[实用新型]应用于数控机床控制系统的模块结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，用于数控机床控制及运动控制的控制系统的模块结构。

技术背景

在数控机床的控制过程中往往需要进行大量的逻辑控制的编制工作，而目前传统的逻辑控制和先进的控制应用要求之间形成了一个矛盾。目前的控制质量的检验没有明确统一的标准，实际工程中，往往依据最后执行的结果来判定控制质量，结果对于数控机床的控制成为了一件很个性化的工作，各自的控制逻辑有很大的随意性，给数控机床在控制方面的互相交流造成了较大的障碍，当将一个数控机床硬件结构划分为几个不同的功能部分，由不同的人员分别进行控制时，这种情况更为严重。这种状态极大妨碍了逻辑控制的编制水平的提高以及后期的生产调试及设备维护，同时数控机床的控制效果也很难得到良好的保障。

发明内容

本实用新型的目的就是设计一种应用于数控机床控制系统的模块结构，按控制逻辑将封装有功能程序的各个通用模块连接成可由PLC调取的功能单元，提高数控机床的生产效率及减少数控机床的故障率，增强数控机床在实际使用过程中的可靠性。

一种应用于数控机床控制系统的模块结构，数控机床人机界面通过MPI总线、数控系统伺服单元分别通过驱动总线及设备总线与数控系统NCU单元联通，数控系统NCU单元通过profibus总线联通输入、输出模块，其特征在于把数控机床控制系统的各个功能程序封装在各个功能模块内，在PLC基座中的各模块的输入、输出端通过数据总线及电源总线与数控系统PLC处理器和电源模块的各脚相互对应连通；本系统的PLC内部存储区设置功能选择参数数量核对模块，其输出端连接输入信号映射模块；输入信号映射模块的输出端连接基本功能库模块部分，基本功能库模块部分包含了数控机床控制程序的各个子功能模块，其中的系统启动模块、轴控制模块及辅助功能选择模块均与基本功能库模块有输入、输出接口；基本功能库模块部分的输出端连接输出信号映射模块。

本设计的贡献是将NCU单元内对数控机床的控制分解为各个功能单元后，封装成通用模块，通过在HMI人机界面上的功能选择来调用相关的功能模块，需要补充或修订某一功能时，只要修改该功能模块，而不用重新制作或修改数控机床的全套控制逻辑即可实现数控机床的生产调试与设备维护，将数控机床的的控制的制作与修订简化成像更换标准电子元件一样简单。

突出优点是：1.各个模块内根据控制要求把数控机床需要完成的控制任务划分为几个较小功能程序，然后对每个功能程序分别进行模块封装，这样各模块相对独立、功能单一，电路连接后具有清晰的流向程序结构，不仅获得了较高的控制质量，同时大大降低了编程难度，避免了重复劳动。

2.将控制逻辑封装成模块使得机床整体控制逻辑结构良好，具有很好的易懂性，易于后期的维护。这种模块设置对输出数据具有保护作用，模块之间通过中间变量传递数据，各自的点号都被良好地封装到了各自的模块中。比如，输出到设备的点号只通过输出信号映射模块来进行操作，这样大大提高了设备的安全性，可以防止因为控制逻辑混乱造成的误动作。封装的模块具有良好的可移植性，只要由设计者稍加修改，就可以应用到同类型的控制中。

3.在将控制逻辑封装成模块的机床上，利用辅助功能选择模块可以快捷的实现某一项功能的选择与启动，同时也可以完成相同功能由于结构和配置所造成的控制逻辑有差别的模块单元选择，节省了控制逻辑的制作与调试的时间。

附图说明

图1是本实用新型的在数控机床控制系统中的封装模块结构电路连接示意图；

图2是各模块通过数据总线及电源总线与数控系统PLC处理器和电源的连接关系示意图；

图3是机床功能参数数量核对模块(1)封装结构控制逻辑示意图；

图4是输入信号映射模块(4)封装结构控制逻辑示意图；

图5是本设计机床控制系统中的封装模块结构连接关系示意图。

具体实施方案示例

应用于数控机床控制系统的模块结构，是以带有两个液压站(Z轴平衡液压站和松/夹刀控制液压站)的数控机床为简单示例来说明本实用新型的具体应用过程。在本示例中所有模块中的控制逻辑及应用都是基于目前数控机床通用配置的西门子840D数控系统编制的。