CN103034171B - 开放式柔性数控系统的运动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开放式柔性数控系统的运动控制系统。显示计算机单元分别与机床面板模块、输入模块连接，机床面板模块用于控制机床；数控主机单元与显示计算机单元双向连接，开放式伺服总线接口单元的信号输入端连接数控主机单元、信号输出端分别连接各伺服单元；开放式伺服总线接口单元内置若干总线协议的总线接口，用于连接各种总线协议的伺服电机单元。其控制方法包括，预装软件，编写程序，转换G代码，输入模块等。本发明整合了现有成熟的商业和工业技术，提供了一个完全开放的数控应用程序开始平台，使行业内厂家全面转向开放式系统的开发，极大改变高端应用被国外厂商变相垄断的现状，提升我们国家的制造业影响力。

Description

开放式柔性数控系统的运动控制系统

技术领域

本发明涉及一种数控机床的控制处理器，尤其涉及一种开放式柔性数控系统运动控制系统。

背景技术

数控技术自诞生以来，基本上采用的是各家封闭的系统构架即显示单元，数控单元，PLC由一家生产厂商生产,甚至是伺服也由他独立生产,用户基本没有选择的自主权,典型的进口品牌如FANUC,西门子,三菱,FAGOR,NUM,海德汉。国内厂商基本上在系统层面上也是如此(即显示单元，数控单元，PLC由一家生产厂商生产,追求的基本都是一个封闭的数据交换体系，在这样的封闭体系开发出来的系统各成一体，他们的系统在显示界面和操作习惯上也是各有各的风格,使用者很难适应如此多产品的操作应用风格；由于其中占有主导地位的品牌,如FANUC,三菱，西门子等进口品牌，他们在稳定性和技术指标和封闭总线技术上占有优势,通过这些综合的技术优势，基本上形成了价格垄断，无论新机配套还是维修备件货期又长价格又高。

国产数控在开发思路上也是借鉴他们的思路，但整个系统构架开发还停留在研发一代产品用5年的时代，更新换代后不兼容的问题；用户没有话语权，还停留在有什么产品只能去适应什么产品的年代。

无法普遍使用现有的很多计算机的优势软件，如CAD/CAM,即时通讯远程访问软件，网络连接共享软件。

发明内容

本发明针对上述的不足提供了一种开放式柔性数控系统的运动控制系统，本发明采用如下技术方案：

本发明一种开放式柔性数控系统的运动控制系统，它包括显示计算机单元，机床面板模块，键盘输入模块，数控主机单元，开放式伺服总线接口单元；所述的显示计算机单元分别与机床面板模块、输入模块连接，所述的机床面板模块用于控制机床；数控主机单元与显示计算机单元双向连接，开放式伺服总线接口单元的信号输入端连接数控主机单元、信号输出端分别连接X轴伺服单元、Y轴伺服单元、Z轴伺服单元与S轴伺服单元；开放式伺服总线接口单元内置若干总线协议的总线接口，用于连接各种总线协议的伺服电机单元。

本发明所述的开放式柔性数控系统的运动控制系统，所述的开放式柔性数控系统的运动控制系统可进行多轴控制。

本发明所述的开放式柔性数控系统的运动控制系统，所述的开放式伺服总线接口单元内置接口包括以太网卡槽，CF卡槽，USB卡槽，485接口，422接口，232接口，显示插口，可扩展槽。

本发明所述的开放式柔性数控系统的运动控制系统，还包括通用PLC模块单元，在通用PLC模块单元中开辟专用数据区与数控主机单元进行数据交换，通用PLC模块单元分别与数控主机单元，显示计算机单元双向连接。

本发明所述的开放式柔性数控系统的运动控制系统，还包括标准伺服接口模块，所述的标准伺服接口模块用于位置脉冲或模拟给定加编码器反馈方式进行位置插补控制，标准伺服接口模块与数控主机单元双向连接。

