一种五轴伺服数控冲床的数控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及数控冲床控制系统，特别涉及一种五轴伺服数控冲床的数控系统。
【背景技术】
[0002]传统的五轴伺服数控冲床控制方式多采用工控机连接数控系统(或PLC)，存在以下不足:
[0003](I)结构复杂，成本高，不易控制。
[0004](2)控制伺服电机采用模拟量或脉冲信号，抗干扰能力差，分辨率低，通讯速率低。
[0005](3)半闭环控制不能消除机械本身带来的误差，不能保证高精度要求。
[0006]工控机是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU，硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。
[0007]工控机与数控系统连接方式通常采用PCI总线，PC1-Express (PCIe)是最新的总线和接口标准，这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP，最终实现总线标准的统一。PC1-Express (PCIe)的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到lOGB/s，而且还有相当大的发展潜力。
[0008]EtherCAT是一个以以太网为基础的开放架构的现场总线系统，为系统的实时性能和拓扑的灵活性树立了新标准，降低了现场总线的使用成本，采用EtherCAT控制伺服电机的方式增强抗干扰能力、提高了传输速率，EtherCAT还具有高精度设备同步，可选线缆冗余等特点。
[0009]在中国专利号201420676152.9中介绍了重型木材加工中心的现场总线实时以太网络控制系统结构，采用了工控机连接数控系统结构的控制方式，对I/o信号采集模块通过EtherCAT总线通信，伺服电机通信米用Mechatrolink-1I / III现场总线，对机床机械位置没有进行检测，属于半闭环。
【发明内容】
[0010]为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种集成度高，编程简单，成本低，易于控制，应用方便，速度快，精度高的五轴伺服数控冲床的数控系统。
[0011]本实用新型所采用的技术方案如下:
[0012]—种五轴伺服数控冲床的数控系统，由主板，信号采集模块，键盘输入模块和显示器构成，所述主板由工控核心板E⑶core_E660和底板构成，工控核心板E⑶core_E660由硬件和软件构成，所述工控核心板E⑶core-E660硬件采用Intel X86结构芯片E660T作为主处理器，所述工控核心板E⑶core-E660的软件主要由OpenPCS运行系统PLC内核、CNC内核、SpiderContronl人机界面系统、EtherCAT主站协议桟构成，所述底板与工控核心板E⑶core-E660通过320针信号引脚连接，所述底板的通讯接口与冲床电气设备相连。
[0013]所述通讯接口包括两个RS232、一个RS422、一个LVDS、两个USB 口、一个CAN总线、一个 Ethernet、一个EtherCAT 和一个 PC1-Express (PCIe)总线，所述 EtherCAT 连接伺服驱动器，相邻伺服驱动器通过EtherCAT相连，所述伺服驱动器连接伺服电机。
[0014]所述信号采集模块主要由一块EP4CGX50CF23C7N型号FPGA芯片和2片RAM芯片组成，可支持编码器脉冲输入，同时支持数字量和模拟量的输入及输出，所述信号采集模块通过PC1-Express (PCIe)总线与主板连接。
[0015]所述键盘输入模块用一块SK5102型号可编程控制芯片通过USB接口与主板连接，支持8*8键盘字符输入。
[0016]本实用新型带来的有益效果是:
[0017]本实用新型集工控机和数控系统于一体，集成度更高，成本更低，对I/O信号采集模块采用PCIe总线通信，伺服电机通信采用EtherCAT总线，速度更快，能对机床机械位置检测，属于全闭环，精度更高。
[0018]另外，本实用新型集成PLC内核、CNC内核、EtherCAT主站协议栈、机床机械位置编码器信号采集及SpiderContronl人机界面，实现了数控系统逻辑控制器，G代码执行功能，轴插补功能，实时现场总线、闭环控制和人机交互功能。同时，在五轴伺服数控冲床上应用时操作简单，稳定性强，在步距25mm时，冲压速度由原来的210次/min提高到400次/min，明显提高了生产效率。对机床机械位置检测提高了加工精度。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
