专利名称：开放式数控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数控系统领域，特别是涉及一种开放式数控系统。
背景技术：
一套完整的机床数控系统由数控装置(NC)、驱动系统和检测装置等几大硬件构成，其中主要控制和传动部分是数控装置和伺服系统。传统伺服系统只接收模拟信号，因此需要数控装置(NC)输出模拟控制信号。而真正基于PC机的数控装置，即CNC(Computerized Numerical Control)的控制功能是由软件来实现的，CNC直接输出的是数字信号，为了能向伺服系统输出模拟量信号，还需要在PC机上额外开发D/A转换接口。随着微电子技术和计算机技术的发展，现代伺服系统逐渐转向数字化，数字化伺服系统的CPU也只能接收数字信号，因此这种数字伺服系统还需要再经过一次A/D转换才能接收CNC的控制信号，不仅增加了数控系统的硬件接口，另一方面，由于经过了 D/A和A/D两次转换，使CNC的位置环调节器输出的实时指令数据在传输到伺服系统时产生误差，会影响电机的控制性能，难于实现实时高精度加工控制。另外，模拟量电压容易受到干扰，造成刀具移动速度产生波动，工件的加工表面不光滑。目前在数控系统中实现直接数字控制的方法主要是现场总线控制，但是基于现场总线的数控系统同样需要在CNC上开发通信板卡，这些板卡须插入CNC的标准ISA/PCI插槽内，但ISA/PCI总线接口复杂，驱动程序、硬件接口开发难度大，开发成本较高，开发周期也较长。同时还需要伺服系统提供相应的现场总线接口。而且市场上多种现场总线并存， 不同类型现场总线之间不能相互通信，很难满足开放性数控系统的要求。同时，传统的数控机床无法与外界进行有效通信，无法满足生产制造日益网络化、 信息化要求，且不便于管理，一旦发生故障，需要到现场进行诊断和维护，费时费力。特别是对于分布在不同地点的数控机床，其加工状态以及机床状态的监控则需要消耗大量的人力，若不能及时预知维修，则存在一定的故障隐患。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种响应速度快、可靠性高、灵活性好，能够更好的满足机械加工中的更高要求，提高数控机床使用安全和效率的开放式数控系统。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种开放式数控系统， 包括CNC、可编程逻辑器件及远程监控模块，所述CNC与远程监控模块连接，CNC通过USB2.0 收发器与可编程逻辑器件连接，所述可编程逻辑器件上设置有编码器信号输入接口、电流信号接口、功率驱动接口。在本发明一个较佳实施例中，所述远程监控模块包括依次相连的工业计算机、网卡、微型处理器及PCI控制卡。在本发明一个较佳实施例中，所述可编程逻辑器件上还设置有模拟量输入接口及模拟量输出接口。
在本发明一个较佳实施例中，所述可编程逻辑器件上还设置有步进电机接口。本发明的有益效果是
一、本发明开放式数控系统通过USB2.0收发器实现CNC与可编程逻辑器件之间的通信，实现了纯数字控制，完全避免了现有数控系统中在PC机中的标准ISA/PCI插槽内插接数据转换卡、以及控制数据在传输过程中需要经过两次A/D和D/A转换而产生的误差的问题，使机床数控系统的响应速度更快、可靠性更高，能够更好地满足机械加工中的更高需求；
二、采用可编程逻辑器件作为核心器件，在可编程逻辑器件中可以集成、固化多种伺服控制核，实现控制的灵活性，还可以根据USB2. 0收发器接收到的CNC发送的控制命令，实现灵活的智能化控制；
三、通过增设远程监控模块，融合了数控技术和网络技术，实现数控系统与外界的通信功能，通过数控系统远程监控模块，可以把分布在不同地点的数控机床通过网络连接起来， 并通过监控终端实现对数控机床状态实时监控，及时了解各数控机床生产加工过程以及机床状态，实现预知维修，及早发现故障隐患，当发现故障时，可通过远程诊断系统在千里之外进行诊断和维护，把损失降到最低，提高数控机床使用安全和效率。
图1是本发明开放式数控系统一较佳实施例的立体结构示意附图中各部件的标记如下1、CNC，2、可编程逻辑器件，3、远程监控模块，4、USB2. 0收发器，5、编码器信号输入接口，6、电流信号接口，7、功率驱动接口，8、模拟量输入接口，9、模拟量输出接口，10、步进电机接口。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。如图1所示，本发明实施例包括
