CN112631203A - 集成控制电柜 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种集成控制电柜，包括：电柜壳体；配置于所述电柜壳体内部的输入输出电路，所述输入输出电路适于接收控制信号；配置于所述电柜壳体内部，且与所述输入输出电路相连接的开关模组，所述开关模组包括多个开关，所述多个开关的通断状态分别根据所述输入输出电路的输出信号确定。本发明实施例中的技术方案可以优化集成控制电柜布局，减小集成电柜体积。

Description

集成控制电柜

技术领域

本发明涉及自动化加工领域，尤其是涉及一种集成控制电柜。

背景技术

随着数控机床的发展，数控加工技术已经越来越普及，数控加工是现代化加工中非常重要的一个环节。

目前机床行业的电柜是由多个部件组合而成，如电柜壳、伺服、空开、接触器、断路器、变压器、开关电源等。电柜内部接线复杂，需要设计专门的线槽，分线排等。电柜的安装调试很复杂，需要经过多次调试、检测。由于模块众多，接线复杂，一旦出现问题，需要逐点检测分析，使得后续维护成本很高。而且机柜体积巨大，资源浪费比较严重。严重制约了数控机床整机效能的发挥，造成大量时间和资金的浪费。

现有电柜内部系统布局有待优化。

发明内容

本发明实施例解决的技术问题是优化电柜内部系统布局。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种集成控制电柜，包括：电柜壳体；配置于所述电柜壳体内部的输入输出电路，所述输入输出电路适于接收控制信号；配置于所述电柜壳体内部，且与所述输入输出电路相连接的开关模组，所述开关模组包括多个开关，所述多个开关的通断状态分别根据所述输入输出电路的输出信号确定。

可选的，所述输入输出电路适于解析所述控制信号，将得到的开关控制输出信号传输至对应的开关，以分别对所述多个开关的通断状态进行控制。

可选的，所述输入输出电路适于通过总线与控制系统连接，所述控制系统适于生成所述控制信号，所述控制信号通过所述总线传送至所述输入输出电路。

可选的，所述输入输出电路形成于印制电路板。

可选的，所述开关为继电器，所述开关模组包括多个所述继电器。

可选的，适用于数控系统，所述开关模组用于控制所述数控系统的辅助设备。

可选的，还包括：配置于所述电柜壳体内部的监控电路，适于监控所述输入输出电路的输入及输出信号，根据所述输入及输出信号生成监控信号，并传输或展示所述监控信号。

可选的，所述监控电路包括无线通信模块，适于将所述监控信号发送至移动终端设备。

可选的，所述开关适于基于弱电信号控制强电电路通断，所述集成控制电柜还包括：第一检测电路，适于采集所述强电电路的强电信号，转换所述强电信号为弱电信号，传输所述弱电信号至所述输入输出电路。

可选的，所述开关模组与所述第一检测电路形成于同一印制电路板。

可选的，所述第一检测电路用于检测开关模组的强电输入信号和强电输出信号。

可选的，还包括：配置于所述电柜壳体内部，且与所述输入输出电路相连接的伺服控制电路，所述伺服控制电路根据所述输入输出电路的输出信号，控制伺服电机运行。

可选的，所述输入输出电路适于解析所述控制信号，将得到的伺服控制输出信号传输至伺服控制电路。

可选的，所述伺服控制电路适于根据所述伺服控制输出信号控制多个伺服电机，所述多个伺服电机包括主轴电机和多个进给轴电机。

可选的，所述伺服控制电路包括：控制子电路，所述控制子电路适于接收所述伺服控制输出信号，以输出对应于主轴电机的主功率执行信号至主功率放大子电路，并输出对应于多个进给轴电机的多路辅功率执行信号至多个辅功率放大子电路；所述主功率放大子电路接收所述主功率执行信号以控制主轴电机运行，所述多个辅功率放大子电路分别接收对应的辅功率执行信号以分别控制多个进给轴电机的运行。

可选的，所述控制子电路、主动率放大子电路和多个辅功率放大子电路分别形成于印制电路板，形成有控制子电路的印制电路板分别与形成有主功率放大子电路的印制电路板和形成有辅功率放大子电路的印制电路板通过排线连接。

可选的，所述主功率放大子电路通过伺服母线连接所述辅功率放大子电路，以传输所述主功率放大子电路的强电电能至所述辅功率放大子电路。

可选的，所述伺服控制电路适于基于弱电信号控制强电电路通断，集成控制电柜还包括：第二检测电路，适于采集所述强电电路的强电信号，转换所述强电信号为弱电信号，传输所述弱电信号至所述输入输出电路。

可选的，所述第二检测电路用于检测伺服控制电路的强电输入信号和强电输出信号。

可选的，所述输入输出电路适于转换所述弱电信号为指示故障的数字指示信号，传输所述数字指示信号至控制系统。

可选的，所述输入输出电路还适于从所述控制系统接收响应于所述数字指示信号的控制信号。

可选的，还包括显示面板，所述显示面板适于根据所述数字指示信号显示相应的故障信息。

可选的，还包括：配置于所述电柜壳体内部的开关电源电路，所述开关电源电路适于为所述输入输出电路提供弱电电能。

可选的，所述开关电源电路与主回路电路相连接，所述主回路电路接入外部电源向所述开关电源电路供电。

可选的，还包括伺服母线，所述伺服母线与伺服控制电路的主功率放大子电路和多个辅功率放大子电路相连接，所述开关电源电路连接至所述伺服母线。

可选的，所述开关电源电路、主动率放大子电路和多个辅功率放大子电路均形成于印制电路板，形成有所述开关电源电路的印制电路板分别与形成有所述主功率放大子电路的印制电路板和多块形成有所述辅功率放大子电路的印制电路板通过排线连接。

