CN103324143A

CN103324143A - 通过io单元进行时间测量的数值控制系统

Info

Publication number: CN103324143A
Application number: CN2013100873910A
Authority: CN
Inventors: 宫崎义人; 安藤博笃
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: DE102013004321B4; US9377770B2; JP2013196307A; US20130245788A1; CN103324143B; JP5351301B2; DE102013004321A1

Abstract

本发明提供一种通过IO单元进行时间测量的数值控制系统。在数值控制装置和IO单元通过通信线进行串行数据通信的数值控制系统中，该IO单元的计数器把来自机内测量装置的输入信号作为触发开始时间测量，在开始发送DI数据时停止计数。IO单元向数值控制装置发送表示输入成为触发的输入信号的标志和已停止的计数器的计数器值。数值控制装置根据计时器计时得到的时刻的值和计数器值计算输入信号的输入时刻。

Description

通过IO单元进行时间测量的数值控制系统

技术领域

本发明涉及通过IO单元进行时间测量的数值控制系统。

背景技术

通过在数值控制机床的进给轴的轴移动部上装备接触传感器，控制该进给轴由此使接触传感器与测量对象接触，利用此时来自接触传感器的信号进行测量，这样的数值控制机床的机内测量功能已实用化。该机内测量功能，通过在使进给轴移动使接触传感器与测量对象接触时，数值控制装置知晓接触传感器的输出从关断变成接通的定时，来进行该测量对象的测量（参照日本特开平5－66820号公报）。为了实现这样的功能，需要通过某种单元把接触传感器输出作为DI信号输入给数值控制装置。

不限于上述接触传感器用的信号，通常这样的信号的输入，多通过设置在数值控制装置上的DI信号的输入接口来进行。

但是，为了在数值控制装置（CNC）和机床之间进行DI/DO（输入信号/输出信号）的输入输出，采用连接多台外部信号输入输出单元（IO单元）的结构，通常在数值控制装置和IO单元之间进行DI/DO信号的传送。如果向该IO单元输入上述的接触传感器输出，则与向设置在数值控制装置上的DI信号的接口进行输入的情况相比，能够采用更自由的结构/配线。

但是，需要在一定时间内进行预定的处理的数值控制装置在性质上多采用以一定周期进行上述的DI/DO信号的传送的形式。在那样的情况下，当通过IO单元向数值控制装置输入上述的接触传感器输出时，要在每一传送周期进行接触传感器输出的更新。因此，为了进行更高精度的测量，需要某种方法。日本特开平6－149320号公报和日本特开平11－205392号公报公开了应对这点的技术。

其中，在日本特开平6－149320号公报中，公开了IO单元把DI信号的输入作为触发对数值控制装置进行事件驱动（event driven）的通信的技术。在该技术中，通过中断周期传送来产生通信，为了实现这点，除了需要复杂的协调电路和设定优先顺序之外，还需要高度复杂的设计，以便估计中断决定传送的周期，或者代替固定周期的传送通过使用计时器电路等的特殊的协议或者处理顺序使传送周期恒定化。

另外，在日本特开平11－205392号公报中，公开了各个IO单元在内部具有对时刻进行计数的计时器，通过通信协议取得这些计时器的同步这样的技术。在该技术中，因为IO单元侧自身具有计时器引起电路规模增大，所以对于严格要求低成本的IO单元不利。

发明内容

因此本发明是鉴于上述现有技术问题而提出的，其目的在于提供能够通过IO单元进行时间测量来进行更高精度的机内测量的数值控制系统。

本发明的数值控制系统具有数值控制装置和与该数值控制装置连接的一个或者多个IO单元，在这些数值控制装置和IO单元之间通过串行通信进行输入输出信号的收发。在该数值控制系统中，上述IO单元具有：把输入信号作为触发开始时间测量的时间测量部；和向上述数值控制装置发送表示上述输入信号的输入的标志和上述IO单元开始返回信息时上述时间测量部的测量值的串行通信部。另一方面，上述数值控制装置具有：取得通过上述串行通信输入的上述标志以及上述测量值的取得部；对时刻进行计时的计时器；和根据上述计时器计时得到的时刻和上述取得部取得的测量值计算上述输入信号的输入时刻的输入时刻计算部。

上述输入时刻计算部，也可以除了上述计时得到的时刻和上述测量值之外，上述输入时刻计算部还根据上述数值控制装置和上述IO单元之间的通信延迟时间计算上述输入信号的输入时刻。

