本实用新型涉及数控电火花加工技术领域，尤其涉及一种基于电火花打孔机的数控系统。
背景技术：
传统电火花数控系统，通常使用两个PC实现上下位机的结构，上位机运行人机界面(HMI，Human Machine Interface)，下位机运行计算机数字控制机床(CNC，Computer numerical control)。在下位机上，通过ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)或PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)接口扩展轴控制器、脉冲电源控制器和I/O模块。传统的电火花数控系统，不利于对系统进行扩展，抗干扰能力普遍较差，系统的响应速度通常较慢，效率低下。
随着数控加工技术的迅速发展，电火花加工技术朝着更深层次、更高水平的数控化方向快速发展。
因此，在引入高端的数控系统后，如何使数控电火花技术不断向精密化、自动化、智能化、高效化的方向发展，是当前亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种基于电火花打孔机的数控系统，具有提高电火花加工速度、加工精度及数控系统可靠性的显著效果。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于电火花打孔机的数控系统，包括：主站及通过EtherCAT总线与所述主站连接的各从站；所述主站包括设置于同一台工业计算机上的人机界面及计算机数控装置；所述从站包括轴控装置、脉冲电源装置及I/O控制装置；
所述人机界面，用于用户输入机床加工参数，并向所述计算机数控装置发送所述机床加工参数；
所述计算机数控装置，用于接收所述机床加工参数，并根据所述机床加工参数向所述各从站发送对应的操作指令；
所述轴控装置，用于接收对应的操作指令，并根据所述操作指令驱动机床的轴运动；
所述脉冲电源装置，用于接收对应的操作指令，并根据所述操作指令调整电源输出，以及设置机床加工放电时的电压值及电流值；
所述I/O装置，用于接收对应的操作指令，并根据所述操作指令对机床各I/O设备进行操作。
一实施例中，所述人机界面与所述计算机数控装置通过TCP/IP协议进行通信。
一实施例中，各所述从站均具有EtherCAT总线接口；
所述EtherCAT总线接口，用于接收所述主站的对应的操作指令，并发送解析后的所述操作指令，以及将接收到的对应的从站反馈信息发送到所述主站。
一实施例中，所述轴控装置还包括：轴控制模块及至少一个第一功率模块；
所述轴控制模块，用于接收对应的EtherCAT总线接口解析后的操作指令，并向对应的EtherCAT总线接口发送反馈信息，以及向各所述第一功率模块发送控制信号并调节各所述第一功率模块的电流；所述控制信号包括：使能信号、方向信号及步进脉冲信号；
所述第一功率模块，用于接收所述控制信号并输出机床加工所需的电压及电流，同时向所述轴控制模块发送反馈电流。
一实施例中，所述第一功率模块包括：电机驱动单元及A/D转换单元；
所述电机驱动单元，用于接收所述控制信号并驱动机床的电机运转；
所述A/D转换单元，用于将所述电机驱动模块的输出模拟信号转换为数字信号，并将所述数字信号发送给所述轴控制模块。
一实施例中，所述脉冲电源装置还包括：PWM控制模块、第二功率模块及A/D采集模块；
所述PWM控制模块，用于接收对应的EtherCAT总线接口解析后的操作指令，并向对应的EtherCAT总线接口发送反馈信息，以及向所述第二功率模块发送PWM信号及设置机床加工所需的电容值；
所述第二功率模块，用于接收并放大所述PWM控制模块的PWM信号，并向所述A/D采集模块输出机床加工所需的电压及电流；
所述A/D采集模块，用于采集所述第二功率模块放电状态的电压值，并对所述电压值进行滤波及转换，同时将转换后的所述电压值发送给所述PWM控制模块。
一实施例中，所述I/O装置还包括：IC驱动模块，用于接收对应的EtherCAT总线接口解析后的操作指令，将所述解析后的操作指令进行信号转换并发送给机床各I/O设备。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种基于电火花打孔机的数控系统，将人机界面及计算机数控装置设置于同一台工业计算机上，提高了系统的工作效率及稳定性，同时主站与从站之间通过EtherCAT总线连接利于对系统进行扩展的技术方案，提高了电火花打孔机的数控系统的抗干扰能力及响应速度，同时具有高效率、高精度、高稳定性以及智能化的显著效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型提供的一种基于电火花打孔机的数控系统的结构示意图；
图2是本实用新型一实施例中的轴控装置的结构示意图；
图3是本实用新型一实施例中的脉冲电源装置的结构示意图；
图4是本实用新型一实施例中的I/O控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、……等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本案。
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种基于电火花打孔机的数控系统，其结构示意图如图1所示，包括：主站1及通过EtherCAT总线8与主站1连接的各从站；主站1包括设置于同一台工业计算机上的人机界面3及计算机数控装置4；从站2包括轴控装置5、脉冲电源装置6及I/O控制装置7。
其中，以太网控制自动化技术(EtherCAT，Ether Control Automation Technology)是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统。EtherCAT总线拥有杰出的通讯性能，接线非常简单，并对其他协议开放。传统的现场总线系统已达到了极限，而EtherCAT总线则突破建立了新的技术标准——30us内可以更新1000个I/O数据，可选择双绞线或光线，并利用以太网和因特网技术实现垂直优化集成。使用EtherCA总线，可以用简单的线型拓扑结构替代昂贵的星型以太网拓扑结构，无需昂贵的基础组件。EtherCAT总线还可以使用传统的交换机连接方式，以集成其它的以太网设备。本申请中EtherCAT总线只需要价格低廉的标准以太网便可实现。