可选的，所述主回路电路通过导线分别与形成有主功率放大电路的印制电路板和连接开关模组的印制电路板相连接。

可选的，还包括：配置于所述电柜壳体内部，且与所述伺服控制电路相连接的制动电阻模组，适于损耗所述伺服电机制动过程中反馈至所述伺服控制电路的强电电能。

可选的，所述电柜壳体包括：底面，围绕所述底面设置的侧面，所述侧面围绕形成的开口，以及与所述底面相对设置的盖体，所述盖体与所述开口相适配；集成控制电柜包括强电模组和弱电模组；所述强电模组包括开关模组，所述弱电模组包括形成有所述输入输出电路的输入输出印制电路板，所述强电模组设置于靠近所述底面的一侧；所述弱电模组设置于靠近所述开口的一侧。

可选的，所述弱电模组向底面方向的投影完全覆盖所述强电模组向所述底面方向的投影。

可选的，还包括：设置于所述电柜壳体内部的显示部件，适于展示所述输入输出电路的输入及输出信号；

以所述底面指向所述开口的方向为上方向，所述显示部件与所述弱电模组的位置关系为如下任意一种：所述显示部件设置于所述弱电模组的上侧；所述显示部件与所述弱电模组设置于垂直所述上方向的同一平面。

可选的，所述显示部件的形状与所述开口的形状相适配，所述显示部件向所述底面方向的投影完全覆盖所述弱电模组向所述底面的投影。

可选的，所述强电模组还包括：适于控制主轴电机运行的主功率放大印制电路板，多个适于控制进给轴电机运行辅功率放大印制电路板，适于控制外部电源接入的主回路模组，以及适于吸收制动反馈电能的制动电阻模组；所述弱电模组还包括：适于输出控制电机运行执行信号的控制印制电路板，以及适于提供弱电电能的开关电源印制电路板。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明实施例中，集成控制电柜包括电柜壳体，以及配置于所述电柜壳体内部的输入输出电路，以及与所述输入输出电路相连接的开关模组。其中：所述输入输出模块适于接收控制信号，所述开关模组包括多个开关，所述多个开关的通断状态分别根据所述输入输出电路的输出信号确定。本发明通过开关模组集成多个开关，可以减小开关占用空间体积，从而减小电柜的体积，优化电柜布局。同时，通过集成多个开关形成开关模组，通过输入输出电路控制所述开关模组的通断状态，可以减少开关的接线数量，使得接线的分布更加有条理。另外，由于减少了接线的数量，可以减少大量的接线工作，从而可以减少人力成本。进一步，通过输入输出电路控制开关模组的通断状态，将多个开关集成为开关模组，方便获取开关的信号状态，从而便于后续故障排查与检修，可以节约管理成本。

进一步，通过设置第一检测电路，可以实时采集开关模组中开关的输入输出强电信号，以实现对电路的实时监控，减小电路故障带来的危害，同时也通过应用检测电路对电路进行检测，可以提高对电路的检测效率，进而减少维护成本。

进一步，第一检测电路将采集的强电信号转换后输出至输入输出电路，经输入输出电路转换输出给控制系统，当控制系统检测到电路故障时，可以通过控制信号直接控制电路断开，降低了电路故障造成事故发生的概率。

进一步，通过以印制电路板的形式集成电路，将组成检测电路的元件通过印制布线进行连接，可以减小电柜体积，优化了电柜的系统布局。

进一步，伺服母线连接开关电源电路与伺服控制电路，在系统突发断电时，通过所述伺服母线获取伺服控制电路的电容中存储的强电电能，以转换为弱电电能控制控制系统延时断电，以使控制系统的加工数据得以保存，在系统再次得电时，获取保存的加工数据，以在上次加工的基础上继续加工，从而节约资源。

进一步，将电路系统分成强电模组和弱电模组，并将强电模组设置于靠近底面一侧，将弱电模组设置于靠近所述开口一侧，使得操作人员不便于直接触碰到处于靠近底面一侧的强电模组，从而可以减少触电事故的发生，提升集成电柜的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例中一种集成控制电柜的控制与弱电部分的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种集成控制电柜的强电部分的结构示意图；

图3是本发明实施例中一种开关的结构示意图；

图4是本发明实施例中一种集成控制电柜的电柜壳体的结构示意图；

图5是本发明实施例中一种集成控制电柜的侧向剖面示意图；

图6为本发明实施例中一种集成控制电柜的强电模组的布局示意图；

图7为本发明实施例中一种集成控制电柜的弱电模组的布局示意图；

图8是本发明实施例中另一种集成控制电柜的弱电模组及显示装置的布局示意图。

具体实施方式

如背景技术所述，数控系统的电柜接线复杂，电柜内部布局有待优化。

在本发明实施例中，集成控制电柜包括电柜壳体，以及配置于所述电柜壳体内部的输入输出电路，以及与所述输入输出电路相连接的开关模组。其中：所述输入输出模块适于接收控制信号，所述开关模组包括多个开关，所述多个开关的通断状态分别根据所述输入输出电路的输出信号确定。本发明通过开关模组集成多个开关，可以减小开关占用空间体积，从而减小电柜的体积，优化电柜布局。同时，通过集成多个开关形成开关模组，通过输入输出电路控制所述开关模组的通断状态，可以减少开关的接线数量，使得接线的分布更加有条理。另外，通过输入输出电路控制开关模组的通断状态，将多个开关集成为开关模组，方便获取开关的信号状态，从而便于后续故障排查与检修，节约成本。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明实施例中一种集成控制电柜的控制与弱电部分的结构示意图，图2是本发明实施例中一种集成控制电柜的强电部分的结构示意图，图3是本发明实施例中一种开关的结构示意图，图4是本发明实施例中一种集成控制电柜的电柜壳体的结构示意图。

