CN102122147A - 嵌入式数控钻床控制系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

嵌入式数控钻床控制系统及工作方法。目前国内钻床的数控系统大都采用PC机加运动控制卡结构，这种结构的钻床控制系统价格高，体积大，系统稳定性受PC机影响。嵌入式数控钻床控制系统，其组成包括：固高嵌入式运动控制器(1)，所述的固高嵌入式运动控制器(1)同时连接外部端子板(2)、单片机PLC(3)、接口VGA(4)和显示器(5)，所述的显示器(5)连接键盘(6)，所述的外部端子板(2)通过伺服驱动器(7)连接伺服电机(8)，所述的外部端子板(2)通过变频器(9)连接钻头电机(10)，所述的接口VGA(4)连接示教盒(11)。本发明用于钻床控制系统。

Description

嵌入式数控钻床控制系统及工作方法

技术领域：

本发明涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种嵌入式数控钻床控制系统及工作方法。

背景技术：

目前国内钻床的数控系统大都采用PC机加运动控制卡结构，这种结构的钻床控制系统价格高，体积大，系统稳定性受PC机影响。除此之外机床的控制系统结构不合理，兼容性、可扩展性差，操作不方便且PC机的资源没有得到充分的利用；而采用单片机为核心的钻床控制器运算速度低且功能简单，无法满足钻床日益提高的多功能和开放性要求。

发明内容：

本发明的目的是提供一种模块化的易操作、易维护、易扩展的嵌入式数控钻床控制系统。

上述发明的目的通过以下的技术方案实现：

嵌入式数控钻床控制系统，其组成包括：固高嵌入式运动控制器，所述的固高嵌入式运动控制器同时连接外部端子板、单片机PLC、接口VGA和显示器，所述的显示器连接键盘，所述的外部端子板通过伺服驱动器连接伺服电机，所述的外部端子板通过变频器连接钻头电机，所述的接口VGA连接示教盒。

所述的嵌入式数控钻床控制系统，所述的固高嵌入式运动控制器通过X轴伺服驱动器连接X轴伺服电机，所述的固高嵌入式运动控制器通过Y轴伺服驱动器连接Y轴伺服电机，所述的固高嵌入式运动控制器通过Z轴伺服驱动器连接Z轴伺服电机。

所述的嵌入式数控钻床控制系统，所述的单片机PLC装有输入端和输出端，所述的单片机PLC通过RS232连接示教盒，所述的伺服驱动器连接伺服电机有一组。

一种嵌入式数控钻床控制系统的工作方法，

所述的固高嵌入式运动控制器以脉冲方式对钻床的X轴、Y轴、Z轴伺服电机进行控制，从而实现钻床位置的准确定位，伺服电机工作于位置模式；固高嵌入式运动控制器同时以发模拟量的方式来控制变频器，从而控制钻头的转速；单片机PLC主要负责I/O点的控制，如冷淋液的开启等；固高嵌入式运动控制器通过RS232与单片机PLC和示教盒进行通讯，实现由上位机界面和示教盒来完成所有的运动控制输入，并且对加工过程进行实时的监控。

这个技术方案有以下有益效果：

1.本发明采用模块化的软硬件设计方法，其中运动控制器、示教盒、PLC各尽其能，最大限度发挥了各自的特点。

2.本发明采用开放性较好的数字运动控制器嵌入PC机的结构实现整个数控钻的运动控制功能，不但使钻床机械结构体积小、功耗小、可扩展，而且在实际的工作中有着较高的精度和稳定性；利用PLC对I/O信号集中处理，减轻运动控制器的负担，便于系统的维护，提高系统的扩展性和可移植性。

3.本发明示教盒的开发充分利用了PC机的资源，降低成本的同时使操作方便快捷；人机界面结构简单、功能清晰、操作简单易学。

4.本发明的PLC减轻了运动控制器的负担，便于系统的维护和扩展。

附图说明：

图1是本发明的嵌入式数控钻床控制系统结构图。

图2是本发明的控制框图。

图3是本发明的示教盒平面图。

本发明的具体实施方式：

实施例1：

嵌入式数控钻床控制系统，其组成包括：固高嵌入式运动控制器1，所述的固高嵌入式运动控制器1型号为GU-400-EPG-102\128-G同时连接外部端子板2、单片机PLC3、接口VGA4和显示器5，所述的显示器5连接键盘6，所述的外部端子板2通过伺服驱动器7连接伺服电机8，所述的外部端子板2通过变频器9连接钻头电机10，所述的接口VGA4连接示教盒11。

所述的嵌入式数控钻床控制系统，所述的固高嵌入式运动控制器1型号GU-400-EPG-102\128-G通过X轴伺服驱动器12连接X轴伺服电机13，所述的固高嵌入式运动控制器型号为1GU-400-EPG-102\128-G通过Y轴伺服驱动器14连接Y轴伺服电机15，所述的固高嵌入式运动控制器型号为1GU-400-EPG-102\128-G通过Z轴伺服驱动器16连接Z轴伺服电机17。

