单元，所述soc单元与phy单元相交互连接，所述phy单元的输出端与网络变压器单元的输入端相连，所述网络变压器单元的输出端与接口单元的输入端相连，所述接口单元的输出端与dsa设备相连，所述soc单元与adc转换器相交互连接，所述adc转换器的输入端通过连接器与24v电源相连，所述连接器的i/o端与控制电路板的i/o端相连。
10.优选地，所述的一种基于ethercat协议的控制系统，所述phy单元为rtl8201芯片，所述soc单元为rx72m系列的处理器。
11.优选地，所述的一种基于ethercat协议的控制系统，所述网络变压器单元与接口单元之间连接有静电防护单元。
12.优选地，所述的一种基于ethercat协议的控制系统，所述控制电路板连接有系统复位按键，所述控制电路板上连接有jtag接口、rs232接口、micro usb接口、spi nor flash接口、ethercat地址设定接口、温度传感器接口。
13.优选地，所述的一种基于ethercat协议的控制系统，所述adc转换器包括lc滤波及过压防护电路模块、rc滤波电路模块、电压跟随电路模块和分压电路模块，所述lc滤波及过压防护电路模块的输入端连接至连接器上，所述lc滤波及过压防护电路模块的输出端与rc滤波电路模块的输入端相连，所述rc滤波电路模块的输出端与电压跟随电路模块的输入端相连，所述电压跟随电路模块的输出端与分压电路模块相连，所述分压电路模块的输出端与soc单元相连。
14.优选地，所述的一种基于ethercat协议的控制系统，所述连接器包括50pin的连接器和64pin的连接器。
15.优选地，所述的一种基于ethercat协议的控制系统，所述连接器外接输出单元，所述输出单元包括3.3v输出电平控制电路模块、过流保护电路模块、开关控制电路模块和lc滤波和静电防护电路模块，所述3.3v输出电平控制电路模块的输入端与soc单元输出端相连，所述3.3v输出电平控制电路模块的输出端与过流保护电路模块的输入端相连，所述过流保护电路模块的输出端与开关控制电路模块的输入端相连，所述开关控制电路模块的输出端与lc滤波和静电防护电路模块输入端相连，所述lc滤波和静电防护电路模块外接至设备。
16.优选地，所述的一种基于ethercat协议的控制系统，所述连接器外接输入单元，所述输入单元包括24v输入端滤波及防护电路模块、防抖电路模块、过压保护电路以及电平转换电路模块，所述24v电源的输出端与24v输入端滤波及防护电路模块输入端相连，所述24v输入端滤波及防护电路模块的输出端与防抖电路模块的输入端相连，防抖电路模块的输出端与过压保护电路的输入端相连，过压保护电路的输出端与电平转换电路模块输入端相连，所述电平转换电路模块与soc单元的输入端相连。
17.优选地，所述的一种基于ethercat协议的控制系统，所述连接器还包括有与soc芯片连接的iic接口、spi接口、iis接口以及adc采集接口。
18.优选地，所述的一种基于ethercat协议的控制系统，所述控制电路板外接有供电电源。
19.借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：
20.本实用新型提高通信速度，提高dsa设备检测的时效性及精准性，同时具有丰富的外围接口，可以控制不同的外设及多种传感器信号的采集。
21.本实用新型采用模块化设计，可以复用在不同的外设上面；降低维护成本，以及缩减开发周期。
22.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1是本实用新型的结构示意图；
25.图2是本实用新型的phy芯片的电路图；
26.图3是本实用新型的网络变压器的电路图；
27.图4是本实用新型的接口单元的电路图；
28.图5是本实用新型的静电防护器单元的电路图；
29.图6是本实用新型的adc转换器的电路图；
30.图7是本实用新型的输出单元的电路图；
31.图8是本实用新型的输入单元的电路图；
32.图9是本实用新型的dc 24v转dc 9v电源的电路图；
33.图10是本实用新型的dc 9v电源转dc 3.3v电源的电路图；
34.图11是本实用新型的dc 9v电源转dc 7v电源的电路图；
35.图12是本实用新型的dc 7v电源转dc-7v电源的电路图。
具体实施方式
36.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
37.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.实施例