参考图1，所述集成控制电柜可以包括：

电柜壳体10(图4所示)；

配置于所述电柜壳体10内部的输入输出电路11，所述输入输出电路11适于接收控制信号；

配置于所述电柜壳体10内部，且与所述输入输出电路11相连接的开关模组12，所述开关模组12包括多个开关，所述多个开关的通断状态分别根据所述输入输出电路11的输出信号确定。

其中，集成控制电柜可以是与电动机、照明设备、除尘设备等执行设备直接相连的配电装置，包括电柜壳体10以及配置于电柜壳体10内部的多个电路。在具体实施中，电柜壳体10可以用于避免配置于内部的电路直接暴露与外部，对电柜壳体10内配置的电路起到保护作用。同时，也可以避免操作人员直接触碰到配置于电柜壳体10内部的强电电路，避免触电事故的发生。

在具体实施中，输入输出电路11接收的控制信号可以由控制系统生成，输入输出电路11可以通过总线与控制系统连接，以接收所述控制系统生成的控制信号。其中，控制系统可以是可以保持、改变其他设备内可变量的管理系统，例如，可以是数控机床的机头。总线可以是控制系统中各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束。在具体实施中，控制系统可以根据控制需求生成控制信号，生成的控制信号通过总线传送给输入输出电路11，输入输出电路11通过总线接收控制系统生成的控制信号。

本领域技术人员可以理解的是，输入输出电路11可以通过导线与控制系统相连接，控制系统生成的所述控制信号可以通过导线传送至输入输出电路11。

进一步的，输入输出电路11可以形成于印制电路板，控制系统可以通过总线连接至印制电路板上的输入输出电路11。

通过在印制电路板集成电柜中各个部件的输入输出接口，也即输入输出电路11，可以减少电柜内部接线数量，也可以更便于后续电路检测。另外，通过利用输入输出电路11统一接收控制信号，并完成对各部分的控制，可以减小组成输入输出电路11的电路器件体积，从而减小占用空间，缩小电柜体积，节约成本。

在具体实施中，输入输出电路11可以接收控制系统生成的控制信号，解析接收的控制信号，以得到输出信号，所述输出信号可以包括开关控制输出信号。进一步的，输入输出电路11将得到的开关控制输出信号传输至对应的开关，以分别对所述多个开关的通断状态进行控制。

在具体实施中，控制信号可以包括用于控制集成控制电柜内电路的运行的信号，输入输出电路11可以通过解析所接收到的控制信号，确定控制信号与各电路的对应关系，以得到适于控制不同电路的控制输出信号，例如，控制输出信号可以包括控制开关模组12的开关通断的开关控制信号。

在具体实施中，组成开关模组12中的开关可以为继电器，开关模组12可以包括多个继电器。多个继电器与形成有开关模组12的印制电路板电连接。形成有输入输出电路11的印制电路板可以通过排线与形成有开关模组12的印制电路板连接，输入输出电路11输出的开关控制信号通过排线控制开关模组12的继电器通断。具体的，形成有多个继电器的印制电路板可以连接照明电路、排屑电路等，开关控制信号控制继电器的通断可以控制照明电路、排屑电路的接通与断开，进而实现对照明灯亮灭，排屑设备的运行以及停止进行控制。

参考图2，在具体实施中，本发明所述集成控制电柜可以用于数控系统，所述开关模组12可以用于控制所述数控系统的辅助设备21。

其中，数控系统可以是一种装有程序控制系统的自动化装置，可以包括工作设备和辅助设备21，例如可以是数控机床，也可以是自动化行业中通过PLC、单片机等控制装置进行控制的系统。数控系统的工作设备可以包括刀具以及驱动和控制刀具运动的设备，数控系统的辅助设备21可以为不影响主设备各项功能的实现，起辅助功能的设备，例如，可以包括照明装置、冷却装置、润滑装置、除屑装置等。

继续参考图1，在具体实施中，控制系统可以生成控制信号，该控制信号可以通过总线传送至输入输出电路11，输入输出电路11可以接收所述控制信号，解析判断所述控制信号，以得到控制输出信号。

以控制数控机床照明灯亮为例，进行进一步说明：输入输出电路11可以在接收到控制系统发送控制照明灯亮的控制信号后，解析输出控制照明灯亮的开关控制输出信号，所述控制照明灯亮的开关控制输出信号通过形成有输入输出电路11的印制电路板的输出接口输出，该输出接口通过排线连接至连接有继电器的印制电路板的对应接口，所述对应接口通过印制电路板上的电路与控制照明灯的继电器连接，所述对应接口接收的控制照明灯亮的开关控制输出信号控制继电器接通，从而实现照明线路的接通，照明灯亮。

继续参考图1，在具体实施中，开关可以基于弱电信号控制强电电路通断，所述集成控制电柜还可以包括：第一检测电路，适于采集强电电路的强电信号，转换所述强电信号为弱电信号，传输所述弱电信号至所述输入输出电路11。

如前所述，数控系统的辅助设备21通过开关控制，辅助设备21在具备强电电能供电时执行相应的设备动作，开关可以接收控制信号的控制，连通强电通路，以向辅助设备21供电，开关的通断可以控制是否想接入辅助设备21供电。

参考图3，以继电器为例，接线端子31、接线端子32、接线端子33、接线端子34、接线端子35和接线端子36可以是继电器的强电接线端，接线端子37和接线端子38可以是继电器的弱电接线端，接线端子37和接线端子38之间连接的是继电器线圈，弱电信号可以通过弱电接线端的接线端子37和接线端子38控制继电器线圈接通，进而实现对强电接线端的接通与断开进行控制。需要说明的是，接线端子31、接线端子32和接线端子33可以是强电输入端，可以与提供强电输入的设备连接，接线端子34、接线端子35和接线端子36可以是强电输出端，可以与辅助设备21(图2所示)连接，通过控制继电器强电输入端与强电输出端的接通与断开，控制辅助设备21运行与停止。

