用于数控设备的一体式数控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于数控设备的数控系统，具体涉及用于数控设备的一体式数控系统。
【背景技术】
[0002]传统的用于数控设备的数控系统包括控制单元、驱动单元、和电源单元。控制单元是数控系统的核心，负责人机交互并发出控制指令。驱动单元控制数控系统的位置执行机构电机，一般根据电机类型分为步进驱动器或伺服驱动器，其接收控制单元发出的控制指令，驱动电机动作，将数控设备的加工执行装置送到指定位置。电源单元负责将输入的220V或380V的交流工业用电转换成数控系统中各单元所需的电压。数控设备的加工执行装置根据数控系统发出的指令完成对待加工工件的加工，数控设备的加工执行装置可以是电主轴、激光器等。此外，数控系统还可以包括保护单元，其对数控系统和数控设备提供安全保障，例如为空气开关、防雷模块等。数控系统的各个单元为独立单元，一般由不同的生产厂商提供，数控系统的各单元彼此之间通过大量的线缆连接起来。这些会导致以下问题:
[0003]一、数控设备生产商在进行数控系统集成时，使用不同厂商生产的数控系统的各单元，各个单元之间如果配合不好，不仅不能够发挥数控系统的最佳性能，还会导致数控系统工作不稳定；
[0004]二、数控设备生产商在进行数控系统集成时，需要使用大量各种规格的线缆以用于数控系统各单元彼此之间的连接，这既增加了系统成本，又增加了操作人员的工作量，同时对操作人员的技能有较高要求；
[0005]三、数控系统出现故障时，从复杂的连接线缆当中定位故障点需要花费维护人员大量的时间，并且需要维护人员具有丰富的经验，而且，对数控系统各单元进行维修更换时，需要拆卸连接在其上的连接线缆，这不仅容易损坏线缆也容易导致安装错误；
[0006]四、大量的连接线缆的存在使数控设备的控制柜内显得复杂，且占用较多空间。
【发明内容】
[0007]鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种一体式数控系统，以简化数控系统的集成难度、节省人工布线、缩短定位故障点所需的时间、使数控设备的控制柜内更简洁和美观。
[0008]根据本发明的一方面，提供一种用于数控设备的数控系统，包括具有人机交互功能的人机界面和控制单元，其中，控制单元包括:控制模块，其根据待加工工件的加工程序产生并发出控制指令；驱动模块，其根据来自控制模块的控制指令来驱动数控设备的加工执行装置，以对待加工工件进行加工；电源模块，其将输入的工业用电转换为数控系统中所需的电压，其特征在于，控制单元的各模块集成在同一电路板上，并通过电路板布线实现各模块之间的信号连接。
[0009]利用上述配置的数控系统，数控系统中控制单元的各模块之间没有任何外部连线，从而简化了数控系统的集成难度，节省了人工布线，缩短了定位故障点所需的时间，使数控设备的控制柜内更简洁和美观。
[0010]优选地，所述控制单元有数控设备接口，用于与数控设备进行信号连接。
[0011]优选地，使用屏蔽罩来保护控制模块，以降低其它模块对其的影响。
[0012]利用上述配置的数控系统，可以降低其它模块对控制模块的例如空间磁场干扰坐寸O
[0013]优选地，在电路板布线中通过隔离器件将低电压控制信号线路与高电压大功率信号线路完全隔离，以避免信号干扰。
[0014]利用上述配置的数控系统，可以避免信号在传输线路中的相互干扰。
[0015]优选地，电路板布线包括NBus总线，NBus总线包括多路直选输入线路和一路串行总线。
[0016]优选地,控制单元的各模块都具有状态检测元件或状态指示元件,各状态检测元件所检测到的状态或各状态指示元件所指示的状态(例如，故障状态)被分类为不同响应级别，以利用不同响应级别的中断请求分别通过不同的直选输入线路通知控制模块，控制模块根据所接收到的中断请求的响应级别通过串行总线来查询各模块的状态，并执行响应(例如，关闭电源)。
[0017]优选地，将数控设备的状态检测装置所检测到的状态或状态指示装置所指示的状态分类为不同响应级别，以利用不同响应级别的中断请求分别通过不同的直选输入线路通知控制模块，控制模块根据所接收到的中断请求的响应级别通过串行总线来查询数控设备的状态，并执行响应(例如，向数控设备的开关装置等发送控制指令)。