开放式柔性数控系统的运动控制系统的控制方法，步骤如下：

1）、在显示计算机单元内装载若干数控界面的数控软件；

2）、用户选择适合的操作软件编写程序；

3）、将上述编写完成的机床程序转换成G代码程序；

4）、将转换完成的G代码程序输入到数控主机单元模块中，启动机床进行加工。

本发明所述的开放式柔性数控系统的运动控制系统的控制方法，所述显示计算机单元兼容若干种数控系统的G代码程序。

本发明所述的开放式柔性数控系统的运动控制系统的控制方法，所述的显示计算机单元内装载即时通讯软件，用于实现在显示计算机上的视频交流和远程帮助调试数控系统的各项功能。

有益效果

本发明提供的开放式柔性数控系统的运动控制系统，其优点在于在于整合了现有成熟的商业和工业技术，提供了一个完全开放的数控应用程序开始平台，可以充分利用通用计算机技术，通用PLC技术，通用伺服技术，开放式总线技术，商用软件，网络技术等技术的升级，不断提升这个集成数控联盟的产品优势，最终打破封闭式总线数控的技术垄断，破除开发封闭式系统的思路，使行业内厂家全面转向开放式系统的开发，促进数控系统向多轴化，多任务，开放化发展，全面提升我们国家的数控技术应用水平，极大改变高端应用被国外厂商变相垄断的现状，提升我们国家的制造业影响力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明：

如图1所示：一种开放式柔性数控系统的运动控制系统，还包括显示计算机单元，机床面板模块，键盘输入模块，数控主机单元，开放式伺服总线接口单元；所述的显示计算机单元分别与机床面板模块、输入模块连接，所述的机床面板模块用于控制机床；数控主机单元与显示计算机单元双向连接，开放式伺服总线接口单元的信号输入端连接数控主机单元、信号输出端分别连接X轴伺服单元、Y轴伺服单元、Z轴伺服单元与S轴伺服单元；开放式伺服总线接口单元内置若干总线协议的总线接口，用于连接各种总线协议的伺服电机单元。开放式柔性数控系统的运动控制系统可进行多轴控制。开放式伺服总线接口单元内置接口包括以太网卡槽，CF卡槽，USB卡槽，485接口，422接口，232接口，显示插口，可扩展槽。在通用PLC模块单元中开辟专用数据区与数控主机单元进行数据交换，通用PLC模块单元分别与数控主机单元，显示计算机单元双向连接。所述的标准伺服接口模块用于位置脉冲或模拟给定加编码器反馈方式进行位置插补控制，标准伺服接口模块与数控主机单元双向连接。

开放式柔性数控系统的运动控制系统的控制方法，步骤如下：

1）、在显示计算机单元内装载若干数控界面的数控软件；

2）、用户选择适合的操作软件编写程序；显示计算机单元兼容若干统数控G代码程序；

3）、将上述编写完成的机床程序转换成G代码程序；

4）、将转换完成的G代码程序输入到数控主机单元模块中，启动机床进行加工。

显示计算机单元：基于通用平板液晶显示计算机，可带多点触控功能，运行WINDOWS或linuxAndroid系统软件，具有以太网，USB,CF卡，WIFI,可扩展插槽，运行显示界面风格软件，可以实现基本上所有主流系统的界面风格，极大方便操作工使用系统，CAD/CAM软件，可在显示计算机上直接编程PLC程序，运行的PLC程序是现在市面上通用的主流PLC的编程软件，只要编程技术人员熟习哪种plc，他就可以选哪种plc；直接运行伺服软件调试伺服，可以方便运用网络功能，免费实现资源共享，运行QQ，SKYPE等软件可以极大方便远程联机调试，该显示单元可以由用户自行购买,与数控主机系统的数据接口协议由发明人确定，并对外开放，为提高系统的可靠性，显示单元只负责数据转换和人机交流，数控的实时运算由数控主机完成，这样的构架既可以极大提升用户的体验感，也不会降低系统整机的可靠性。

数控主机单元：运行在WINCE或Linux等系统上，具有以太网，USB,CF卡，485,422,232接口，显示接口，可扩展插槽，具备单机8轴控制功能，4轴联动，丰富的插补功能，可以在更换数控软件的情况下实现数控车床，数控铣床，加工中心，雕刻机，雕铣机，数控剪板机，数控折弯机，数控激光切割机，数控火焰切割机，数控等离子切割机，数控水切割机等，多关节自由度机器人，柔性多轴运动控制生产线的系统加工功能，与显示计算机通过以太网线联机，与PLC通过USB/422/485接口相联机，数控系统与PLC的通讯协议由发明人提供相应协议支持文件；与伺服通过总线模块相联机，数控系统与伺服的通讯协议由发明人提供相应协议支持文件。