进一步地，参考图2，所述开关模组12与所述第一检测电路形成于同一印制电路板。所述第一检测电路可以用于检测开关模组的强电输入信号和强电输出信号，所述强电输入信号与强电输出信号可以是输入和输出开关的强电电压信号或强电电流信号。

参考图3，以继电器为例，第一检测电路可以与继电器的强电输入端的接线端子31、接线端子32和接线端子33连接，以检测强电输入端的强电输入的电压信号，第一检测电路可以与继电器的强电输出端的接线端子34、接线端子35和接线端子36连接，以检测强电输出端的强电输出的电压信号。所述强电输入信号和强电输出信号可以通过第一检测电路转换为弱电信号并传输至输入输出电路11。

开关模组12与第一检测电路形成于同一印制电路板，可以通过印制电路板上的第一检测电路获取开关模组的强电输入信号和强电输出信号，从而无需通过外部接线来检测开关模组的强电输入信号和强电输出信号，进而减少集成控制电柜的接线数量，优化电柜布局。

继续参考图1，在具体实施中，输入输出电路11可以接收第一检测电路转换后输出的弱电信号，并转换所述弱电信号为指示故障的数字指示信号，传输所述数字指示信号至控制系统。控制系统可以接收输入输出电路11传输的数字指示信号，并且响应于数字指示信号，输出用于控制开关模组的开关断开的控制信号，以控制与数字指示信号相对应的设备停止工作。输入输出电路11从所述控制系统接收响应于所述数字指示信号的控制信号，输出开关控制输出信号控制开关断开。

通过第一检测电路检测开关模组的强电信号，并转换为弱电信号给到输入输出电路，输入输出电路将获取的输入输出信号转换为指示故障的数字指示信号传输给控制系统，从而，本发明无需在电路发生故障后，应用万用表等检测仪表依次检测可能故障，故可以节约故障检测时间，降低检测成本。

在具体实施中，用于指示故障的数字指示信号可以通过面板展示，集成控制电柜还包括可以显示面板，所述显示面板适于根据所述数字指示信号显示相应的故障信息。其中，显示面板为用于显示并指示故障信号的显示工具，通过所述显示面板可以展示故障信息。输入输出电路11转换的数字指示信号可以通过排线传送给显示面板，显示面板接可以收所述数字指示信号后显示展示故障信息，以便于进行检修。

如前所述，数控系统可以包括刀具以及驱动和控制刀具运动的工作设备，所述工作设备通过电机拖动。

继续参考图1，在具体实施中，集成控制电柜还可以包括：配置于所述电柜壳体10内部，且与所述输入输出电路11相连接的伺服控制电路，所述伺服控制电路根据所述输入输出电路11的输出信号，控制伺服电机运行。

如前所述，控制系统生成的控制信号可以包括用于控制集成控制电柜内所含电路的信号。在具体实施中，输入输出电路11可以解析所述控制系统生成的控制信号，以得到伺服控制输出信号，所述伺服控制输出信号可以传输至控制伺服控制电路，以控制伺服电机运行。其中，伺服控制信号可以是用于控制伺服电机运行的信号，可以是控制伺服电机的位置、速度和力矩等。

参考图2，在具体实施中，伺服控制电路可以根据所述伺服控制输出信号控制多个伺服电机的运行，所述伺服电机可以包括主轴电机22和多个进给轴电机23。具体的，以数控机床为例，数控机床可以包括一个主轴电机22和多个进给轴电机23，主轴电机22可以用于实现主轴运转，以带动工件旋转，多个进给轴电机23可以分别用于控制进给轴的运动，例如刀架的旋转运动、Z轴的进给、A轴的进给等。

如前所述，伺服控制电路可以控制主轴电机22和多个进给轴电机23的运行。在具体实施中，伺服控制电路可以包括：控制子电路13，所述控制子电路13适于接收所述输入输出电路11输出的伺服控制输出信号，以生成对应于主轴电机22的主功率执行信号至主功率放大子电路14，以及对应于多个进给轴电机23的多路辅功率执行信号至多个辅功率放大子电路15，所述主功率放大子电路14接收所述主功率执行信号以控制主轴电机22运行，所述多个辅功率放大子电路15分别接收对应的辅功率执行信号以分别控制多个进给轴电机23的运行。

需要说明的是，图1和图2中仅示意一个辅功率放大子电路15和一个进给轴电机23，在具体实施中，所述辅功率放大子电路15和进给轴电机23的数量可以分别为多个，且可以相等。

在具体实施中，数控系统中拖动执行部件运行的电机可以是异步电动机，例如可以是单相异步电动机或三相异步电动机，控制所述单相异步电动机或三相异步电动机运行的电路可以是单相异步控制电路或三相异步控制电路，在其他实施中，用于控制电动机运行的电路也可以是变频器电路等。

本领域技术人员可以理解的是，本发明实施中拖动执行部件运行的电动机可以是通过其他任何驱动方式控制的电动机，并不仅限于如上所述的伺服电机以及异步电动机。

结合参考图1和图2，在具体实施中，控制子电路13、主动率放大子电路14和多个辅功率放大子电路15均可以形成于印制电路板，形成有控制子电路13的印制电路板与形成有主功率放大子电路14的印制电路板通过排线连接，形成有控制子电路13的印制电路板与多个形成有辅功率放大子电路15的印制电路板均可以通过排线连接。

控制子电路13通过排线与输入输出电路11连接，接收所述输入输出电路11输出的伺服控制信号，该控制信号通过控制子电路13转换后生成主功率执行信号和多路辅功率执行信号，主功率执行信号通过排线传输至用于控制主轴电机22运行的主功率放大子电路14，多路辅功率执行信号分别通过排线传输至用于控制多个进给轴电机23运行的辅功率放大子电路15。