一种开放式数控系统，包括CNCl、可编程逻辑器件2及远程监控模块3，所述CNCl与远程监控模块3连接，CNCl通过USB2. 0收发器4与可编程逻辑器件2连接，所述可编程逻辑器件2上设置有编码器信号输入接口 5、电流信号接口 6、功率驱动接口 7。所述可编程逻辑器件2中固化有用于和USB2. 0收发器4之间进行数据传送、并进行数据的串/并转换的USB通信控制模块，用于根据USB通信控制器发出的控制信号对外部功率装置进行伺服控制的伺服控制模块，用于接收编码器信号输入接口 5发送的编码器输出信号并分别转换成位置信号和速度信号传递给USB通信控制器和伺服控制器的编码器信号输入控制模块，用于对电流信号接口发送的信号进行数字滤波和电流测量的电流检测控制模块。所述可编程逻辑器件2中固化的伺服控制模块能够集成通用性比较强的现有各种伺服控制芯核，例如它可以集成矢量控制器、力矩控制器、电流调解器、速度调节器、 SVPWM调解器等中的一种或者几种，以达到满足不同类型的数控机床运动控制需求。该开放式数控系统采用了功能强大的可编程逻辑器件2，并在该芯片上固化了 USB通信控制器和伺服控制器，在应用的时候，CNCl通过USB2. 0收发器2发送包括位置控制命令在内的各种控制命令给可编程逻辑器件2，可编程逻辑器件2分别通过电流信号接口 6和编码器信号输入接口 5获得电流和速度反馈信号，根据这些信号向功率驱动接口 7 发送驱动控制信号实现相应的闭环控制。所述远程监控模块3包括依次相连的工业计算机、网卡、微型处理器及PCI控制卡，远程监控模块3监听外部请求，若接受到监控指令，即进行解码，并将解码后的监控指令传递给CNC1，CNCl收到监控申请后，执行命令，并读取相关信息，并将信息反馈给远程监控模块3，远程监控模块3将反馈信息进行编码，并发送给工业计算机。所述可编程逻辑器件2上还设置有模拟量输入接口 8及模拟量输出接口 9，能够将外部输入的模拟信号转换成数字信号。所述可编程逻辑器件2上还设置有步进电机接口 10，可以对步进电机进行控制。本发明具有如下优点
一、本发明开放式数控系统通过USB2.0收发器4实现CNCl与可编程逻辑器件2之间的通信，实现了纯数字控制，完全避免了现有数控系统中在PC机中的标准ISA/PCI插槽内插接数据转换卡、以及控制数据在传输过程中需要经过两次A/D和D/A转换而产生的误差的问题，使机床数控系统的响应速度更快、可靠性更高，能够更好地满足机械加工中的更高需求；
二、采用可编程逻辑器件2作为核心器件，在可编程逻辑器件2中可以集成、固化多种伺服控制核，实现控制的灵活性，还可以根据USB2. 0收发器4接收到的CNCl发送的控制命令，实现灵活的智能化控制；
三、通过增设远程监控模块3，融合了数控技术和网络技术，实现数控系统与外界的通信功能，通过数控系统远程监控模块，可以把分布在不同地点的数控机床通过网络连接起来，并通过监控终端实现对数控机床状态实时监控，及时了解各数控机床生产加工过程以及机床状态，实现预知维修，及早发现故障隐患，当发现故障时，可通过远程诊断系统在千里之外进行诊断和维护，把损失降到最低，提高数控机床使用安全和效率。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种开放式数控系统，其特征在于包括CNC (1)、可编程逻辑器件(2)及远程监控模块(3)，所述CNC (1)与远程监控模块(3)连接，CNC (1)通过旧82.0收发器(4)与可编程逻辑器件(2)连接，所述可编程逻辑器件(2)上设置有编码器信号输入接口(5)、电流信号接口(6)、功率驱动接口(7)。
2.根据权利要求1所述的开放式数控系统，其特征在于所述远程监控模块(3)包括依次相连的工业计算机、网卡、微型处理器及PCI控制卡。
3.根据权利要求1所述的开放式数控系统，其特征在于所述可编程逻辑器件(2)上还设置有模拟量输入接口(8)及模拟量输出接口(9)。
4.根据权利要求1所述的开放式数控系统，其特征在于所述可编程逻辑器件(2)上还设置有步进电机接口(10)。
全文摘要
本发明公开了一种开放式数控系统，包括CNC、可编程逻辑器件及远程监控模块，所述CNC与远程监控模块连接，CNC通过USB2.0收发器与可编程逻辑器件连接，所述可编程逻辑器件上设置有编码器信号输入接口、电流信号接口、功率驱动接口。该开放式数控系统响应速度快、可靠性高、灵活性好，能够更好的满足机械加工中的更高要求，提高数控机床使用安全和效率。
文档编号G05B19/4093GK102426437SQ20111038112
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月26日 优先权日2011年11月26日
发明者袁方 申请人:江苏苏大天宫创业投资管理有限公司