上述数值控制装置可以具有延迟时间测量部，其测量基于上述串行通信的上述数值控制装置和上述IO单元之间的通信延迟时间。

在上述多个IO单元链式连接在上述数值控制装置上时，除了上述计时得到的时刻和上述测量值之外，上述输入时刻计算部还根据多个IO单元中的任意一个IO单元和与其邻接的IO单元之间的通信延迟时间计算上述输入信号的输入时刻。

在上述串行通信中，上述IO单元可以通过接收来自上述数值控制装置的数据，开始向数值控制装置返回信息。

根据本发明，能够提供通过IO单元进行时间测量能够进行更高精度的机内测量的数值控制系统。

附图说明

通过参照附图对以下的实施例进行说明，本发明的上述以及其他的目的以及特征将会变得明确。在这些附图中：

图1是说明本发明的数值控制系统的框图。

图2是说明本发明的时间图。

图3是说明接触传感器接触工件输出成为触发的DI信号的图。

图4是说明数值控制装置侧的处理的流程图。

图5是说明IO单元侧的处理的流程图。

图6是说明多个IO单元以菊花链（daisy chain）方式在数值控制装置上连接的数值控制系统的图。

具体实施方式

如图1所示，通过IO单元进行时间测量的数值控制系统具有数值控制装置10、通信线20、以及IO单元30。该数值控制系统也可以是多台IO单元30以数值控制装置10为中心成星状连接的系统或者链式连接的系统（参照图6）。

数值控制装置10具有处理器（CPU）11、数据缓冲器（DO）12、数据缓冲器（DI）13、对时刻进行计数的实时时钟等计时器14。IO单元30具有处理器（CPU）31、数据缓冲器（DO）32、数据缓冲器（DI）33、计数器34、接收器35。计数器34在输入成为触发的DI信号时开始计数。数值控制装置10和IO单元30通过通信线20进行串行数据通信。数值控制装置10和IO单元30以固定周期进行数据的传送。

当向IO单元30例如从接触传感器（参照图3）输入成为触发的DI信号时，IO单元30的计数器34开始计数。成为触发的DI信号不限于接触传感器40。数值控制装置10经由通信线20向IO单元30发送串行数据（DO数据）。IO单元30在从数值控制装置10接收到串行数据（DO数据）时，向数值控制装置10返回串行数据（DI数据）。计数器34通过开始返回该串行数据（DI数据）停止计数，作为串行数据（DI数据）通过串行数据通信经由通信线20向数值控制装置10返回表示输入了此时的计数器34的值和成为触发的DI信号的标志。

另一方面，从IO单元30接收到串行数据的数值控制装置10，当在DI数据中识别出上述标志时，通过使用减法单元从数值控制装置10具有的计时器14的时刻的值中减去在接收的DI数据中包含的计数器34的计数器值和预先测量的通信延迟时间的值，能够确定向IO单元30输入成为触发的DI信号的正确的时刻。

在该数值控制系统中，IO单元30需要的硬件（电路），不是对时刻进行计数的计时器，而且测量从输入了成为触发的DI信号开始直到向数值控制装置10开始返回信息的计数器34。该计数器34只要能够对数值控制装置10和IO单元30的固定传送周期的长度进行计数即可，能够通过比对时刻进行计数的实时时钟等计时器小的电路规模实现测量系统。

图2是说明数值控制系统的动作的时间图。数值控制装置10具有的计时器14时时刻刻对当前的时刻进行计时。IO单元30中具有的计数器34在成为触发的DI信号输入到IO单元30（接收器35）时开始计数。

数值控制装置10对于IO单元30周期地发送DO数据。IO单元30当从数值控制装置10接收DO数据时，向数值控制装置10返回串行数据（DI数据）。IO单元30通过开始返回该串行数据（DI数据），停止计数器34的计数。IO单元30将表示输入了此时的计数器34的计数器值和成为触发的DI信号的标志作为串行数据（DI数据）经由通信线20通过串行通信返回给数值控制装置10。

另一方面，接收到该标志的数值控制装置10，通过减法单元从计时器14计时得到的时刻的值（b）中减去在DI数据中包含的计数器34的值（c）和预先测量的通信延迟时间的值（d），得到向IO单元30输入了成为触发的DI信号的时刻（a（=b－c－d））。

图3是说明接触传感器接触工件输出成为触发的DI信号的图。在未图示的机床上安装接触传感器等机内测量装置，在执行机内测量时，接触传感器40对于工件44相对移动，当接触传感器40的触头42的前端部接触工件44时，从接触传感器40输出成为触发的DI信号。在图1中，向IO单元30的接收器35输入的成为触发的DI信号的一例，是从图3表示的接触传感器40输出的信号。