人机界面(HMI)3，用于用户输入机床加工参数，并向所述计算机数控装置发送所述机床加工参数。人机界面包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存储单元等，其中处理器的性能决定了HMI产品的性能高低，是HMI的核心单元。根据HMI的产品等级不同，处理器可分别选用8位、16位、32位的处理器。HMI可以为触摸屏、文本终端、平板电脑中的任一种。其中机床加工参数包括：用于控制轴控装置5的参数、用于控制脉冲电源装置6的参数以及用于控制I/O装置7的参数。
计算机数控装置(CNC)4，用于接收所述机床加工参数，并根据所述机床加工参数向所述各从站发送对应的操作指令。计算机数控装置4将接收的各控制参数转换为对应的操作指令，对应的发送到轴控装置5、脉冲电源装置6及I/O装置7。
轴控装置5，用于接收计算机数控装置4发送的操作轴控装置5的操作指令，轴控装置5根据该操作指令驱动机床的轴进行运动。轴控装置5可以为步进电机或者伺服电机，本实用新型不以此为限。
脉冲电源装置6，用于接收计算机数控装置4发送的操作脉冲电源装置6的操作指令，脉冲电源装置6根据所述操作指令调整输出，以及设置机床加工放电时的电压值及电流值；其中操作指令包括对脉冲电源装置6的电流、电压、脉冲宽度及脉冲间隔等参数的调节指令，本实用新型不以此为限。
I/O装置7，用于接收接收计算机数控装置4发送的操作I/O装置7操作指令，并根据所述操作指令对机床各I/O设备进行操作。其中I/O设备包括：机床的开/关按钮、输入接口设备及输出设备等，本实用新型不以此为限
本申请将人机界面3及计算机数控装置4设置于同一工业PC上，减少了人机界面3及计算机数控装置4分别位于两台PC上的连接带来的延时和不可靠因素，提高了基于电火花打孔机的数控系统的响应速度和可靠性，同时具有智能化和远程监控功能。同时由于本申请引入了高速工业现场总线EtherCAT，实现了电火花打孔机的数控系统的模块化设计，极大提高了电火花数控系统的性能。
在一个实施例中，人机界面3与计算机数控装置4通过TCP/IP协议进行通信。
图2是本实用新型的轴控装置的结构示意图，图3是本实用新型的脉冲电源装置的结构示意图，图4是本实用新型的I/O控制装置的结构示意图。
在一个实施例中，如图2至图4所示，各从站轴控装置5、脉冲电源装置6及I/O装置7均具有EtherCAT总线接口9。
EtherCAT总线接口9，用于接收主站1的发送给各对应从站的操作指令，并发送解析后的所述操作指令，以及将接收到的对应的从站反馈信息发送到主站1。主站1与各从站均可通过EtherCAT总线接口9及网线将主站与各从站连接在一起。
具体实施时，本申请中从站使用最新的XMC4800芯片实现。XMC4800将EtherCAT接口集成到ARM Cortex-M内核上，并具有片上FLASH和模拟混合信号接口。XMC4800具有1个EtherCAT总线接口和6个CAN总线接口，144MHz的ARM Cortex-M4CPU,2MB FLASH和352KB RAM。XMC4800取代以往的接口芯片与微处理器相结合的架构，使设计更加紧凑，成本更加低廉。
在一个实施例中，如图2所示，轴控装置5还包括：轴控制模块501及至少一个第一功率模块502。
轴控制模块501，用于接收对应的EtherCAT总线接口9解析后的操作指令，并向对应的EtherCAT总线接口9发送反馈信息，以及向各所述第一功率模块502发送控制信号并调节各所述第一功率模块502的电流，使得步进电机运行平稳。其中控制信号包括：使能信号、方向信号及步进脉冲信号等，本实用新型不以此为限。
第一功率模块502，用于接收所述控制信号并输出机床加工所需的电压及电流，同时向轴控制模块501发送反馈电流。同时第一功率模块502还用于放大轴控制模块501的输出信号。每个第一功率模块502均与一个步进电机10连接，通过步进电机10驱动机床对应的轴进行转动，每个轴控装置5至少具有一个第一功率模块502。
如图2所示，其中第一功率模块502包括：电机驱动单元5021及A/D转换单元5022。
电机驱动单元5021，用于接收控制信号并驱动机床的电机运转。
A/D转换单元5022，用于将电机驱动模块5021的输出模拟信号转换为数字信号，并将数字信号发送给轴控制模块501。
在一个实施例中，如图3所示，脉冲电源装置6还包括：PWM控制模块601、第二功率模块602及A/D采集模块603。
PWM控制模块601，用于接收对应的EtherCAT总线接口9解析后的操作指令，并向对应的EtherCAT总线接口9发送反馈信息，以及向第二功率模块602发送PWM信号及设置机床加工所需的电容值。其中反馈信息包括：控制加工所需要的电容，接收放电间隙的采样值并对采样值进行计算和判断，并将结果通过EtherCAT总线接口9反馈给主站1。
第二功率模块602，用于接收并放大PWM控制模块601的PWM信号，并向A/D采集模块603输出机床加工所需的电压及电流；
A/D采集模块603，用于采集第二功率模块602放电状态的电压值，并对电压值进行滤波及转换，同时将转换后的电压值发送给PWM控制模块601。
在一个实施例中，如图4所示，I/O装置7还包括：IC驱动模块701，用于接收对应的EtherCAT总线接口9解析后的操作指令，将所述解析后的操作指令进行信号转换并发送给机床各I/O设备，完成I/O设备接口部分的信号转换。
本实用新型提供的基于电火花打孔机的数控系统，通过将人机界面及计算机数控装置集成到一台工业PC，并采用EtherCAT工业现场总线技术，使得电火花打孔机的数控系统的具有电火花加工速度快、效率高、精度高及可靠性强的显著效果。
本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。