一种基于Windows平台的开放式数控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于数控技术领域，具体涉及一种基于Windows平台的开放式数控系统。
【背景技术】
[0002]目前，传统数控系统的封闭模式已经难以满足新的加工制造任务，新加工的需求推动了数控系统从封闭模式向开放式结构的转变。开放式数控系统有模块化、标准化、可移植性、可重构、网络化等特点，能较好的满足客户的需求。国内在开放式数控系统的研究方面已经远远的落后于欧美等发达国家，研制有自主知识产权的开放式数控系统已经迫在眉睫。
【发明内容】
[0003]为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种基于Windows平台的开放式数控系统。
[0004]本实用新型是通过以下技术方案实现:
[0005]一种基于Windows平台的开放式数控系统，包括:Windows XP/7工控机、驱动装置、执行装置和辅助装置；所述Windows XP/7工控机、驱动装置、执行装置和辅助装置通过EtherCAT总线连接;所述工控机上连接着显示器;所述工控机控制驱动装置;所述驱动装置由伺服驱动器和主轴驱动器构成;所述驱动装置控制执行装置;所述执行装置由伺服电机和主轴电机组成;所述辅助装置是由控制面板、手轮、FX-40分线器和继电器模块组成;所述控制面板和手轮使操作人员可以方便的控制数控系统;所述FX-40分线器和继电器模块通过16位1/0数据排线连接到IX-320模块(EtherCAT数字1/0模块)；所述IX-320模块通过EtherCAT总线连接到DX-110A模块上(EtherCAT数控接口模块)；所述DX-110模块上通过EtherCAT总线连接到主轴驱动器上;所述主轴驱动器通过EtherCAT总线连接到伺服驱动器上；所述主轴驱动器驱动主轴电机，并接收主轴电机反馈信号；所述伺服驱动器通过EtherCAT总线连接到主控机上;所述伺服驱动器驱动伺服电机，并接收伺服电机反馈信号。
[0006]作为本实用新型的进一步优化方案，所述WindowsXP/7工控机中嵌入了IntervalZero公司的RTX实时软件。
[0007]作为本实用新型的进一步优化方案，所述Windows XP/7工控机通过EtherCAT总线技术进行整个系统的控制。
[0008]与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型使用软件运动控制技术替代了硬件运动控制技术，结构简单，降低了生产成本，可方便的进行二次开发，能满足不同的生产工艺要求，应用前景广泛。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的结构示意图。
[0010]图2是本实用新型的工控机扩展实时子系统的结构视图。
[0011]图中:1.Windows XP/7工控机；2、显示器；3、伺服驱动器；4、主轴驱动器;5、DX_110A模块;6、FX-40分线器;7、继电器模块;8、IX-320模块;9、手轮；10、控制面板；11、主轴电机；12、伺服电机。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述:
[00?3] 如图1所示，一种基于Windows平台的开放式数控系统，包括:Windows XP/7工控机1，所述Windows XP/7工控机1中嵌入了IntervalZero公司的RTX实时软件;所述RTX实时软件使得软件开放式数控系统可运行在Windows平台上由PC的CPU执行所有的实时伺服任务和CNC任务，包括:闭环控制、加减速、PLC和G代码执行、反馈回路、多轴插补、网络通信、文件管理、数据处理等功能;所述Windows XP/7工控机1的内核如图2所示，所述Windows XP/7主控机内的软件分为:Windows XP/7系统层，实时子系统层，以及两者之间的接口层动态链接库，其中主控机CPU给实时子系统层最高的优先级，WindowS XP/7系统层和实时子系统层之间有共享存储区(图2中未显示)，用于两层之间的数据交换和共享；所述实时子系统Windows XP/7系统层包含三个模块:PLC用户程序、数控系统应用程序和用户开发程序;所述PLC用户程序是用户编制PLC程序来控制软件数控系统实现特定功能的窗口；所述数控系统应用程序是控制软件数控系统人机交互界面(HMI);所述用户开发程序是用户进行软件数控系统二次开发的工具;所述实时子系统层包含三个模块:运动控制内核、PLC内核和运动解释器内核;所述运动控制内核负责实现伺服控制，例如:插补、速度控制、位置控制、误差补偿、NC路径的生成和PID控制等;所述运动控制内核的命令通过EtherCAT Driver驱动EtherCAT总线传送到数控系统的各个控件上，同时各个控件的反馈数据也是通过EtherCAT总线传回到工控机中；所述EtherCAT总线技术的采用结合在Windows平台上的软件运动控制技术使整个数控系统形成了“零硬件”的数控技术;所述PLC内核是软件数控系统中逻辑控制的处理中心，它的扫描周期为毫秒级，能够访问所有的1/0点；所述运动解释器内核是用来处理软件数控系统中的G代码的，可将整个G代码文件全部写入系统中；所述PLC内核和运动解释器内核可直接从HD(固态硬盘)中读入或写出数据;所述主控机上连接了显示器2，所述显示器可现软件数控系统的运行状况。