下面使用图4和图5的流程图说明通过数值控制装置和IO单元进行的处理。

通过图4说明数值控制装置侧的处理。以下遵照各步骤说明。

[步骤SA01]进行从IO单元30发送的DI数据的接收处理。

[步骤SA02]判断在接收到的DI数据中是否包含成为触发的DI信号输入标志，在不包含DI信号输入标志的情况下结束该处理，在包含DI信号输入标志的情况下向步骤SA03转移。

[步骤SA03]取得DI数据中包含的计数器值。

[步骤SA04]取得计时器14的时刻信息。

[步骤SA05]读入预先测量设定并在数值控制装置内的存储器中存储的通信延迟时间数据。

[步骤SA06]通过时刻a=时刻b–时间c–时间d求出成为触发的DI信号向IO单元30输入的时刻a的信息，结束该处理。这里，时刻b是来自IO单元的DI信号的接收结束的时刻，可以使用计时器14计时得到的时刻信息确定。时间c是计数器的计数器值。时间d是包含从IO单元向数值控制装置发送的DI信号的长度（时间）的通信延迟时间。

此外，步骤SA01～SA03的处理与本发明的数值控制系统的“数据取得部”对应，另外，步骤SA06的处理与本发明的数值控制系统的“输入时刻计算部”对应。

然后，通过图5说明IO单元侧的处理。以下遵照各步骤说明。

[步骤SB01]判断成为触发的DI信号是否输入到IO单元，在输入的情况下向步骤SB02转移，在未输入的情况下等待输入成为触发的信号。

[步骤SB02]开始计数器34的计数。

[步骤SB03]判断是否从数值控制装置10发送了DO信号，在发送了DO信号时向步骤SB04转移，在没有发送DO信号时等待发送。

[步骤SB04]通过串行数据通信开始DI数据的回复。

[步骤SB05]停止计数器34的计数。

[步骤SB06]向数值控制装置10发送包含表示向IO单元30输入了成为触发的DI信号的DI信号输入标志和计数器34的计数器值的数据的DI数据，结束该处理。

此外，步骤SB06的处理与本发明的数值控制系统的“串行通信部”对应，另外，步骤SB03的处理与本发明的数值控制系统的“接收来自数值控制装置的数据”对应。

图6是说明多个IO单元以链方式在数值控制装置上连接的数值控制系统的图。在任意的IO单元间也进行串行数据通信。在图6表示的通过IO单元进行时间测量的数值控制系统中，需要考虑数值控制装置10和IO单元30之间的通信延迟的时间，并且还考虑IO单元30、30之间的通信延迟的时间。因此，预先测量从输入成为触发的DI信号的IO单元30包含经由的IO单元直到数值控制装置10之间的通信时间的延迟，存储在数值控制装置内的存储器内。这里，关于通信时间的延迟，例如从数值控制装置10向IO单元输出假信号，从IO单元30向数值控制装置10进行针对该假信号的回复，测量直到回复的时间，由此能够测量通信时间的延迟。

Claims

1.一种数值控制系统，具有数值控制装置和与该数值控制装置连接的一个或者多个IO单元，在这些数值控制装置和IO单元之间通过串行通信进行输入输出信号的收发，其特征在于，

上述IO单元具有：

把输入信号作为触发开始时间测量的时间测量部；和

向上述数值控制装置发送表示上述输入信号的输入的标志和上述IO单元开始返回信息时上述时间测量部的测量值的串行通信部，

上述数值控制装置具有：

取得通过上述串行通信输入的上述标志以及上述测量值的取得部；

对时刻进行计时的计时器；和

根据上述计时器计时得到的时刻和上述取得部取得的测量值计算上述输入信号的输入时刻的输入时刻计算部。

2.根据权利要求1所述的数值控制系统，其特征在于，

除了上述计时得到的时刻和上述测量值之外，上述输入时刻计算部还根据上述数值控制装置和上述IO单元之间的通信延迟时间计算上述输入信号的输入时刻。

3.根据权利要求2所述的数值控制系统，其特征在于，

上述数值控制装置具有延迟时间测量部，其测量基于上述串行通信的上述数值控制装置和上述IO单元之间的通信延迟时间。

4.根据权利要求2或3所述的数值控制系统，其特征在于，

上述多个IO单元链式连接在上述数值控制装置上，

除了上述计时得到的时刻和上述测量值之外，上述输入时刻计算部还根据多个IO单元中的任意一个IO单元和与其邻接的IO单元之间的通信延迟时间计算上述输入信号的输入时刻。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的数值控制系统，其特征在于，

在上述串行通信中，上述IO单元通过接收来自上述数值控制装置的数据，开始向数值控制装置返回信息。