[0020]图1本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0022]—种五轴伺服数控冲床的数控系统，如图1所示，由主板1，信号采集模块5，键盘输入模块21和显示器22构成，所述主板I由工控核心板(E⑶Core-E660) 2和底板3构成，工控核心板(ECUcore-E660) 2硬件采用Intel X86结构芯片E660T作为主处理器，所述底板3与工控核心板(E⑶core-E660) 2通过320针信号引脚连接，所述底板3的通讯接口与冲床电气设备相连，所述通讯接口包括两个RS232、一个RS422、一个LVDS、一个CAN总线、两个 USB 口 9、一个 Ethernet、一个 EtherCAT 12 总线和一个 PC1-Express (PCIe) 4 总线。
[0023]信号采集模块5主要由一块EP4CGX50CF23C7N型号的FPGA芯片和两片RAM芯片组成，可支持编码器8脉冲输入，同时支持数字量和模拟量的输入及输出，信号采集模块5通过PC1-Express (PCIe) 4总线与主板I通讯。
[0024]工作时，用U盘把机床加工程序(包括G代码和M代码)通过底板3的USB 口 9传入工控核心板2。冲床I/O信号7和各轴机械位置检测编码器8接线到信号采集模块5，信号采集模块5把采集的信号通过底板3的PCIe 4总线传入工控核心板2处理，工控核心板2综合传入的数据进行分析，根据条件处理冲床加工程序，处理的数据通过底板3的EtherCAT 12总线发送至伺服电机驱动器19，伺服电机驱动器19、17、15、13和10之间都是通过EtherCAT12总线通讯。伺服驱动器19驱动伺服电机20控制冲床X轴运行，伺服驱动器17驱动伺服电机18控制冲床Y轴运行，伺服驱动器15驱动伺服电机16控制冲床T轴运行，伺服驱动器13驱动伺服电机14控制冲床C轴运行，伺服驱动器10驱动伺服电机11控制冲床A轴运行。X轴、Y轴带动丝杠做直线运动，T轴、C轴带动减速机做旋转运动，A轴带动丝杠控制打击头上下运动。
[0025]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种五轴伺服数控冲床的数控系统，其特征在于，由主板，信号采集模块，键盘输入模块和显示器构成，所述主板由工控核心板E⑶COre-E660和底板构成，所述工控核心板E⑶core-E660的硬件采用Intel X86结构芯片E660T作为主处理器，所述底板与工控核心板E⑶Core-E660通过320针信号引脚连接，所述底板的通讯接口与冲床电气设备相连。2.根据权利要求1所述的一种五轴伺服数控冲床的数控系统，其特征在于，所述通讯接 口 包括两个 RS232、一个 RS422、一个 LVDS、两个 USB 口、一个 CAN 总线、一个 Ethernet、一个EtherCAT和一个PC1-Express总线，所述EtherCAT连接伺服驱动器，相邻伺服驱动器通过EtherCAT相连，所述伺服驱动器连接伺服电机。3.根据权利要求1所述的一种五轴伺服数控冲床的数控系统，其特征在于，所述信号采集模块主要由一块EP4CGX50CF23C7N型号FPGA芯片和2片RAM芯片组成，可支持编码器脉冲输入，同时支持数字量和模拟量的输入及输出，所述信号采集模块通过PC1-Express总线与主板连接。4.根据权利要求1所述的一种五轴伺服数控冲床的数控系统，其特征在于，所述键盘输入模块用一块SK5102型号可编程控制芯片通过USB接口与主板连接，支持8*8键盘字符输入。
【专利摘要】本实用新型涉及数控冲床控制系统，特别涉及一种五轴伺服数控冲床的数控系统。一种五轴伺服数控冲床的数控系统，由主板，信号采集模块，键盘输入模块和显示器构成，所述主板由工控核心板ECUcore-E660和底板构成，所述工控核心板ECUcore-E660硬件采用Intel？X86结构芯片E660T作为主处理器，所述底板与工控核心板ECUcore-E660通过320针信号引脚连接，所述底板的通讯接口与冲床电气设备相连。本实用新型提供了一种集成度高，编程简单，成本低，易于控制，应用方便，速度快，精度高的五轴伺服数控冲床的数控系统。
【IPC分类】G05B19/414
【公开号】CN204925764
【申请号】CN201520656139
【发明人】不公告发明人
【申请人】毕延勇
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月27日