在具体实施中，控制子电路13可以形成于多功能控制板，主动率放大子电路14可以形成于主功率放大板，多个辅功率放大子电路15可以分别形成于多块辅功率放大板，多功能控制板可以通过排线分别与主功率放大板和多个辅功率放大板连接，多功能控制板可以通过排线输出主功率执行信号至主功率放大板，多功能控制板可以通过排线输出多路辅功率执行信号至多个辅功率放大电路。

在具体实施中，伺服电机的运行通过强电驱动，经过主功率放大子电路14的强电电能可以通过导线传送给主轴电机22，经过多个辅功率放大子电路15的强电电能可以通过导线传送给各进给轴电机23。

其中，导线可以是能够承受传输强电电能的绝缘电线。多个辅功率放大子电路15输入的强电电能可以是主功率放大子电路14输出的强电电能。具体的，主功率放大子电路14可以通过伺服母线连接多个辅功率放大子电路15，以传输主功率放大子电路14的强电电能至多个辅功率放大子电路15。

在具体实施中，主功率放大子电路14可以包括整流桥电路、逆变电路，辅功率放大子电路15可以包括逆变电路。主功率放大子电路14输入的强电电能可以是电压与频率固定的电能，该输入电能经整流桥电路整流输出，得到直流电能，该直流电能经逆变电路后输出用于主轴电机22运行的输出电能，该输出电能的电压与频率均可调，便于对主轴电机22控制。辅功率放大子电路15可以通过伺服母线接收主功率放大子电路14经整流电路后输出的直流电，经辅功率放大子电路15的逆变电路输出用于控制进给轴电机23的输出电能，以控制进给轴电机23运行。

如前所述，伺服电机运行的强电电能可以为伺服控制电路输出的强电电能，伺服控制电路的强电电路的通断可以基于弱电信号控制，伺服控制电路还可以包括：第二检测电路，适于采集所述强电电路的强电信号，转换所述强电信号为弱电信号，传输所述弱电信号至所述输入输出电路11。

在具体实施中，第二检测电路可以用于检测伺服控制电路的强电输入信号和强电输出信号，所述强电输入信号与强电输出信号为输入和输出伺服控制电路的强电电压信号或强电电流信号。

参考图2，第二检测电路可以连接主功率放大子电路14及各辅功率放大子电路15的强电输入接线端和强电输出接线端，用于检测主功率放大子电路14以及各辅功率放大子电路15的强电输入的电压信号和强电输出的电压信号。

其中，主功率放大子电路14的强电输入端可以是与主回路电路17相连接的接线端，第二检测电路可以采集主功率放大子电路14与主回路电路17相连接端的强电输入的电压信号，主功率放大子电路14的强电输出端可以是与主轴电机22相连接的接线端，第二检测电路可以采集主功率放大子电路14与主轴电机22相连接端的强电输出的电压信号，各辅功率放大子电路15的强电输入接线端可以是与伺服母线连接的接线端，第二检测电路可以采集各辅功率放大子电路15与伺服母线相连接端的强电输入的电压信号，各辅功率放大子电路15的强电输出端可以是与各进给轴电机23相连接的接线端，第二检测电路可以采集各辅功率放大子电路15与各进给轴电机23相连接端的强电输出的电压信号。

进一步，参考图1，第二检测电路可以转换强电信号为弱电信号，并传输至输入输出电路11。所述输出输出电路11可以转换所述弱电信号为指示故障的数字指示信号，传输所述数字指示信号至显示面板以及控制系统，所述输入输出电路11还适于从所述控制系统接收响应于所述数字指示信号的控制信号。

在具体实施中，集成控制电柜中控制电路的运行可以由低压电能驱动，所述集成控制电柜还可以包括：配置于所述电柜壳体10内部的开关电源电路16，所述开关电源电路16适于为所述输入输出电路11提供弱电电能。

参考图2，在具体实施中，开关电源电路16可以通过导线与主回路电路17连接，以通过主回路电路17接入外部电源24。具体的，外部电源24可以是从供电系统中获取电能的电源，例如车间电路中提供380V强电电能的电源。开关电源电路16可以将接收的外部电源24的强电电能转换为弱电电能，以向输入输出电路11提供弱电电能。

在具体实施中，当系统突发断电，开关电源电路16还可以通过伺服母线获取伺服控制电路中的电容存储的电能。具体的，伺服控制电路中可以包括多个电容，所述多个电容分别配置于主功率放大子电路14和多个辅功率放大子电路15中，所述电容容量较大，适于存储强电电能。开关电源电路16可以通过伺服母线与主功率放大子电路14和多个辅功率放大子电路15相连接，在系统突发断电时，开关电源电路16可以通过伺服母线获取存储于主功率放大子电路14和多个辅功率放大子电路15中电容存储的强电电能，以转换为弱电电能，从而控制控制系统延时断电。

通过伺服母线连接开关电源电路与伺服控制电路，在系统突发断电时，开关电源电路通过所述伺服母线获取伺服控制电路的电容中存储的强电电能，转换所述强电电能为弱电电能，控制控制系统延时断电，以使控制系统的加工数据得以保存，在系统再次得电时，获取保存的加工数据，以在上次加工的基础上继续加工，从而节约资源。

继续参考图2，在具体实施中，开关电源电路16、主动率放大子电路14和多个辅功率放大子电路15均可以形成于印制电路板，形成有开关电源电路16的印制电路板可以分别与形成有主功率放大子电路14的印制电路板和形成有辅功率放大子电路15的印制电路板通过母线连接。具体的，开关电源电路16形成于开关电源板，主动率放大子电路14形成于主功率放大板，多个辅功率放大子电路15分别形成于多个辅功率放大板，开关电源板可以通过母线连接主功率放大板，开关电源板可以通过母线分别连接所述多个辅功率放大板。

