[实用新型]一种支持在线组态的数控车床专用控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数控车床专用控制系统，尤其与一种支持在线组态的数控车床专用控制系统有关。

背景技术

数控机床产业作为现代工业基石的，是工业经济发展过程中无论如何都不能绕过一个关键性问题，我国数控机床产业由于先天不足，仍然较为落后，中高端机床项目发展上一直落后于国外主流水准，正处于一个追赶的过程当中。

我国的数控机床技术现在目前最多只能做到五轴联动，而且五轴联动的控制效果也不是很好，五轴以上几乎是全部进口，并且在多点联动的技术上也和国外技术水准存在非常大的差距，国产高档数控机床、国产核心功能部件在国内市场的占有率非常低。

目前数控车床控制器主要有两种类型，一种是采用通用PLC作为控制器，该种类型控制器技术较为成熟，控制器稳定性好，在各个领域都有大量的应用，而且编程简单，程序可读性强，但是作为一种通用控制器，其控制精度和功能上会有一些缺陷，而且对于大型装备制造企业，PLC控制器价格昂贵，如果批量用于该类型控制器将会大大提高生产成本。

另一种是采用专用控制器，但目前国内在这个方面的研究还处于起步阶段，目前市场上控制器的设计和机械系统的开发是分离的，控制器程序可重用性差，开发效率低，控制程序烧写到控制器中以后不可更改，这都降低了系统的可扩展性。

       传统加工设备控制系统大都采用开关电源进行供电，实现交直流的转换，但是普通开关电源稳定性较差，有很大的电压值波动，有时甚至会对系统造成损害。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种支持在线组态的数控车床专用控制系统，以多片嵌入式芯片为控制核心，以此为基础配备其他外围器件，构成多CPU控制器，采用该控制器可以解决目前数控车床控制系统存在的控制精度、功能和价格方面存在的缺陷问题，可实现多路伺服电机高精度控制。

为达到上述目标，本实用新型采用的技术方案如下：一种支持在线组态的数控车床专用控制系统，包括多CPU控制器模块、I/O模块、通信接口模块、电源模块和人机交互模块。电源模块和其他各模块相连，给其他几个模块供电，人机交互模块实现人机信息交互，多CPU控制器模块（1）通过通信接口模块（2）与人机交互模块（3）进行数据交互，I/O模块用于实现多CPU控制器模块和机器上的控制接口间的信号中继，起到隔离作用。

多CPU控制器模块采用多个SOC处理器作为控制器核心部件，各SOC处理器可独立输出PWM，实现多轴联动。多CPU控制器模块中的每片CPU通过SPI总线与通信接口模块进行通信，通信接口模块通过RS232和人机交互模块进行通信。

人机交互模块支持在线组态技术，用户可以根据需要选择显示内容和方式，在不退出系统运行状态的情况下可以直接进入组态环境修改组态，使修改后的组态直接生效，而且使用者在生成适合自己需要的应用程序时不需要修改软件程序的源代码。这为软件开发带来了极大的便利。

I/O模块作为信号中继部件，用于实现多CPU控制器模块与外界机器控制信号之间的信号中继，该部件采用了光耦隔离，提高了系统的安全性。

    通信接口模块在转发文本显示器的数据时，同时让SPI总线中的片选信号有效，使得多CPU控制器模块中的多片CPU能同时收到数据；同时，采用定时方式对多CPU控制器模块中的多片CPU进行轮询，然后对数据进行打包再转发发给人机交互模块；

电源模块，实现了220V交流电到+5V直流电的转换，在转换电路中增加了稳压隔离电路，提高了电源的稳定性。

本实用新型的有益效果是：

１、由于采用了多CPU控制器模块作为核心控制，可以大大提高系统的控制精度，同时现在的CPU价格不高，整个控制系统的造价会比相同性能的PLC控制器低很多。

２、通过通信接口模块来转发数据，可以实现数据交互的高度并行，提升控制的精度。

３、人机交互模块可以直观显示系统运行状态，并可以在线设置控制器运行参数，可以在线更改控制器系统组态，从而可以在运行状态调整系统的功能，大大提高了系统的智能化水平。

４、整个系统采用了I/O模块来传递控制器和机器间的控制信号，使得控制单元与外界环境进行隔离，同时也提高了所传输信号的质量，使得系统在复杂生产加工环境下可以可靠稳定的运行。