[0014]所述Windows XP/7工控机1通过EtherCAT总线把运动控制命令发送到伺服驱动器3上;所述伺服驱动器3驱动与其匹配的控制数控机床进给的伺服电机12，并接收所述伺服电机12的编码器反馈信号，同时，所述伺服驱动器3通过EtherCAT总线把反馈信号传递回Windows XP/7工控机1中；所述伺服驱动器3的右侧是主轴驱动器4，所述主轴驱动器4通过EtherCAT总线经过伺服驱动器3的网卡接口接收Windows XP/7工控机1的控制指令，所述主轴驱动器4驱动主轴电机11，并接收主轴电机11的反馈信号，同时，所述主轴驱动器4通过EtherCAT总线经过伺服驱动器3的网卡接口反馈信号到Windows XP/7工控机1中；所述主轴驱动器4的右侧是DX-110A模块5，所述DX-110A模块5通过EtherCAT总线经过主轴驱动器4的网卡接口和伺服驱动器3的网卡接口，接收Windows XP/7工控机1的控制指令，所述DX_110A模块5用于接收来自控制面板10的信号，同时，所述DX-110A模块5通过EtherCAT总线经过主轴驱动器4的网卡接口和伺服驱动器3的网卡接口反馈信号到Windows XP/7工控机1中；所述控制面板10主要用于操作人员操作数控系统和接收来自手轮9的信号，并把控制信号反馈到X-110A模块5中；所述手轮9用于调试数控机床时控制数控机床的进给;所述DX-110A模块5的右侧是IX-320模块8;所述IX-320模块8通过EtherCAT总线经过DX-110A模块5的网卡接口、主轴驱动器4的网卡接口和伺服驱动器3的网卡接口接收Windows XP/7工控机1的控制指令来控制FX-40分线器6和继电器模块7，同时，IX-320模块8接收来自FX-40分线器6和继电器模块7的信号并将信号通过EtherCAT总线经过DX-110A模块5(的网卡接口、主轴驱动器4的网卡接口和伺服驱动器3的网卡接口反馈到Windows XP/7工控机1中；所述继电器模块7用于数控系统辅助装置的控制;所述分线器FX-40分线器用于外部扩展1/0，为数控机床系统二次扩展提供了方便。
[0015]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种基于Windows平台的开放式数控系统，其特征在于它包括以下模块:WindowsXP/7工控机、驱动装置、执行装置和辅助装置，所述工控机上连接着显示器;所述工控机控制驱动装置;所述驱动装置由伺服驱动器和主轴驱动器构成;所述驱动装置控制执行装置；所述执行装置由伺服电机和主轴电机组成;所述辅助装置是由控制面板、手轮、FX-40分线器和继电器模块组成;所述控制面板和手轮使操作人员可以方便的控制数控系统;所述FX-40分线器和继电器模块通过16位I/O数据排线连接到IX-320模块;所述IX-320模块连接到DX-110A模块上;所述DX-110模块连接到主轴驱动器上;所述主轴驱动器连接到伺服驱动器上;所述主轴驱动器驱动主轴电机，并接收主轴电机反馈信号;所述伺服驱动器连接到主控机上;所述伺服驱动器驱动伺服电机，并接收伺服电机反馈信号。2.根据权利要求1所述的一种基于Windows平台的开放式数控系统，其特征在于:所述Windows XP/7工控机中嵌入了IntervalZero公司的RTX实时软件。3.根据权利要求1所述的一种基于Windows平台的开放式数控系统，其特征在于:所述Windows XP/7工控机1、驱动装置、执行装置和辅助装置整个数控系统采用EtherCAT总线通信，进一步简化了数控系统。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于Windows平台的开放式数控系统，所述一种基于Windows平台的开放式数控系统包括：Windows？XP/7工控机、驱动装置、执行装置和辅助装置；所述Windows？XP/7工控机运用软件实现了伺服运动的控制；所述Windows？XP/7工控机、驱动装置、执行装置和辅助装置通过EtherCAT总线连接；所述工控机上连接着显示器；所述工控机控制驱动装置；所述驱动装置由伺服驱动器和主轴驱动器构成；所述驱动装置控制执行装置；所述执行装置由伺服电机和主轴电机组成；所述辅助装置是由控制面板、手轮、FX-40分线器和继电器模块组成。本实用新型使用软件运动控制技术替代了硬件运动控制技术，结构简单，降低了生产成本，可方便的进行二次开发，能满足不同的生产工艺要求，应用前景广泛。
【IPC分类】G05B19/18
【公开号】CN205139680
【申请号】CN201520873072
【发明人】薛志安, 毕俊喜, 张亚强
【申请人】薛志安
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月5日