如前所述，所述开关电源电路16可以通过主回路电路17接入外部电源24，在具体实施中，所述外部电源24还可以通过所述主回路电路17为主功率放大电路14和开关模组12提供强电电能。具体的，所述主回路电路17可以通过导线分别与形成有主功率放大子电路14的印制电路板和连接开关模组12的印制电路板相连接，以获取所述外部电源24提供的强电电能。

继续参考图1，在具体实施中，集成控制电柜还可以包括：配置于电柜壳体10内部的监控电路18，监控电路18适于监控输入输出电路11的输入及输出信号，根据所述输入及输出信号生成监控信号，并传输或展示所述监控信号。

如前所述，在具体实施中，输入输出电路11可以接收控制系统生成的控制信号，生成控制开关通断的开关输出信号以及控制伺服控制电路的伺服控制输出信号，输入输出电路11的输入及输出信号可以包括所述控制信号、开关输入输出信号以及伺服控制输出信号。

在另一种具体实现中，输入输出电路11的输入输出信号还可以包括通过第一检测电路以及通过第二检测电路中至少一种采集并转换后得到的弱电信号。

相应地，监控电路18可以监控所述控制信号、开关输入输出信号、伺服控制输出信号以及所述弱电信号中任意一种或多种，或者也可以监控其他信号。

进一步，监控电路18可以通过排线连接输入输出电路11，通过排线将所述监控信号传输至所述输入输出电路11，通过所述输入输出电路11，将所述监控信号传送至控制系统，实现对数控系统的监控。

在具体实施中，监控电路18还可以传输监控信号至显示面板，通过显示面板展示所述监控电路生成的监控信号。

在另一具体实施中，监控电路18可以包括无线通信模块，所述无线通信模块可以将所述监控信号发送至移动终端设备。其中，移动终端设备包括手机、平板电脑等。无线通信设备可以获取监控电路生成的监控信号，并通过无线网络，传送接收到的监控信号至手机、平板电脑等移动终端设备。

在具体实施中，监控电路18生成的监控信号可以是用于指示电路的运行状态的信号，具体的，可以是用于指示电路运行状态的监控信号，可以是用于提示检测的电路正常运行的信号，也可以是相关的故障信号。或者，监控信号也可以是根据控制信号或其它信号生成的信号。

在具体实施中，伺服电机停转过程中会产生反馈电能，所述反馈电能可以通过与电机连接的导线传送给伺服控制电路，所述集成控制电柜还可以包括：配置于所述电柜壳体10内部，且与所述伺服控制电路相连接的制动电阻模组，适于吸收所述伺服电机制动过程中反馈至所述伺服控制电路的强电电能。

其中，制动电阻模组可以是一个体积和电阻容量均较大的电阻，也可以是多个电阻的集合。

在具体实施中，伺服电机制动过程中产生的反馈电能可以通过导线传送至伺服控制电路，伺服控制电路可以通过导线将获取的反馈电能传送至制动电阻模组，以便于快速损耗反馈电能。

通过使用制动电阻模组，以快速损耗伺服电机产生的反馈电能，防止反馈电能长时间加载于伺服控制电路上造成组成伺服控制电路的元件损坏，从而降低了元件损坏的概率，节约了资源。

结合参考图1和图2，外部电源24可以提供强电电能，通过主回路电路17连接主功率放大子电路14、开关电源电路16和开关模组12，主功率放大子电路14可以与多个辅功率放大子电路15之间通过排线连接，以获取经主功率放大子电路14整流后的电能。

进一步的，开关电源电路16可以转换接收的强电电能为弱电电能，为输入输出电路11、开关模组12、控制子电路13、主功率放大子电路14、多个辅功率放大子电路15和控制系统提供弱电电能。

进一步的，输入输出电路11可以接收控制系统生成的控制信号，所述控制信号通过输入输出电路与控制系统之间连接的总线传输。所述输入输出电路11可以解析所述控制信号，将得到的开关控制输出信号通过排线传输至开关模组12对应的开关，通过对多个开关的通断状态进行控制，以分别对数控系统的辅助设备21进行控制。辅助设备21可以根据开关的接通获取经过主回路电路17的强电电能。

进一步的，输入输出电路11解析控制信号得到的信号还可以包括伺服控制输出信号，该伺服控制输出信号经排线传输至控制子电路13，经控制子电路13输出主功率执行信号和多路辅功率执行信号。主功率执行信号通过排线传输至主功率放大子电路14，以控制主轴电机22运行。多路辅功率执行信号分别通过排线传输至辅功率放大子电路15，以分别控制多个进给轴电机23运行。

图4是本发明实施例中一种集成控制电柜的电柜壳体的结构示意图，图5是本发明实施例中一种集成控制电柜的侧向剖面示意图，其中侧向为图4所示A方向，图6为本发明实施例中一种集成控制电柜的强电模组的布局示意图，图7为本发明实施例中一种集成控制电柜的弱电模组的布局示意图。

在具体实施中，参考图4，电柜壳体10可以包括：底面101，围绕所述底面101设置的侧面102，所述侧面102围绕形成的开口，以及与所述底面101相对设置的盖体103，所述盖体103与所述开口相适配。

进一步的，结合参考图5、图6和图7，集成控制电柜可以包括强电模组20和弱电模组30，所述强电模组20可以包括形成有开关模组12的开关印制电路板201，所述弱电模组30可以包括形成有所述输入输出电路11(图1所示)的输入输出印制电路板301，所述强电模组20可以设置于靠近所述底面101(图4所示)的一侧，所述弱电模组30可以设置于靠近所述开口的一侧。

通过将电路系统分成强电模组和弱电模组，并将强电模组设置于靠近底面一侧，将弱电模组设置于靠近所述开口一侧，使得避免操作人员误触碰处于靠近底面一侧的强电模组，从而可以减少触电事故的发生，提升集成电柜的安全性。