通用PLC单元：与显示系统通过USB转485,422,232接口联机进行编程调试，并可在线监控梯形图，方便维护。并可运行组太软件，实现显示单元与plc的直接链接；与数控主机通过USB或485,422,232接口进行数据交换，实事控制设备动作，本发明中利用通用PLC单元，在其通用数据区中定义固定地址，用于与数控主机系统进行数据交换，实现数控主机单元对通用PLC程序的监视与控制。

伺服系统：与显示计算机单元通过USB联机调试伺服系统参数，调试伺服动态波型；与数控主机系统通过开放式总线接口板（采用常用的开放式总线）或通用伺服转接板（位置脉冲或模拟给定加编码器反馈方式）进行位置插补控制，伺服采用通用伺服单元。

机床面板：通过plc标准接口与数控主机系统进行联机控制，或通过总线与数控主机系统进行联机控制，面板用户定制。

数控键盘：可由标准计算机键盘加鼠标或专用USB键盘或触摸键盘实现人机的数据交换。

这个构架的系统是真正的可持续升级的系统，可优势互补的系统

1：对于最终用户，特别是90后的机床操作工，他们将拥有有亲和力的显示界面，越来越丰富的可利用的辅助加工应用软件，使枯燥的加工变成和谐的人机交流，使新一代的产业数控工人更能发挥他们的创造力，创造出更好的产品；他们通过开放式的构架，极大减少设备停机时间，减少备件成本，降低使用门槛，实现更高效的加工。

2：对于机床制造厂，可以透过一款硬件平台，配置多样化的人机界面软件，适应基本所有用户的要求，并可利用这个不断提升性能的软硬件平台，提升机床的整体性能。

3：对于设计和调试工程师，充分利用他们的知识水平，开发出符合市场需求的产品，利用远程调试诊断技术，极大的提高工作效率。

4：对于通用配件制造厂，充分发挥好自身的优势，提供符合市场需求的优质产品，而不会被国外厂商利用技术门槛将其挡在门外，提供出真正质优价廉好用的产品。

5：对于研发联盟单位：透过这个开放式的平台，推出持续升级并兼容的产品，将获得更多的商业机会。

Claims (1)

1.一种开放式柔性数控系统的运动控制系统的控制方法，控制系统包括显示计算机单元，机床面板模块，键盘输入模块，数控主机单元，开放式伺服总线接口单元；所述的显示计算机单元分别与机床面板模块、键盘输入模块连接，所述的机床面板模块用于控制机床；数控主机单元与显示计算机单元双向连接，开放式伺服总线接口单元的信号输入端连接数控主机单元，信号输出端分别连接X轴伺服单元、Y轴伺服单元、Z轴伺服单元与S轴伺服单元；开放式伺服总线接口单元内置若干总线协议的总线接口，用于连接各种总线协议的伺服电机单元；所述的开放式柔性数控系统的运动控制系统可进行多轴控制；所述的开放式伺服总线接口单元内置接口包括以太网卡槽，CF卡槽，USB卡槽，485接口，422接口，232接口，显示插口，可扩展槽；该控制系统还包括通用PLC模块单元，在通用PLC模块单元中开辟专用数据区与数控主机单元进行数据交换，通用PLC模块单元分别与数控主机单元、显示计算机单元双向连接；该控制系统还包括标准伺服接口模块，所述的标准伺服接口模块用于位置脉冲或模拟给定加编码器反馈方式进行位置插补控制，标准伺服接口模块与数控主机单元双向连接；其特征在于：

开放式柔性数控系统的运动控制系统的控制步骤如下：

1）、在显示计算机单元内装载若干数控界面的数控软件；显示计算机单元兼容若干种数控系统的G代码程序；

2）、用户选择适合的操作软件编写程序；

3）、将上述编写完成的机床程序转换成G代码程序；

4）、将转换完成的G代码程序输入到数控主机单元模块中，启动机床进行加工；

所述的显示计算机单元内装载即时通讯软件，用于实现在显示计算机上的视频交流和远程帮助调试数控系统的各项功能。