[0018]利用上述配置的数控系统，控制模块无须轮询各模块及数控设备的状态，减轻了控制模块的处理负担。此外，将各模块及数控设备的状态分成不同响应级别，可以有效地控制事件通知控制模块的时机，保证了事件响应的实时性。同时，各模块的状态指示元件使得可以方便地在线观察各模块的状态。
[0019]优选地，电路板布线中的NBus总线具有外部扩展接口，用于数控系统的单元扩展。
[0020]上述配置的数控系统具有增强的可扩展性，当数控系统需要扩展单元时，新单元直接与NBus总线的外部扩展接口连接即可。
[0021 ] 优选地，人机界面与控制单元彼此分离，所述控制单元上布置有人机界面接口，人机界面与控制单元彼此通过人机界面接口进行信号连接。
[0022]上述配置的数控系统使低实时性要求的人机交互任务与高实时性要求的控制任务分离，提高了控制单元的实时性与可靠性，并且方便数控设备生产商定制不同风格的人机界面。
[0023]优选地，人机界面为手持式设备，包括:急停开关，用于在紧急情况下切断数控设备的电源；触摸屏，用于接受用户输入以及显示数控系统和数控设备的状态。
[0024]优选地，人机界面为USB主设备或USB从设备，其与USB从设备(例如，U盘)连接以从USB从设备中读取加工程序，与USB主设备(例如，个人计算机)连接以通过USB主设备对数控系统和数控设备进行调试和状态诊断。
【附图说明】
[0025]结合以下附图来详细描述本发明的示例实施例，附图中:
[0026]图1示出了根据本发明的示例实施例的数控系统的结构框图；
[0027]图2示出了根据本发明的示例实施例的数控系统的信号框图；
[0028]图3示出了根据本发明的示例实施例的NBus总线中的直选输入线路的示例；
【具体实施方式】
[0029]图1示出了根据本发明的示例实施例的数控系统的结构框图。
[0030]图2示出了示出了根据本发明的示例实施例的数控系统的信号框图。
[0031]如图1所示，数控系统包括人机界面和控制单元，人机界面和控制单元为彼此分离的两大部分。人机界面与控制单元之间可以通过ModBus总线、VGA总线、或LVDS总线等数据总线进行信号连接。
[0032]人机界面具有人机交互功能，包括信息的输入和输出。如图1所示，人机界面可以包括急停开关和触摸屏，急停开关用于在紧急情况下切断数控设备的电源，触摸屏用于接受用户的输入以及显示数控系统和数控设备的状态。作为替换，人机界面可以包括按键和显示屏来代替触摸屏，按键用于接受用户的输入，显示屏用于显示数控系统和数控设备的状态。例如，人机界面可以为手持式设备，其可以通过弹簧电缆与控制单元连接，可以通过安装在数控设备的控制柜上的卡座固定，也可以被取下，以方便操作人员在近距离观察待加工工件的同时执行操控。此外，人机界面可以为USB主设备或USB从设备，其可以与USB从设备(例如，U盘)连接以从USB从设备中读取加工程序并将其导入控制单元，也可以与USB主设备(例如，个人计算机)连接以通过USB主设备上的软件对数控系统和数控设备进行调试和状态诊断。
[0033]控制单元进一步包括控制模块、驱动模块和电源模块三大功能模块。控制模块根据待加工工件的加工程序产生并发出控制指令。驱动模块根据来自控制模块的控制指令来驱动数控设备的加工执行装置，以对待加工工件进行加工。电源模块将输入的工业用电转换为数控系统中所需的电压。
[0034]控制单元的各模块集成在同一电路板上，并通过电路板布线实现各模块之间的信号连接。该示例实施例中，电路板布线包括NBus总线(如图2所示),NBus总线包括多路直选输入线路和一路串行总线(例如，RS485、CAN总线等)。直选输入线路的作用是通过中断请求通知控制模块有中断事件产生，要求控制模块查询并响应。多路直选输入线路分别对应于不同响应级别的中断请求。例如，控制单元的各模块可以具有状态检测/指示元件。控制单元中各模块的状态检测/指示元件所检测/指示的状态、以及数控设备的状态检测/指示装置所检测/指示的状态被分类为不同响应级别，以利用不同响应级别的中断请求