在具体实施中，所述强电模组20还可以包括：适于控制主轴电机22运行的主功率放大印制电路板202，多个适于控制进给轴电机23(图1所示)运行的辅功率放大印制电路板203，适于控制外部电源24(图1所示)接入的主回路模组204，以及适于吸收制动反馈电能的制动电阻模组205；所述弱电模块30还可以包括：适于输出控制电机运行执行信号的控制印制电路板302，以及适于提供弱电电能的开关电源印制电路板303。

在具体实施中，所述第一检测电路形成于开关印制电路板201，所述第二检测电路分别形成于主功率放大印制电路板202和多个辅功率放大印制电路板203，所述监控电路形成于输入输出印制电路板301。

可以理解的是，形成有开关模组12的开关印制电路板201和形成有输入输出电路11的输入输出印制电路板301可以是逻辑电路模组，控制主轴电机22运行的主功率放大印制电路板202可以是主功率放大电路板，控制多个进给轴电机23运行的多个辅功率放大印制电路板203可以是刀架功率放大电路板、Z轴功率放大电路板以及X轴功率放大电路板等，控制外部电源24接入的主回路模组204可以是主回路大电流模组，输出控制电机运行执行信号的控制印制电路板302可以是多功能控制模组，提供弱电电能的开关电源印制电路板303可以是开关电源模组，吸收制动反馈电能的制动电阻模组205可以是制动电阻。

在在本发明一具体实施中，所述弱电模组30向底面101方向的投影可以完全覆盖所述强电模组20向所述底面101的投影，从而降低操作人员接触强电模组的可能性，提升集成电柜的安全性。

继续参考图5，在具体实施中，所述集成控制电柜还可以包括显示部件40，显示部件40适于展示所述输入输出电路11(如图1所示)的输入及输出信号。以所述底面101(如图4所示)指向所述开口的方向为上方向，所述显示部件40可以设置于所述弱电模组的上侧。

进一步的，所述显示部件40的形状可以与所述开口的形状相适配，所述显示部件40向底面101方向的投影可以完全覆盖所述弱电模组向所述底面101的投影。

集合参考图4和图8，在本发明另一具体实施中，以所述底面101指向所述开口的方向为上方向，所述显示部件40与所述弱电模组30(图5所示)设置于垂直所述上方向的同一平面，所述弱电模组30可以包括输入输出印制电路板301、控制印制电路板302以及开关电源印制电路板303。所述显示部件40以及所述弱电模组30共同向所述底面101的投影覆盖所述强电模组20(图5所示)向所述底面101方向的投影。或者，显示部件40与弱电模组30可以位于不同平面。

本领域技术人员可以理解的是，显示部件40与所述弱电模组30的位置关系也可以是其他可以实现的形式，在此不做限制。

在具体实施中，所述显示部件40可以用于输入输出电路11(图1所示)的输入及输出信号，输入输出电路11的输入及输出信号如前所述，在此不再赘述。通过展示输入输出电路11的的输入及输出信号，从而实现对电路的监控。

通过设置显示部件，在系统故障时，操作人员通过显示部件即可查找故障点，无需通过万用表等进行电路排查查找故障，从而降低了故障排查的难度，提供故障排查的顺序。同时，通过在弱电模组的上侧设置显示部件，可以使得操作人员不易直接触碰到带电模组，从而可以减少触电事故的发生，提升集成控制电柜的安全性。

需要说明的是，图4至图8仅为对集成控制电柜的结构以及部件的示意，并非对集成控制电柜中各部件的实际形状及位置的限制。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (33)

1.一种集成控制电柜，其特征在于，包括：

电柜壳体；

配置于所述电柜壳体内部的输入输出电路，所述输入输出电路适于接收控制信号；

配置于所述电柜壳体内部，且与所述输入输出电路相连接的开关模组，所述开关模组包括多个开关，所述多个开关的通断状态分别根据所述输入输出电路的输出信号确定。

2.根据权利要求1所述的集成控制电柜，其特征在于，所述输入输出电路适于解析所述控制信号，将得到的开关控制输出信号传输至对应的开关，以分别对所述多个开关的通断状态进行控制。

3.根据权利要求1所述的集成控制电柜，其特征在于，所述输入输出电路适于通过总线与控制系统连接，所述控制系统适于生成所述控制信号，所述控制信号通过所述总线传送至所述输入输出电路。

4.根据权利要求1所述的集成控制电柜，其特征在于，所述输入输出电路形成于印制电路板。

5.根据权利要求1所述的集成控制电柜，其特征在于，所述开关为继电器，所述开关模组包括多个所述继电器。

6.根据权利要求5所述的集成控制电柜，其特征在于，适用于数控系统，所述开关模组用于控制所述数控系统的辅助设备。

7.根据权利要求1所述的集成控制电柜，其特征在于，还包括：配置于所述电柜壳体内部的监控电路，适于监控所述输入输出电路的输入及输出信号，根据所述输入及输出信号生成监控信号，并传输或展示所述监控信号。

8.根据权利要求7所述的集成控制电柜，其特征在于，所述监控电路包括无线通信模块，适于将所述监控信号发送至移动终端设备。

9.根据权利要求1所述的集成控制电柜，其特征在于，所述开关适于基于弱电信号控制强电电路通断，所述集成控制电柜还包括：第一检测电路，适于采集所述强电电路的强电信号，转换所述强电信号为弱电信号，传输所述弱电信号至所述输入输出电路。

