[实用新型]一种总线式数控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及工业机械电气设备控制领域，更具体地说，涉及一种实现多电机控制的数控系统。

背景技术

数字伺服装置是数控发展史上一个重要的里程碑。采用数字伺服装置，使所有指令值和实际值都能在一个微控制器内完成。不但能实现传统的扭矩环和速度环控制，而且能在极短时间内完成精插补，实现位置环控制。与传统的模拟伺服装置相比，采用数字伺服装置能获得更高的加工速度和加工精度，且控制硬件简单，系统的复杂性和成本都大大降低

伴随着数字伺服装置的发展，如何实现控制单元与数字伺服装置之间的数据通信成为一个关键问题。必须为控制单元和数字伺服装置配合合适的数字接口，设计适当的系统结构，才能保证遵循一定标准开发出的相关设备具有良好的互换性。

发明内容

本实用新型针对上述问题，提出了一种数控系统的体系结构，依靠为数控设备专门设计的通信协议，针对系统的拓扑结构、数据传输线的组成、信号编码格式、电报结构、工作时序、接口初始化、周期数据的配置和传输、伺服运行模式的设置以及故障诊断和处理等问题，旨在提供一套完善的数控体系。

为了解决在建立系统过程中出现的上述问题，本实用新型构造了一种总线式数控系统，包括装有数控软件的上位机、全数字伺服驱动器、电机以及可编程序控制器PLC。上位机和总线控制器构成主设备；从设备包括伺服驱动器和PLC。伺服驱动器向电机发送驱动信号，同时电机通过线路将位置检测装置反馈的信号送回伺服驱动器。本实用新型数控系统的特点在于，主设备依次串接多个从设备并最终连接回主设备从而构成一个闭合环路，而主设备和从设备之间通过以物理层和传输介质连接的链路传输数据。信息的传输过程中，主设备仅向与之直接连接的第一级从设备发出主信息，这个主信息包括与所有从设备相关的信息，如命令信息、数据信息以及触发某一级从设备执行命令的信息。而且主信息将根据串接从设备的顺序仅能够依次单向传送到各个从设备。相应地，某一级从设备接收、响应主信息中与之相关的信息并给出反馈信息；各个从设备的反馈信息根据串接从设备的顺序依次单向通过下级每一个从设备转发回主设备。

上述数据通信只在主设备和从设备之间进行，传输过程中从设备只接收主设备对自身的命令和操作数据并进行处理，对其他从设备的数据只进行转发，不进行处理，从设备之间不进行单独数据交换。

本实用新型构造了一种总线式数控系统，其特点还在于，物理层的传输介质选用以太网物理层或1394物理层或USB物理层。优选方式下，物理层的传输介质选用以太网物理层。

本实用新型构造了一种总线式数控系统，其进一步改进在于，在出现断线情况下，从设备通过传输线反向数据传输，从而与主设备构成闭环以便进一步的故障处理。

本实用新型构造了一种总线式数控系统，其进一步改进还在于，总线控制器设置有通过传输线直接连接机床键盘的接口；串接的伺服驱动集成了PLC功能；而上述从设备的反馈信息包括电源电压异常信息、编码器断线信息、通信数据错误信息、伺服装置报警信息、PLC报警信息等。

本实用新型还公开了基于上述总线式数控系统实现数控设备控制的方法，如上所述，在系统中，包括了上位机、总线控制器的主设备与包括了伺服驱动器、PLC的从设备依次串接构成环路。控制过程为：1、主设备发送包括命令信息、数据信息的数据电报；2、从设备查询并接收包含所述命令信息、数据信息的电报；3、主设备发送包括执行命令信息的数据电报；4、从设备查询并接收包含执行命令信息的数据电报，某一从设备在确定需要执行命令的状态下，锁定传输数据并执行相应操作。所谓锁定数据是指当前不再向下级从设备转发信息。

上述本实用新型总线式数控系统对数控设备的控制方法，其进一步改进在于，在步骤4中，从设备将反馈信息依次通过下级的从设备传送回主设备，反馈信息包括电源电压异常信息、编码器断线信息、通信数据错误信息、伺服装置报警信息、PLC报警信息，从而主设备根据所述反馈信息再次发送命令信息。而在出现断线情况下，从设备依次通过上级从设备反向将故障信息传输回主设备，从而与主设备构成闭环以便进行故障处理。此外，总线控制器通过传输线直接连接机床键盘，从而主设备以最高优先级状态响应机床键盘的控制输入。

在控制过程中，初始开机状态下，主设备访问第一级从设备并为其分配基地址并作以记录，根据这一记录访问第二级从设备按顺序分配基地址再次记录；此后依次根据上级的记录为下级从设备按顺序分配基地址，完成初始化配置。