一种可扩展io的电子凸轮控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种可扩展IO的电子凸轮控制系统，其包括信号采集单元、控制输出单元、凸轮控制单元、IO扩展单元和人机交互单元；信号采集单元包括吨位仪、旋转控制器，控制输出单元包括离合器、凸轮驱动机构，凸轮驱动机构与凸轮之间通过离合器连接；凸轮控制单元包括主控制器；IO扩展单元包括输入扩展模块和输出扩展模块，输入扩展模块和输出扩展模块分别通过高速总线连接主控制器；主控制器连接旋转变压器以获取位置信号，连接吨位仪以获取吨位信号；主控制器控制离合器的吸合或分离从而控制凸轮驱动机构带动凸轮运动；人机交互单元通过RS485连接主控制器。本实用新型IO端口可扩展，方便柔性化编程，以提高凸轮运动控制的可靠性。
【专利说明】—种可扩展丨0的电子凸轮控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械加工计算机自动控制领域中，机械压力机的电子凸轮控制技术，特别是一种可扩展IO的电子凸轮控制系统。
【背景技术】
[0002]传统的电子凸轮是由主控芯片、角度采集模块和固定输入输出端口组成，在现场使用中具有输入输出端口不可扩展，缺乏柔性化编程的缺点。同时操作复杂，缺少友好的人机界面，不能满足冲压生产的高效、安全的要求。因此亟待一种专门针对机械压力机的可扩展IO的电子凸轮控制系统。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的为，针对现有技术的缺陷提供一种可扩展IO的电子凸轮控制系统。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案具体为:
[0005]一种可扩展IO的电子凸轮控制系统，包括信号采集单元、控制输出单元、凸轮控制单元、IO扩展单元和人机交互单元；信号采集单元包括吨位仪、旋转控制器，控制输出单元包括离合器、凸轮驱动机构，凸轮驱动机构与凸轮之间通过离合器连接；
[0006]凸轮控制单元包括主控制器；10扩展单元包括输入扩展模块和输出扩展模块，其中输入扩展模块的输出端通过高速总线连接主控制器的输入端口，输出扩展模块的输入端通过高速总线连接主控制器的输出端口 ；主控制器的输入端口还包括连接旋转变压器输出端的位置信号输入端，和连接吨位仪输出端的吨位信号输入端；主控制器的输出端口还包括连接离合器的运动控制信号输出端；人机交互单元通过RS485连接主控制器。
[0007]本实用新型中，主控制器通过吨位仪、旋转控制器等采集凸轮位置及其它相关信号，并根据采集到的信号控制离合器的吸合与分离，从而实现对机床加工工作的控制。IO扩展单元中，输入扩展模块和输出扩展模块可用于连接主控制器与除吨位仪、旋转控制器外的其它功能模块，如对应安装于电子凸轮工作环境中不同位置的各种传感器模块等，主控制器参考这些信号有助于实现对电子凸轮更为精确可靠的控制。
[0008]本实用新型的IO扩展单元中，输入扩展模块可采用现有的光耦隔离输入电路，负责外部扩展模块接入信号的实时采集并上传给主控制器；输出扩展模块可采用现有的光耦隔离输出电路，负责实时响应主控制器的命令并且实时刷新与外部扩展模块连接端的状态。每个输入扩展模块、输出扩展模块都各有一个不同的ID号,系统上电前通过拨码开关设置，可实现主控制器在上电时执行对各输入扩展模块和输出扩展模块的检测。
[0009]本实用新型所述主控制器采用现有的STM32F205ZX芯片，选择其系统时钟为120MHz，设置系统的控制周期为1ms。主控模块可在Ims控制周期内完成输入模块的端口状态采集、控制输出模块的端口状态输出、角度采集、模拟量输入采集、机床的运动控制、报警、凸轮输出、模具监控、吨位检测等。同时主控制器完成通过RS485与人机交互单元的数据交互、参数的存储、IO端口功能可配置、系统诊断、系统上电组网、掉电数据存储和程序管理。
[0010]进一步的，本实用新型中连接IO扩展单元与主控制器的高速总线形式为RS485串口连接，具有抗噪声干扰性能较好，传输速率较高的优点。此外也可采用CAN总线形式。
[0011]此外，还包括控制器周边电路，控制器周边电路包括分别连接主控制器输出端口的电源状态指示电路和通讯状态指示电路，电源状态指示电路和通讯状态指示电路中分别设有led指示灯，可用于向现场工作人员指示系统的工作状态。
[0012]本实用新型的有益效果为，人机交互界面与主控制器采用RS485主从方式进行通讯，使得人机交互界面成为用户与凸轮控制系统交互的窗口，可以轻松实现参数设置、状态显示以及报警显示等。用户可通过人机交互界面向主控制器输入系统参数，保证凸轮控制的可靠性。同时可利用现有软件技术对本实用新型凸轮控制单元的主控制器操作系统划分前后台任务，将实时性要求高的任务放到前台执行，数据处理等任务放到后台执行。主控制器对外部角度、电压、IO信号进行采集，实现电子凸轮、吨位检测、报警输出等功能。IO扩展单元通过高速总线将对应信号模块的信号状态定期上报到凸轮控制单元中，主控制可根据不同IO状态进行凸轮的运动控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1所示为本实用新型系统结构示意框图。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图和具体实施例进一步描述。