39.如图1至图8所示，一种基于ethercat协议的控制系统，包括控制电路板，所述控制电路板上连接有soc单元1，所述soc单元1与phy单元3相交互连接，所述phy单元3的输出端与网络变压器单元4的输入端相连，所述网络变压器单元4的输出端与接口单元5的输入端相连，所述接口单元5的输出端与dsa设备相连，所述soc单元1与adc转换器7相交互连接，所述adc转换器7的输入端通过连接器8与24v电源相连，所述连接器8的i/o端与控制电路板的i/o端相连，本实用新型中所述网络变压器单元4与接口单元5之间连接有静电防护单元6。
40.其中，为网络变压器单元，可以起到电平转换及隔离的作用；静电防护单元，可以防止外部静电进入芯片而导致芯片损坏。接口单元为rj45接口，可以直接插入网线进行通信。
41.本实用新型中所述phy单元3为rtl8201芯片，所述soc单元1为rx72m系列的处理器。
42.reset button用于系统复位。
43.spi nor flash用于存放程序或音频数据；
44.eeprom接口用于存放板卡相关的信息，如版本号，流水号等；
45.jtag接口用于系统调试及程序加载；
46.rs232接口用于输入调试指令及打印系统信息；
47.micro usb接口用于量产时加载程序；
48.ethercat地址设定接口，当此板卡用于不同的部件时，用于区分不同的ethercat地址。
49.温度传感器接口用于检测环境温度。
50.本实用新型中adc转换器用于将外部的模拟信号转换成数字信号，所述adc转换器7包括lc滤波及过压防护电路模块71、rc滤波电路模块72、电压跟随电路模块73和分压电路模块74，所述lc滤波及过压防护电路模块71的输入端连接至连接器8上，所述lc滤波及过压防护电路模块71的输出端与rc滤波电路模块72的输入端相连，所述rc滤波电路模块72的输出端与电压跟随电路模块73的输入端相连，所述电压跟随电路模块73的输出端与分压电路模块74相连，所述分压电路模块74的输出端与soc单元1相连。
51.本实用新型中所述连接器8包括50pin的连接器和64pin的连接器，一方面是和其他接口板对接，另一方面还有防呆的作用。
52.本实用新型中所述连接器8外接输出单元9，所述输出单元9包括3.3v输出电平控制电路模块91、过流保护电路模块92、开关控制电路模块93和lc滤波和静电防护电路模块94，所述3.3v输出电平控制电路模块91的输入端与soc单元1输出端相连，所述3.3v输出电平控制电路模块91的输出端与过流保护电路模块92的输入端相连，所述过流保护电路模块92的输出端与开关控制电路模块93的输入端相连，所述开关控制电路模块93的输出端与lc滤波和静电防护电路模块94输入端相连，所述lc滤波和静电防护电路模块94外接至设备，可以防止静电损坏内部芯片以及保证可靠的输出。
53.本实用新型中所述连接器8外接输入单元2，所述输入单元2包括24v输入端滤波及防护电路模块21、防抖电路模块22、过压保护电路23以及电平转换电路模块24，所述24v电源的输出端与24v输入端滤波及防护电路模块21输入端相连，所述24v输入端滤波及防护电路模块21的输出端与防抖电路模块22的输入端相连，防抖电路模块22的输出端与过压保护电路23的输入端相连，过压保护电路23的输出端与电平转换电路模块24输入端相连，所述电平转换电路模块24与soc单元1的输入端相连，具有过压保护，防静电，防反接的能。
54.本实用新型中iic接口用于扩展iic外设；spi接口用于扩展spi外设；iis接口用于连接音频外设；adc信号用于采集外部低速模拟外设信号；
55.如图9至图12所示，本实用新型中所述控制电路板外接有供电电源，供电电源包括dc 24v转dc 9v电源，供二级电源使用；dc 9v电源转dc 3.3v电源，供系统cpu及外围部件的数字和模拟电源使用。dc 9v电源转dc 7v电源，采用ldo，可以有更小的纹波及噪声，可以保证更好的电源质量。dc 7v电源转dc-7v电源，供模拟采集电路使用，可以保证输出信号不失真。
56.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
57.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
58.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或竖直，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
59.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
