[发明专利]一种数控机床实验教学装置

权利要求书

1.一种数控机床实验教学装置，其特征在于：包括主控模块、运动控制模块、ADC输入模块、DAC输出模块、正交脉冲计数模块、工业现场通讯模块、通用输入输出模块，其中：

主控模块采用型号为TMS320F28377D的DSP，该DSP具有两个进程间通信的核心板CPU1和核心板CPU2；

运动控制模块由电平转换芯片和光电耦合器构成，电平转换芯片输入端与主控模块中核心板CPU1的PWM引脚连接，电平转换芯片输出端通过光电耦合器与数控机床的X/Y/Z进给轴伺服电机的驱动器连接，X/Y/Z进给轴伺服电机是数控机床的伺服电机；

ADC输入模块由运算放大电路构成，ADC输入模块的输出端连接主控模块中核心板CPU1的ADC转换引脚，ADC输入模块的输入端连接一个安装在X/Y/Z进给轴工作台上的位移传感器，该位移传感器采集X/Y/Z进给轴位移，由运算放大电路构成的ADC输入模块将位移传感器信号转换后送入CPU1的ADC转换引脚；

DAC输出模块由运算放大电路构成，DAC模块的输入端连接主控模块中核心板CPU1的ADC转换引脚，DAC模块的输出端连接数控机床主轴伺服电机变频器的控制端，由运算放大电路构成的DAC输出模块将核心板CPU1的ADC转换引脚的电压转换成数控机床主轴伺服电机变频器所需电压；

正交脉冲计数模块由四路差分线性接收器构成，正交脉冲计数模块的输入端连接数控机床中主轴伺服电机上安装的光电脉冲编码器的A相、B相引脚，正交脉冲计数模块的输出端通过自带的电平转换芯片连接核心板CPU1的EQEP引脚；

工业现场通讯模块由RS485总线模块构成，主控模块中CPU2的SCI引脚通过工业现场通讯模块与上位机的通信接口连接；

通用输入输出模块由NPN达林顿晶体管阵列和两个光电耦合器构成，其中主控模块中CPU1的GPIO输入引脚通过光电耦合器与按钮连接，主控模块中CPU1的GPIO输出引脚与另一个光电耦合器输入端连接，光电耦合器输出端通过NPN达林顿晶体管阵列与指示灯连接；

主控模块中核心板CPU1利用上位机CCS集成开发环境编写C语言代码通过运动控制模块对X/Y/Z进给轴伺服电机进行插补控制，利用DAC模块对数控机床的主轴伺服电机进行模拟量控制，利用ADC模块对位移传感器输入的模拟信号通过上位机CCS集成开发环境进行在线检测，利用正交脉冲计数模块通过上位机CCS集成开发环境对主轴伺服电机转速进行在线检测，利用通用输入输出模块实现外部按钮对外部指示灯的控制，利用工业现场通讯模块通过RS485总线模块实现上位机与主控模块之间的信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床实验教学装置，其特征在于：主控模块中核心板CPU2利用基于MODBUS协议的改进协议,其数据结构表如下：

表1数据结构表

A	B	C	D
01	00	--	--
02	01	--	--
03	02	--	--
04	03	--	--

表1中，A表示功能码其中01表示数控机床X进给轴伺服电机驱动的正向移动，02表示数控机床X进给轴伺服电机驱动的负向移动，03表示数控机床Y进给轴伺服电机驱动的正向移动，04表示数控机床Y进给轴伺服电机驱动的负向移动，B表示数据地址00表示数据地址为1,01表示数据地址为2，以此类推，C表示需要发送的脉冲数，D表示CRC校验码。