10.根据权利要求9所述的集成控制电柜，其特征在于，所述开关模组与所述第一检测电路形成于同一印制电路板。

11.根据权利要求9所述的集成控制电柜，其特征在于，所述第一检测电路用于检测开关模组的强电输入信号和强电输出信号。

12.根据权利要求1所述的集成控制电柜，其特征在于，还包括：

配置于所述电柜壳体内部，且与所述输入输出电路相连接的伺服控制电路，所述伺服控制电路根据所述输入输出电路的输出信号，控制伺服电机运行。

13.根据权利要求12所述的集成控制电柜，其特征在于，所述输入输出电路适于解析所述控制信号，将得到的伺服控制输出信号传输至伺服控制电路。

14.根据权利要求13所述的集成控制电柜，其特征在于，所述伺服控制电路适于根据所述伺服控制输出信号控制多个伺服电机，所述多个伺服电机包括主轴电机和多个进给轴电机。

15.根据权利要求14所述的集成控制电柜，其特征在于，所述伺服控制电路包括：控制子电路，所述控制子电路适于接收所述伺服控制输出信号，以输出对应于主轴电机的主功率执行信号至主功率放大子电路，并输出对应于多个进给轴电机的多路辅功率执行信号至多个辅功率放大子电路；

所述主功率放大子电路接收所述主功率执行信号以控制主轴电机运行，所述多个辅功率放大子电路分别接收对应的辅功率执行信号以分别控制多个进给轴电机的运行。

16.根据权利要求15所述的集成控制电柜，其特征在于，所述控制子电路、主动率放大子电路和多个辅功率放大子电路分别形成于印制电路板，形成有控制子电路的印制电路板分别与形成有主功率放大子电路的印制电路板和形成有辅功率放大子电路的印制电路板通过排线连接。

17.根据权利要求15所述的集成控制电柜，其特征在于，所述主功率放大子电路通过伺服母线连接所述辅功率放大子电路，以传输所述主功率放大子电路的强电电能至所述辅功率放大子电路。

18.根据权利要求12所述的集成控制电柜，其特征在于，所述伺服控制电路适于基于弱电信号控制强电电路通断，集成控制电柜还包括：第二检测电路，适于采集所述强电电路的强电信号，转换所述强电信号为弱电信号，传输所述弱电信号至所述输入输出电路。

19.根据权利要求18所述的集成控制电柜，其特征在于，所述第二检测电路用于检测伺服控制电路的强电输入信号和强电输出信号。

20.根据权利要求9或18所述的集成控制电柜，其特征在于，所述输入输出电路适于转换所述弱电信号为指示故障的数字指示信号，传输所述数字指示信号至控制系统。

21.根据权利要求20所述的集成控制电柜，其特征在于，所述输入输出电路还适于从所述控制系统接收响应于所述数字指示信号的控制信号。

22.根据权利要求20所述的集成控制电柜，其特征在于，还包括显示面板，所述显示面板适于根据所述数字指示信号显示相应的故障信息。

23.根据权利要求1所述的集成控制电柜，其特征在于，还包括：

配置于所述电柜壳体内部的开关电源电路，所述开关电源电路适于为所述输入输出电路提供弱电电能。

24.根据权利要求23所述的集成控制电柜，其特征在于，所述开关电源电路与主回路电路相连接，所述主回路电路接入外部电源向所述开关电源电路供电。

25.根据权利要求24所述的集成控制电柜，其特征在于，还包括伺服母线，所述伺服母线与伺服控制电路的主功率放大子电路和多个辅功率放大子电路相连接，所述开关电源电路连接至所述伺服母线。

26.根据权利要求25所述的集成控制电柜，其特征在于，所述开关电源电路、主动率放大子电路和多个辅功率放大子电路均形成于印制电路板，形成有所述开关电源电路的印制电路板分别与形成有所述主功率放大子电路的印制电路板和多块形成有所述辅功率放大子电路的印制电路板通过排线连接。

27.根据权利要求24所述的集成控制电柜，其特征在于，所述主回路电路通过导线分别与形成有主功率放大电路的印制电路板和连接开关模组的印制电路板相连接。

28.根据权利要求12所述的集成控制电柜，其特征在于，还包括：

配置于所述电柜壳体内部，且与所述伺服控制电路相连接的制动电阻模组，适于损耗所述伺服电机制动过程中反馈至所述伺服控制电路的强电电能。

29.根据权利要求1所述的集成控制电柜，其特征在于，所述电柜壳体包括：底面，围绕所述底面设置的侧面，所述侧面围绕形成的开口，以及与所述底面相对设置的盖体，所述盖体与所述开口相适配；

集成控制电柜包括强电模组和弱电模组；

所述强电模组包括开关模组，所述弱电模组包括形成有所述输入输出电路的输入输出印制电路板，所述强电模组设置于靠近所述底面的一侧，所述弱电模组设置于靠近所述开口的一侧。

30.根据权利要求29所述的集成控制电柜，其特征在于，所述弱电模组向底面方向的投影完全覆盖所述强电模组向所述底面方向的投影。

31.根据权利要求29所述的集成控制电柜，其特征在于，还包括：

设置于所述电柜壳体内部的显示部件，适于展示所述输入输出电路的输入及输出信号；

以所述底面指向所述开口的方向为上方向，所述显示部件与所述弱电模组的位置关系为如下任意一种：

所述显示部件设置于所述弱电模组的上侧；

所述显示部件与所述弱电模组设置于垂直所述上方向的同一平面。

32.根据权利要求31所述的集成控制电柜，其特征在于，当所述显示部件设置于所述弱电模组的上侧，所述显示部件的形状与所述开口的形状相适配，所述显示部件向所述底面方向的投影完全覆盖所述弱电模组向所述底面的投影。

33.根据权利要求29所述的集成控制电柜，其特征在于，所述强电模组还包括：适于控制主轴电机运行的主功率放大印制电路板，多个适于控制进给轴电机运行辅功率放大印制电路板，适于控制外部电源接入的主回路模组，以及适于吸收制动反馈电能的制动电阻模组；

所述弱电模组还包括：适于输出控制电机运行执行信号的控制印制电路板，以及适于提供弱电电能的开关电源印制电路板。

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