60.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种基于ethercat协议的控制系统，包括控制电路板，所述控制电路板上连接有soc单元(1)，其特征在于：所述soc单元(1)与phy单元(3)相交互连接，所述phy单元(3)的输出端与网络变压器单元(4)的输入端相连，所述网络变压器单元(4)的输出端与接口单元(5)的输入端相连，所述接口单元(5)的输出端与dsa设备相连，所述soc单元(1)与adc转换器(7)相交互连接，所述adc转换器(7)的输入端通过连接器(8)与24v电源相连，所述连接器(8)的i/o端与控制电路板的i/o端相连。2.根据权利要求1所述的一种基于ethercat协议的控制系统，其特征在于：所述phy单元(3)为rtl8201芯片，所述soc单元(1)为rx72m系列的处理器。3.根据权利要求1所述的一种基于ethercat协议的控制系统，其特征在于：所述网络变压器单元(4)与接口单元(5)之间连接有静电防护单元(6)。4.根据权利要求1所述的一种基于ethercat协议的控制系统，其特征在于：所述控制电路板连接有系统复位按键，所述控制电路板上连接有jtag接口、rs232接口、micro usb接口、spi nor flash接口、ethercat地址设定接口、温度传感器接口。5.根据权利要求1所述的一种基于ethercat协议的控制系统，其特征在于：所述adc转换器(7)包括lc滤波及过压防护电路模块(71)、rc滤波电路模块(72)、电压跟随电路模块(73)和分压电路模块(74)，所述lc滤波及过压防护电路模块(71)的输入端连接至连接器(8)上，所述lc滤波及过压防护电路模块(71)的输出端与rc滤波电路模块(72)的输入端相连，所述rc滤波电路模块(72)的输出端与电压跟随电路模块(73)的输入端相连，所述电压跟随电路模块(73)的输出端与分压电路模块(74)相连，所述分压电路模块(74)的输出端与soc单元(1)相连。6.根据权利要求1所述的一种基于ethercat协议的控制系统，其特征在于：所述连接器(8)包括50pin的连接器和64pin的连接器。7.根据权利要求1所述的一种基于ethercat协议的控制系统，其特征在于：所述连接器(8)外接输出单元(9)，所述输出单元(9)包括3.3v输出电平控制电路模块(91)、过流保护电路模块(92)、开关控制电路模块(93)和lc滤波和静电防护电路模块(94)，所述3.3v输出电平控制电路模块(91)的输入端与soc单元(1)输出端相连，所述3.3v输出电平控制电路模块(91)的输出端与过流保护电路模块(92)的输入端相连，所述过流保护电路模块(92)的输出端与开关控制电路模块(93)的输入端相连，所述开关控制电路模块(93)的输出端与lc滤波和静电防护电路模块(94)输入端相连，所述lc滤波和静电防护电路模块(94)外接至设备。8.根据权利要求1所述的一种基于ethercat协议的控制系统，其特征在于：所述连接器(8)外接输入单元(2)，所述输入单元(2)包括24v输入端滤波及防护电路模块(21)、防抖电路模块(22)、过压保护电路(23)以及电平转换电路模块(24)，所述24v电源的输出端与24v输入端滤波及防护电路模块(21)输入端相连，所述24v输入端滤波及防护电路模块(21)的输出端与防抖电路模块(22)的输入端相连，防抖电路模块(22)的输出端与过压保护电路(23)的输入端相连，过压保护电路(23)的输出端与电平转换电路模块(24)输入端相连，所述电平转换电路模块(24)与soc单元(1)的输入端相连。9.根据权利要求1所述的一种基于ethercat协议的控制系统，其特征在于：所述连接器(8)还包括有与soc芯片连接的iic接口、spi接口、iis接口以及adc采集接口。10.根据权利要求1所述的一种基于ethercat协议的控制系统，其特征在于：所述控制
电路板外接有供电电源。

技术总结
本实用新型涉及一种基于EtherCAT协议的控制系统，包括控制电路板，所述控制电路板上连接有SOC单元，所述SOC单元与PHY单元相交互连接，所述PHY单元的输出端与网络变压器单元的输入端相连，所述网络变压器单元的输出端与接口单元的输入端相连，所述接口单元的输出端与DSA设备相连，所述SOC单元与ADC转换器相交互连接，所述ADC转换器的输入端通过连接器与24V电源相连，所述连接器的I/O端与控制电路板的I/O端相连。本实用新型可以提高工作效率。本实用新型可以提高工作效率。本实用新型可以提高工作效率。


技术研发人员：哈达 吴长江
受保护的技术使用者：影诺高新科技（苏州）有限公司
技术研发日：2023.02.14
技术公布日：2023/7/27