[0015]如图1所示，本实用新型的一种具体实施例为:可扩展IO的电子凸轮控制系统，包括信号采集单元、控制输出单元、凸轮控制单元、IO扩展单元I和人机交互单元；信号采集单元包括吨位仪、旋转控制器，控制输出单元包括离合器、凸轮驱动机构，凸轮驱动机构与凸轮之间通过离合器连接；凸轮控制单元包括主控制器；10扩展单元I包括输入扩展模块和输出扩展模块，其中输入扩展模块的输出端通过高速总线连接主控制器的输入端口，输出扩展模块的输入端通过高速总线连接主控制器的输出端口 ；主控制器的输入端口还包括连接旋转变压器输出端的位置信号输入端，和连接吨位仪输出端的吨位信号输入端；主控制器的输出端口还包括连接离合器的运动控制信号输出端；人机交互单元通过RS485连接主控制器。
[0016]本实用新型中，主控制器通过吨位仪、旋转控制器等采集凸轮位置及其它相关信号，并根据采集到的信号控制离合器的吸合与分离，从而实现对机床加工工作的控制。IO扩展单元中，输入扩展模块和输出扩展模块可用于连接主控制器与除吨位仪、旋转控制器外的其它功能模块，如对应安装于电子凸轮工作环境中不同位置的各种传感器模块等，主控制器参考这些信号有助于实现对电子凸轮更为精确可靠的控制。
[0017]图1所示的实施例中，凸轮控制单元中，主控制器采用现有的STM32F205ZX芯片，选择其系统时钟为120MHz，设置系统的控制周期为1ms。主控模块可在Ims控制周期内完成输入模块的端口状态采集、控制输出模块的端口状态输出、角度采集、模拟量输入采集、机床的运动控制、报警、凸轮输出、模具监控、吨位检测等。同时主控制器完成通过RS485与人机交互单元的数据交互、参数的存储、IO端口功能可配置、系统诊断、系统上电组网、掉电数据存储和程序管理。
[0018]IO扩展单元中，光耦隔离输入、输出电路分别设置有20路:光耦隔离输入电路负责外部扩展模块接入端信号状态的实时采集并上传给主控制器，光耦隔离输出电路实时响应主控制器的命令并且实时刷新与外部扩展模块连接端信号的状态。每个光耦隔离输入、输出电路都各有一个不同的ID号，系统上电前通过拨码开关设置，可实现主控制器在上电时执行对各光耦隔离输入、输出模块的检测。主控制器的输入端口包含I路连接旋转变压器的信号输入端口，2路连接吨位仪的信号输入端口，以及连接人机交互单元的RS485通信端口。
[0019]本实用新型中连接IO扩展单元与主控制器的高速总线形式为RS485串口连接，具有抗噪声干扰性能较好，传输速率较高的优点。本实用新型所设置的电源状态指示电路和通讯状态指示电路皆可利用现有硬件电路技术实现，电源状态指示电路和通讯状态指示电路中分别设有led指示灯，在主控制器的控制下，LED指示灯可向现场工作人员指示系统的工作状态。
[0020]本实用新型的人机交互界面与主控制器采用RS485主从方式进行通讯，使得人机交互界面成为用户与凸轮控制系统交互的窗口，可以轻松实现参数设置、状态显示以及报警显示等。用户可通过人机交互界面向主控制器输入系统参数，保证凸轮控制的可靠性。此外可利用现有软件技术对本实用新型凸轮控制单元的主控制器操作系统划分前后台任务，将实时性要求高的任务放到前台执行，数据处理等任务放到后台执行。主控制器对外部角度、电压、IO信号进行采集，实现电子凸轮、吨位检测、报警输出等功能。IO扩展单元通过高速总线将对应信号模块的信号状态定期上报到凸轮控制单元中，主控制根据不同IO状态进行凸轮的运动控制。
【权利要求】
1.一种可扩展IO的电子凸轮控制系统，其特征是，包括信号采集单元、控制输出单元、凸轮控制单元、IO扩展单元和人机交互单元；信号采集单元包括吨位仪、旋转控制器，控制输出单元包括离合器、凸轮驱动机构，凸轮驱动机构与凸轮之间通过离合器连接； 凸轮控制单元包括主控制器；IO扩展单元包括输入扩展模块和输出扩展模块，其中输入扩展模块的输出端通过高速总线连接主控制器的输入端口，输出扩展模块的输入端通过高速总线连接主控制器的输出端口 ；主控制器的输入端口还包括连接旋转变压器输出端的位置信号输入端，和连接吨位仪输出端的吨位信号输入端；主控制器的输出端口还包括连接离合器的运动控制信号输出端；人机交互单元通过RS485连接主控制器。
2.根据权利要求1所述的可扩展IO的电子凸轮控制系统，其特征是，还包括控制器周边电路，控制器周边电路包括分别连接主控制器输出端口的电源状态指示电路和通讯状态指示电路，电源状态指示电路和通讯状态指示电路中分别设有led指示灯。
3.根据权利要求1或2所述的可扩展IO的电子凸轮控制系统，其特征是，主控制器采用 STM32F205ZX 芯片。
4.根据权利要求1或2所述的可扩展IO的电子凸轮控制系统，其特征是，连接IO扩展单元与主控制器的高速总线形式为RS485串口连接。
【文档编号】G05B19/042GK203732922SQ201420043932
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】冯雪峰, 赵敬毅, 李光泉, 徐林飞, 申相敏, 周爱林 申请人:南京埃斯顿自动化股份有限公司