所述的嵌入式数控钻床控制系统，所述的单片机PLC装有输入端19和输出端20，所述的单片机PLC3通过RS23218连接示教盒11。

所述的嵌入式数控钻床控制系统，所述的伺服驱动器连接伺服电机有一组。

实施例2：

实施例1所述的嵌入式数控钻床控制系统的工作方法：

所述的数控系统软件、人机交互界面、示教盒驱动程序都用Visual c++6.0编程软件结合微软的MFC类库在Win CE操作系统平台上开发；控制系统人机交互界面包括状态显示、参数设定、文件管理、编辑图形、自动、手动和诊断功能。

实施例3：

一种嵌入式数控钻床控制系统的工作方法，

所述的固高嵌入式运动控制器型号为GU-400-EPG-102\128-G以脉冲方式对钻床的X轴、Y轴、Z轴伺服电机进行控制，从而实现钻床位置的准确定位，伺服电机工作于位置模式；固高嵌入式运动控制器同时以发模拟量的方式来控制变频器，从而控制钻头的转速；单片机PLC主要负责I/O点的控制，如冷淋液的开启等；固高嵌入式运动控制器通过RS232与单片机PLC和示教盒进行通讯，实现由上位机界面和示教盒来完成所有的运动控制输入，并且对加工过程进行实时的监控。

实施例4：

实施例1、2或3所述的嵌入式数控钻床控制系统的工作方法：

所述的嵌入式数控钻床控制系统以固高嵌入式运动控制器为核心实现钻床的精确运动控制，固高嵌入式运动控制器将基于X86的嵌入式PC104工控主板通过PC104插接件直接插装在固高运动控制模块上，组成一个整体。固高嵌入式运动控制器通过屏蔽线与外部端子板连接，端子板的控制轴接口与伺服驱动器连接，从而实现对电机的控制。采用由Visual c++高级编程语言开发基于PC机的示教盒，示教盒通过RS232与固高嵌入式运动控制器进行通讯，并利用VGA接口实现示教盒的状态显示功能。示教盒的数据处理和功能实现都由固高嵌入式运动控制器中的处理器完成。PLC通过RS232与固高嵌入式运动控制器通讯，负责对大部分I/O信号的集中处理。

实施例5：

实施例1、2或3所述的嵌入式数控钻床控制系统的工作方法：

所述的采用固高嵌入式运动控制器作为数控钻床控制系统的核心；固高嵌入式运动控制器是一种能独立工作的已经商品化的运动控制器，它主要由基于X86的PC104工控主板和固高运动控制卡组成，二者通过PC104插接件进行组合，通过PC104总线进行通讯；如此工业PC和运动控制卡巧妙的结合在一起，建立了一种嵌入式运动控制器结构。

实施例6：

实施例1、2或3所述的嵌入式数控钻床控制系统的工作方法：

所述的采用基于PC机资源的示教盒作为操作者与系统的人机交互终端；示教盒采用Visual c++高级编程语言开发，通过RS232与固高嵌入式运动控制器进行通讯，并利用VGA接口实现状态显示功能；示教盒包括数据处理、键盘扫描、通讯和液晶显示四大模块，提供独立的急停、回零、模式(自动和手动)、各轴进给、状态显示功能；其中数据处理和功能实现都由固高嵌入式运动控制器中的处理器完成。

实施例7：

实施例1、2或3所述的嵌入式数控钻床控制系统的工作方法：

所述的固高嵌入式运动控制器实现小部分I/O信号处理，如：电机报警信号、回零、限位信号等；PLC对大部分I/O信号进行集中处理，如：冷淋液的开启、变频器的启动和停止、系统状态指示灯、操作按钮等。

Claims (4)

1.一种嵌入式数控钻床控制系统，其组成包括：固高嵌入式运动控制器，其特征是：所述的固高嵌入式运动控制器同时连接外部端子板、单片机PLC、接口VGA和显示器，所述的显示器连接键盘，所述的外部端子板通过伺服驱动器连接伺服电机，所述的外部端子板通过变频器连接钻头电机，所述的接口VGA连接示教盒。

2.根据权利要求1所述的嵌入式数控钻床控制系统，其特征是：所述的固高嵌入式运动控制器通过X轴伺服驱动器连接X轴伺服电机，所述的固高嵌入式运动控制器通过Y轴伺服驱动器连接Y轴伺服电机，所述的固高嵌入式运动控制器通过Z轴伺服驱动器连接Z轴伺服电机。

3.根据权利要求1或2所述的嵌入式数控钻床控制系统，其特征是：所述的单片机PLC装有输入端和输出端，所述的单片机PLC通过RS232连接示教盒，所述的伺服驱动器连接伺服电机有一组。

4.一种嵌入式数控钻床控制系统的工作方法，其特征是：所述的固高嵌入式运动控制器以脉冲方式对钻床的X轴、Y轴、Z轴伺服电机进行控制，从而实现钻床位置的准确定位，伺服电机工作于位置模式；固高嵌入式运动控制器同时以发模拟量的方式来控制变频器，从而控制钻头的转速；单片机PLC主要负责I/O点的控制，冷淋液的开启；固高嵌入式运动控制器通过RS232与单片机PLC和示教盒进行通讯，实现由上位机界面和示教盒来完成所有的运动控制输入，并且对加工过程进行实时的监控。

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